全 文 ：蛋白组学解析拟南芥响应细菌信号分子 N鄄3鄄oxo鄄hexanoyl鄄
homoserine鄄lactone (OHHL) 的机制*
牛雪艳1, 张海军1, 白学贵2, 李婉莎2, 刘晓光1, 胡向阳2**
(1 江苏大学生命科学研究院, 江苏 镇江摇 212013; 2 中国科学院昆明植物研究所, 云南 昆明摇 650201)
摘要: 细菌来源的群体感应信号分子能诱导与调控植物的抗病性与生长发育, 本文用细菌群体感应信号分
子 N鄄3鄄oxo鄄hexanoyl鄄homoserine鄄lactone (OHHL) 对拟南芥进行不同时间的处理, 提取蛋白进行双向电泳分
析, 用蛋白组学的方法解析拟南芥响应细菌信号分子的机制。 双向电泳与质谱分析共鉴定出 47 个点, 这
些蛋白中随处理时间的增加表达量上调的蛋白点数目增加, 并且与植物抗氧化、 物质代谢和细胞信号转导
密切相关。 因此通过蛋白组学分析结果可以更好的解释植物与细菌的相互作用机制, 进一步利用其之间的
联系来促进植物更好的生长发育。
关键词: 蛋白组学; 拟南芥; 细菌信号分子; OHHL
中图分类号: Q 942摇 摇 摇 摇 摇 摇 文献标识码: A摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 文章编号: 2095-0845(2011)04-389-07
Proteomics Reveal the Molecular Mechanism of Arabidopsis
thaliana on Bacterial Signal N鄄3鄄oxo鄄hexanoyl鄄
homoserine鄄lactone (OHHL)
NIU Xue鄄Yan1, ZHANG Hai鄄Jun1, BAI Xue鄄Gui2, LI Wan鄄Sha2,
LIU Xiao鄄Guang1, HU Xiang鄄Yang2**
(1 Institute of Life Sciences, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China; 2 Kunming Institute of Botany,
Chinese Academy of Sciences, Kunming 650201, China)
Abstract: The populational signals derived from bacteria can induce plant resistance to pathogen or regulate plant
development. Here we used 2鄄D proteomics method to investigate Arabidopsis thaliana seedlings responding to
OHHL, one of bacterial popular signals. After 2鄄D proteomics and assay, we obtained 47 differential protein spots,
most of their expression show increase with the extension of treatment time; these proteins are also involved in plant
antioxidant activity, material metabolism and signal transaction. Therefore, we believe our results will show more in鄄
sight into understanding the interactions mechanism of plant and microbe, and further well regulate plant themselves
growth and development.
Key words: Proteomics; Arabidopsis thaliana; Bacterial signal; OHHL
摇 拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 具有植株小、
生育期短、 繁殖系数高等生物学特性, 使其成为
植物研究的模式物种 (安贤惠, 1998)。 植物与
细菌的联系比较密切, 如植物与细菌的共生, 近
年对植物与细菌的互作越来越受到关注。 细菌不
是单独个体, 它们之间通过称为细菌群体感应
(Quorum sensing, QS) (Reading和 Sperandio, 2006)
的系统进行通讯和互作, 而互作则是通过产生某
植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 2011, 33 (4): 389 ~ 395
Plant Diversity and Resources摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 DOI: 10. 3724 / SP. J. 1143. 2011. 10229
*
**
基金项目: 国家自然科学基金面上项目 (30871704, 30670030, 30971452)、 中国科学院百人计划项目
通讯作者: Author for correspondence; E鄄mail: Huxiangyang@ mail. kib. ac. cn
收稿日期: 2010-12-13, 2011-03-01 接受发表
作者简介: 牛雪艳 (1986-) 女, 在读研究生, 研究方向: 植物信号传导。
种信号分子来识别, 这种信号分子统称为 N鄄乙
酰基高丝氨酸内酯 ( N鄄acylhomoserine lactones,
AHLs) (Engebrecht等, 1983)。 一般不同的细菌
产生的信号分子是不同的, 并且不同的 AHL所带
的脂肪酸侧链长度不同所发挥的生理学效应是不
同的 (Ortiz鄄Castro 等, 2008), N鄄3鄄oxo鄄hexanoyl鄄
homoserine鄄lactone ( OHHL) 则是其中的一种
(Coskun鄄Ari和 Bosgelmez鄄Tinaz, 2008)。
植物也可以感知细菌 QS 信号分子 AHLs, 并
作出相应的反应。 细菌 QS信号分子 AHLs与植物
的相互作用如对植物的促生作用、 根际定殖、 缓
解非生物胁迫方面已有一些研究 (Liu 等, 2007;
Gao等, 2007; Liu 等, 2010)。 Mathesius 等 (2003)
利用蛋白质组学方法研究发现, 用 100 nmol·L-1浓
度的 AHL 处理苜蓿 (Medicago truncatula) 根后,
有 150 多种蛋白质的积累发生了显著变化, 预示着
这些蛋白质的相应功能可能受到了细菌 QS信号分
子的调节。 用 100 nmol·L-1浓度的 AHL处理拟南
芥, 可以促进其萌发和生长, 并能使其不定根的
数目增加 (Li, 2009)。 但是, 拟南芥响应 QS 信
号分子的机制了解甚少, 本实验进行初步研究。
目前蛋白组学研究是后基因时代的重要研究
领域 (Alison, 1999), 其核心技术双向电泳作为
一种快速、 简单、 高效分离多个蛋白点的方法,
近年来得到广泛应用 (Gorg 等, 2000)。 该技术
已被成功用于植物对非生物胁迫应答的研究, 为
寻找更有效的新的抗逆基因或蛋白开辟了新的方
向 (李雪梅等, 2009)。 为了研究 QS 系统及信
号分子 AHLs在参与与寄主植物有益互作中的信
号机制, 本实验用100 nmol·L-1的信号分子OHHL
处理拟南芥, 对不同时间点处理的拟南芥分别取
样, 跑双向电泳, 进行蛋白比较分析, 通过蛋白
质组学方法解析拟南芥对细菌 QS 信号分子的应
答, 以及调节拟南芥生长发育的机制, 为利用细
菌 QS信号分子作为新型植物生长调节剂改善作
物产量和品质奠定基础。
1摇 材料和方法
1. 1摇 实验材料和仪器
材料: 哥伦比亚野生型拟南芥 (Arