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Construction of Protein Two-Dimensional Polyacrylamide Gel Electrophoresis System for Brassica napus

甘蓝型油菜蛋白质双向电泳体系的建立


选用油菜品种08127,采用TCA-丙酮提取方法,pH 4~7胶条和改进的IEF聚焦程序,得到较好的蛋白质双向电泳结果,建立了一种适合甘蓝型油菜的双向电泳体系;利用其他甘蓝型油菜品种的幼苗、叶片和茎中的蛋白检验了建立的实验体系,都能得到较好的蛋白质双向电泳结果;利用该实验体系比较甘蓝型油菜幼苗不同发育时期蛋白质双向电泳图,找到二者之间的差异点,选取部分点成功进行了质谱分析。

Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis has been widely applied in proteomic researches. The approach can analyze dynamic changes of proteomics of biological samples under different conditions to identify specific proteins and genes. The two-dimensional gel systems for rice, Arabidopsis and other species have been established. The purpose of this research was to establish a suitable system for B. napus to analyze proteomics. Rapeseed variety of 08127 was used in the experiment, the proteins were obtained by the trichloroacetic extraction method with pH 4–7 gel brands under the improved IEF procedure, showing a clean two-dimensional electrophoresis map, so a proper system for B. napus wasformed. Then the system was validated by using the young seedlings, leaves and stems from other varieties, and the same results as those from variety 08127 were obtained. The proteomics profiling of seedlings in different ages of B. napus was analyzed by using the previous established protocol, we found 20 up-regulated and 51 down-regulated proteins with more than two times changes in 30 days old B. napus stems compared with in 15 days old B. napus stems and some of the different protein spots were successfully identified. The system established in this study is useful for B. napus proteomic research in the future.


全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(4): 612−619 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2009AA101105),新世纪优秀人才支持计划和华中科技大学自主创新基金(M2009059)项目资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 栗茂腾, E-mail: limaoteng426@163.com; limaoteng426@mail.hust.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: ganluhust@gmail.com
Received(收稿日期): 2009-09-08; Accepted(接受日期): 2009-12-24.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.00612
甘蓝型油菜蛋白质双向电泳体系的建立
甘 露 1,2 李殿荣 1,3 臧 新 4 付春华 1,2 余龙江 1,2 栗茂腾 1,2,*
1 华中科技大学生命科学与技术学院, 湖北武汉 430074; 2 分子生物物理教育部重点实验室, 湖北武汉 430074; 3 陕西省杂交油菜研
究中心, 陕西大荔 715105; 4 郑州大学生物工程系, 河南郑州 450001
摘 要: 选用油菜品种 08127, 采用 TCA-丙酮提取方法, pH 4~7胶条和改进的 IEF聚焦程序, 得到较好的蛋白质双向
电泳结果, 建立了一种适合甘蓝型油菜的双向电泳体系。利用其他甘蓝型油菜品种的幼苗、叶片和茎中的蛋白检验
该实验体系, 都能得到较好的蛋白质双向电泳结果。利用该实验体系比较甘蓝型油菜幼苗不同发育时期蛋白质双向
电泳图, 找到二者之间的差异点, 选取部分点成功进行了质谱分析。
关键词: 甘蓝型油菜; 蛋白质; 双向电泳
Construction of Protein Two-Dimensional Polyacrylamide Gel Electrophoresis
System for Brassica napus
GAN Lu1,2, LI Dian-Rong1,3, ZANG Xin4, FU Chun-Hua1,2, YU Long-Jiang1,2, and LI Mao-Teng1,2,*
1 Institute of Resource Biology and Biotechnology, College of Life Science and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wu-
han 43007, China; 2 Key Laboratory of Molecular Biophysics, Ministry of Education, Wuhan 430074, China; 3 Hybrid Rapeseed Research Center of
Shaanxi Province, Dali 715105, China; 4 Bioengineering Department of Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
Abstract: Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis has been widely applied in proteomic researches. The approach
can analyze dynamic changes of proteomics of biological samples under different conditions to identify specific proteins and
genes. The two-dimensional gel systems for rice, Arabidopsis, and other species have been established. The purpose of this re-
search was to establish a suitable system for B. napus to analyze proteomics. Rapeseed variety of 08127 was used in the experi-
ment, the proteins were obtained by the trichloroacetic extraction method with pH 4–7 gel brands under the improved IEF proce-
dure, showing a clean two-dimensional electrophoresis map. Therefore, a proper system for B. napus was formed. Then the sys-
tem was validated by using the young seedlings, leaves and stems from other varieties, and the same results as those from variety
08127 were obtained. The proteomics profiling of seedlings in different ages of B. napus was analyzed by using the previous es-
tablished protocol, we found 20 up-regulated and 51 down-regulated proteins with more than two times changes in 30 days old B.
napus stems compared with in 15 days old B. napus stems and some of the different protein spots were successfully identified.
The system established in this study is useful for B. napus proteomic research in the future.
Keywords: Brassica napus; Protein; Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis
蛋白质双向电泳 (two-dimensional polyacryla-
mide gel electrophoresis, 2-DE)技术可以在一块凝胶
上分辨出 1 800多个蛋白质点[1], 能同时分析成百上
千的基因表达产物。目前, 2-DE 技术已成为蛋白质
组学研究的核心和首选技术[2-3], 利用 2-DE 技术能
够比较分析生物样品在不同条件下蛋白质组的动态
变化, 从而发现和鉴定出特异功能的蛋白质及基因[4]。
2-DE 技术利用的是蛋白质等电点(isoelectric point,
PI)和分子量 (molecule weight, MW)两个特性, 在水
平(第一向)和竖直(第二向)方向分别进行蛋白质的
等点聚焦 (isoelectric focusing, IEF)和聚丙烯酰胺凝
胶电泳 (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel
electrophoresis, SDS-PAGE)分析 , 进而得到蛋白质
的二维分离图谱。2-DE 技术最早由 O’Farrell 等[5]
于 1975 年建立, 自 1982 年 Bjellqvist 等[6]发明固相
pH梯度胶 (immobilized pH gradients, IPG)后, 消除
第 4期 甘 露等: 甘蓝型油菜蛋白质双向电泳体系的建立 613


了传统 IEF 的阴极漂移和重现性差等缺点[7], 其分
辨率和重复性不断改进, 成为蛋白质组学研究的主
流技术。
随着植物功能基因组学研究的深入, 该技术已
在拟南芥 [8-10], 水稻 [11-12]等模式植物中得到广泛应
用; 对于一些非模式生物, 如大豆[13]、烟草[14]、番
茄[15]等, 也展开了相关研究。目前, 2-DE 技术主要
集中在植物生理蛋白质组学、植物遗传多样性蛋白
质组学、植物突变体蛋白质组学和植物发育蛋白质
组学这 4 个方面[16]。关于油菜蛋白质组学研究仅见
少数报道, 如 Luis 等[17]研究了低温条件下甘蓝型油
菜幼苗蛋白质合成的变化, 发现低温处理下幼苗的
蛋白质合成和基因的表达都发生了改变。Mihr等[18]
对油菜雄性不育系和野生型进行了研究, 结果表明
二者蛋白质表达谱呈现出明显差异。Hajduch 等 [19]
研究甘蓝型油菜种子成熟过程中蛋白质的表达过程,
得到了种子成熟过程中的 794个蛋白质表达差异点。
Agrawal等[20]深入比较了油菜与大豆种子成熟过程中
的蛋白质表达差异; Sheoran等[21]研究了甘蓝型油菜
花粉萌发过程中蛋白质的动态表达。而国内在油菜
中进行蛋白质组学方面的研究却很少。
本研究目的是找到合适的油菜蛋白质提取方法
和 IEF 程序, 建立一种适合于甘蓝型油菜的双向电
泳体系, 并应用该体系分析甘蓝型油菜幼苗不同发
育时期蛋白质表达谱, 找到相关差异表达蛋白, 为
进一步的油菜蛋白质组学研究奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选取本实验室保存的油菜品种 08127 种子, 播
种于直径 10 cm 的蛭石塑料盆中, 蛭石与珍珠岩为
2∶1 的配比, 每 2 d 浇一次营养液, 营养液的配方
为:2 mmol L–1 KNO3, 3 mmol L–1 CaCl2, 1 mmol L–1
K2SO4, 0.5 mmol L–1 MgSO4, 0.4 mmol L–1 KH2PO4,
0.15 mmol L–1 K2HPO4, 0.2 mmol L–1 Fe-Na-EDTA,
14 mmol L–1 H3BO3, 5 mmol L–1 MnSO4, 3 mmol L–1
ZnSO4, 0.7 mmol L–1 (NH4)6Mo7O24, 0.7 mmol L–1
CuSO4, 0.1 mmol L–1 CoCl2[22]。
1.2 蛋白质的提取和定量
1.2.1 TCA/丙酮法 参照 Damerval 等 [23]方法,
略做改进。取 1 g 叶片或茎段, 双蒸水冲洗干净后
加液氮研磨成粉末, 再加 10 倍体积–20℃预冷的含
10% Trichloroacetic acid (TCA, 三氯乙酸)和 0.07%
Dithiothreitol (DTT, 二硫苏糖醇 )的丙酮, 于–20℃
沉淀 1 h后在 4℃ 12 000×g条件下离心 30 min, 弃上
清液; 在沉淀中加入 10倍体积预冷的含 0.07% DTT
丙酮, 于–20℃静置 1 h后在 4 12℃ 000×g条件下离
心 30 min, 弃上清液, 重复 3次; 沉淀经室温风干后
加入 500 μL lysis buffer (裂解液), 其中含 7 mol L–1
尿素, 2 mol L–1 硫脲, 4%CHAPS (3-[(3-胆固醇氨丙
基)二甲基氨基]-1-丙磺酸), 1 mmol L–1 PMSF (苯甲
基磺酰氟), 50 mmol L–1 DTT, 0.5% Triton X-100,
0.5% Ampholine (两性电解质), 振荡混匀, 室温放
置 1 h后在 4 12℃ 000×g条件下离心 20 min, 取上清
液保存于–80℃冰箱备用。
1.2.2 Tris-HCl 法 参照谷瑞升等[24]方法, 略做
改进。取 1 g叶片或茎段, 双蒸水冲洗干净后加液氮
研磨, 加入提取液 (65 mmol L–1 Tris-HCl, pH 6.8,
0.5% SDS, 10%甘油和 5% β-巯基乙醇), 于 4℃振荡
提取 1 h后, 在 4℃ 12 000×g条件下离心 30 min, 取
上清液; 在上清液加入 10倍体积的 10% TCA-0.07%
DTT-丙酮, 在–20℃沉淀 1 h, 4℃ 12 000×g离心 30
min, 去上清液; 沉淀加入足量的 0.07% DTT-丙酮,
涡旋混匀, 于 –20℃ 1 h; 12 000×g离心 30 min (4℃),
去上清液, 重复 3 次此步骤; 沉淀经室温风干后用
水化上样缓冲液 (7 mol L–1尿素, 2 mol L–1 硫脲,
4% CHAPS, 65 mmol L–1 DTT, 0.2% ampholine,
0.001% Bromophenol blue)将其溶解, 于–80℃冰箱
保存备用。
1.2.3 蛋白质定量 使用 Bio-Rad 蛋白质定量试
剂盒(500-0122), 按操作说明书进行, 标准蛋白为小
牛血清标准蛋白。
1.3 蛋白质双向电泳
IEF 使用 17 cm Bio-Rad IPG 干胶条, 按照
Bio-Rad双向电泳操作手册操作, 上样量为 1 mg, 上
样体积 300 μL。按定量后计算出的样品含量, 吸取
一定体积的样品溶液, 加入 IEF 上样缓冲液(7 mol
L–1尿素, 2 mol L–1硫脲, 4% CHAPS, 65 mmol L–1
DTT, 0.2% Ampholine, 0.001% Bromophenol blue) 至
300 μL进行等电聚焦(表 1)。等电聚焦结束后, 立即
进行胶条平衡, 平衡分两步, 每次 15 min。平衡液 I
含 6 mol L–1 尿素, 2% SDS, 0.375 mol L–1 Tris-HCl
(pH 8.8), 20% Glycerol (甘油), 2% DTT, 平衡液 II含
6 mol L–1尿素, 2% SDS, 0.375 mol L–1 Tris-HCl pH
8.8, 20% Glycerol, 2.5% Iodacetamide (碘化乙酰胺)。
平衡结束后, 立即进行第二向电泳。使用 Bio-Rad
PROTEAN II xi Cell电泳系统, SDS-PAGE胶浓度制
614 作 物 学 报 第 36卷

备成 10%, 采用稳流模式, 电流设定为 10 mA/gel,
45 min; 20~30 mA/gel, 6~7 h。电泳结束后, 采用 Blue
Silver 法[25]染色, 用固定液(40%甲醇, 10%乙酸)固定
1 h, 去离子水水洗 15 min, 加染液(0.12%考马斯亮
蓝 G-250, 10% 硫酸铵, 10%磷酸, 20%甲醇)染色 24
h, 去离子水脱色至背景清楚。

表 1 等电点聚焦程序
Table 1 Running condition of isoelectric focusing (IEF)
步骤
Step
电压
Voltage (V)
升压模式
Voltage increase model
时间
Time (h)
S1 50 线性 Linear 14
S2 50 线性 Linear 1
S3 200 线性 Linear 1
S4 500 线性 Linear 1
S5 1000 线性 Linear 1
S6 10000 线性 Linear 5
S7 10000 快速 Accelerated 80000 VHr
S8 500 快速 Accelerated 任意时间

1.4 凝胶扫描和图像分析
待 SDS-PAGE 凝胶脱色完全后 , 用 UMAX
Powerlook 2100XL 进行图像扫描 , 扫描分辨率为
300 dpi, 用 PDQuest 8.01 (Bio-Rad Laboratories,
Hercules, CA)软件对扫描图像进行分析。选取主胶,
手动选择原始图像上的最大点和最弱点, 选择高斯
模型 , 去除背景 , 运行自动斑点检测 , 然后手动匹
配斑点, 将所有斑点标准化, 分析凝胶之间的斑点
表达差异, 得出最终的报告结果。
1.5 质谱分析
取实验组与对照组凝胶上的目标差异点, 利用
基质辅助激光解析飞行时间质谱仪(Matrix-Assisted
Laser Desorption/Ionization Time of Flight Mass
Spectrometry, MALDI-TOF-MS)进行质谱分析[26]。用
枪头或全自动斑点切取系统挖取差异点, 转入 1.5
mL EP 管中, 超纯水洗两次, 1∶1 加入脱色液 (30
mmol L–1亚铁氰化钾, 100 mmol L–1硫代硫酸钠, 100
mmol L–1碳酸氢铵, pH 8.0)脱色 20 min; 水洗两次,
加入乙腈脱水, 真空干燥, 然后加入 20 ng μL–1胰蛋
白酶 10~20 μL, 37℃过夜; 加入丝氨酸提取液(50%
乙腈, 5%三氟乙酸) 50 μL提取 15 min, 重复 2次, 真
空干燥后加入 0.1%三氟乙酸溶解样品 10 μL, 用于
质谱分析。
取 2 μL 上述提取液, 和等体积质谱上样液(10
mg mL–1 α-氰基-4-羟基, 50%乙腈, 0.1%三氟乙酸)混
合, 使用 BrukerAutoflex II进行 MALDI-TOF-MS分
析鉴定。程序设置如下:20 kV加速电压, 60%~65%
网格电压, 160 ns延迟, 200/光谱的激光使蛋白点分
裂为 1~4 kD的肽段, 得到质谱表达峰图。根据肽指
纹谱图 , 结合 MASCOT 搜索引擎 (http://www.
matrixscience.com/)和 NCBI 蛋白质数据库, 进行蛋
白质比对鉴定。
2 结果与分析
2.1 不同蛋白质提取方法和不同 pH 胶条所得到
的 2-DE结果比较
从图 1-a~b 看出, TCA-丙酮法提取的蛋白质呈
现出较好的聚焦结果, 背景清晰, 蛋白质点无横纵
条纹, 而 Tris-HCl 法虽然呈现出来的蛋白质点比较
多 , 但是杂质难以去干净 , 出现较多的横纵条纹 ,
影响结果分析。因此, TCA-丙酮法可能更适合甘蓝
型油菜蛋白质双向电泳分析。
通过分析两种不同方法提取的蛋白质在 pH 为
3~10 胶条上的 2-DE 图, 推测甘蓝型油菜总蛋白主
要分布在 pH 4~7之间。因此, 利用 pH 3~10的胶条
不能有效地将蛋白质点分开。为了得到更好的分离
效果, 用 pH 4~7 的胶条对 TCA-丙酮法提取的蛋白
质样品进行试验, 结果显示分离效果有了明显提高,
在 pH 3~10 胶条上没有分开的点已经完全分开(图
1-c)。经 PDquest 8.01软件分析, 在 pH 4~7的胶上
共检测到 382个有效蛋白质点。
2.2 不同聚焦时间对蛋白质双向电泳图谱的影响
等电点聚焦是最终影响 2-DE 胶图好坏的关键
因素。聚焦不充分, 会在 2-DE胶图上呈现蛋白质点
的横向条纹, 最终影响结果的分析。虽然 Bio-Rad
的操作手册上推荐 17 cm IPG胶条的总聚焦功率为
60 000 VHr, 但实际操作表明, 60 000 VHr的总聚焦
功率不能使甘蓝型油菜样品充分的聚焦。
图 2为不同聚焦时间对甘蓝型油菜幼苗的 2-DE
胶图的影响, 可以看出, 用 17 cm IPG pH 4~7胶条
(上样量 1 mg), 当总聚焦为 70 000 VHr时, 蛋白质
聚焦还未充分, 2-DE 胶图上的蛋白质点呈现较多的
横条纹 (图 2-a); 而当总聚焦为 80 000 VHr时, 蛋白
质聚焦充分, 2-DE 胶图上的蛋白质点呈现较好的圆
点, 无横向拖尾(图 2-b)。因此, 对于不同的样品, 应
摸索出最适合的聚焦时间, 才能得到更好的 2-DE图
谱。将本蛋白提取方法和聚焦时间用于其他甘蓝型
油菜品系的茎段和叶片的 2-DE分析, 同样得到了较
第 4期 甘 露等: 甘蓝型油菜蛋白质双向电泳体系的建立 615




图 1 TCA-丙酮法和 Tris-HCl法提取的甘蓝型油菜蛋白质双向电泳图谱
Fig. 1 2-DE map of B. napus proteins extracted by TCA/acetone and Tris-HCl
a: TCA-丙酮法; b: Tris-HCl法; c: TCA-丙酮法提取甘蓝型油菜的蛋白质在 17 cm pH 4~7 IPG胶条图谱。
a: TCA/acetone extraction method; b: Tris-HCl extraction method; c: 2-DE map of B. napus proteins extracted by TCA/acetone and separated
with 17 cm strips, pH 4–7.

好的 2-DE 结果(图 2-c, d), 这说明本实验方法具有
广泛的适用性。
2.3 甘蓝型油菜幼苗发育蛋白质的双向电泳比较
分别选取生长 15 d 和 30 d 的油菜幼苗, 采用
TCA-丙酮法提取总蛋白, 按上述流程进行双向电泳
分析(图 3-a, b)。使用 PDquest 8.01软件对不同苗龄
的油菜 2-DE 图谱进行表达差异分析(图 3-c, d)。结
果显示, 在 15 d苗龄和 30 d苗龄的蛋白质 2-DE图
谱上分别检测到 329个和 372个蛋白质点。与 15 d
苗龄幼苗的蛋白质 2-DE图谱比较, 30 d苗龄幼苗的
蛋白质点发生变化的一共有 181个, 其中变化量在 1.1
倍以上的点一共有 118 个; 进一步分析, 有 71 个蛋
白点的表达量变化在 2倍以上, 包括 20个上升表达
的点和 51 个下降表达的点, 其中, 表达量上升和下
降在 5倍以上的点分别有 5个和 9个。
为了判断 2-DE 上的蛋白点是否可以进行蛋白
质测序分析, 把其中的部分蛋白点挖出(图 3-a’), 并
送上海中科新生命生物科技有限公司利用 MALDI-
TOF方法进行质谱分析(图 3-e, e’), 3-a’标示的蛋白
质共被分成 17个肽段, 对质谱分析所得肽段与多肽
蛋白数据库中蛋白质的理论肽段进行比较, 判断出
所测蛋白与已知拟南芥中的一个转运因子
(PATELLIN 1)的 C.I达到 99.44%, 证明通过本试验
方法分离出的蛋白质可很好地用于质谱分析。
616 作 物 学 报 第 36卷



图 2 不同总聚焦功率对 2-DE影响
Fig. 2 Effect of different total volt-hours on the two-dimensional gel electrophoresis
a和 b分别为总聚焦功率 70 000 VHr和 80 000 VHr时的电泳图; c和 d分别为甘蓝型油菜茎段和叶片电泳图。
a and b represent the volt-hours of 70 000 VHr and 80 000 VHr, respectively; c and d represent two-dimensional gel of stem and leaf from
B. napus, respectively.

3 讨论
样品制备是双向电泳技术的第一步, 也是最关
键的一步, 其成功与否直接决定着最终的 2-DE 结
果[27]。样品制备的失败, 会导致最终实验的失败, 因
此, 找到一种合适的样品制备技术, 是进行双向电
泳研究的基础[28]。研究表明, 样品中的盐分、水溶
性有机物、大分子带电基团等物质均会产生不良影
响, 因此, 样品制备原则是尽可能去除这些干扰物
质。目前, 在植物样品制备中, 最常用的蛋白提取方
法主要包括丙酮法、TCA-丙酮法、Tris-HCl法和酚-
甲醇-醋酸铵法等。TCA-丙酮法比较快捷, 蛋白和丙
酮可以一起沉淀下来, 但是在丙酮沉淀时大量糖类
也会同时沉淀下来而对电泳图谱质量造成影响; 酚
法虽然步骤相对比较复杂, 但通过不同相选择性溶
解, 仍能有效去除有机物杂质。不同试验材料所含
的糖类、脂肪、色素等物质可能有所不同, 因此, 要
对蛋白提取方法进行适当的调整才能达到好的分离
效果[29]。
样品制备的另一重要方面就是蛋白质的裂解 ,
在蛋白质样品裂解时, 应尽可能多地溶解蛋白质以
及保持整个过程中蛋白质的溶解性和活性[27]。本文
所报道的 TCA-丙酮提取方法和 lysis buffer, 对甘蓝
型油菜样品的蛋白质提取具有较好的效果, 提取后
的样品的核酸和盐分等杂质含量少, 聚焦过程中能
顺利升压到 10 000 V的高压, 并且最终的 2-DE图谱
背景无核酸等杂质的干扰, 能得到较好的 2-DE图谱,
有利于后续的分析研究。本实验室已用该方法对不
同甘蓝型油菜品种以及不同的取材部位(幼苗、叶
片、茎等)进行研究, 均能得到较好的 2-DE图谱, 表
明该方法对甘蓝型油菜的蛋白质学研究是合适的。
影响双向电泳结果的另一个方面 , 是等电聚焦
(IEF)。样品只有在高电压下得到充分的聚焦, 才能
保证最终得到较好的 2-DE图谱。IEF最常见问题就
是难以升到指定电压, 这主要由于样品中盐离子含
量较高, 因此, 必需找到更合适的提取方法或经过
第 4期 甘 露等: 甘蓝型油菜蛋白质双向电泳体系的建立 617




图 3 不同苗龄的甘蓝型油菜蛋白质双向电泳图谱
Fig. 3 2-DE map of B. napus at the different seedling ages
a和 b分别为 15 d和 30 d苗龄蛋白质双向电泳图谱; a’’为 SSP 9101蛋白点在 15 d和 30 d的差别; c和 d分别表示 a和 b中选定区域
内蛋白质表达量的三维图谱; e为 a’中的标示蛋白点的质谱分析结果。
a and b represent the two-dimensional gel of B. napus at 15 and 30 day-old seedlings, respectively; a’’ represents the difference of the SSP
9101 protein points in 15 and 30 day-old seedlings; c and d represent the 3D map of the selected part of a and b, respectively; e represents the
MS/MS results of the proteins labeled in a’ region.

脱盐处理。聚焦不充分主要因达不到设定电压或聚
焦功率不足, 在 2-DE胶图上会表现出蛋白质点的横
条纹, 影响最终的分析。但是, 聚焦也并不是越长越
好, 过量的聚焦也会导致最终胶图上横条纹的产生,
因此对于不同长度的 IPG 胶条和不同样品的上样
量, 需要找到合适的聚焦程序, 才能得到较好的 2-DE
胶图。
在蛋白质双向电泳中 , 平衡过程也十分关键 ,
618 作 物 学 报 第 36卷

其目的是促使 SDS与蛋白质充分作用。平衡缓冲液
母液包括 Tris-HCl (pH 8.8), SDS (2%), 高浓度尿素
(6 mol L–1)和甘油(20%), 可以提高蛋白的溶解度并
减少电内渗。第一部加入 DTT (1%)是为了使蛋白去
折叠, 第二步加入碘乙酰胺是为了去除多余的 DTT
(银染过程中, DTT会导致电脱尾)。平衡过程会导致
蛋白质丢失(5%~25%), 同时会使分辨率降低。但是,
如果不经平衡或是平衡不充分, 则会导致高分子量
蛋白质的纹理现象, 并且等电聚焦凝胶会粘在 SDS
胶上。因此, 平衡的原则是时间要充分长(至少 2×10
min)但不能过长(不超过 2×15 min)。本实验成功利用
建立的 2-DE体系, 对甘蓝型油菜幼茎的发育进行了
相关研究, 比较发育 15 d 和 30 d 苗龄茎的蛋白质
2-DE图谱, 分别监测到了 329个和 372个蛋白质点,
进一步经过 PDquest 8.01的分析, 找到了 20个表达
量上升 2倍和 51个表达量下降 2倍的蛋白质点, 对
于相关差异点的质谱鉴定和进一步的分析, 本实验
室将在后续研究中继续进行。
4 结论
TCA-丙酮法提取蛋白样品结果优于 Tris-HCl法,
适合于甘蓝型油菜的不同组织材料(幼苗、叶片、茎),
结合适当的聚焦程序 , 能得到较好的双向电泳图
谱。利用所建立的双向电泳体系找到了发育 15 d和
30 d 苗龄茎的差异蛋白, 并选取部分点进行质谱分
析, 证明本文所报道的体系可适用于甘蓝型油菜的
双向电泳研究。
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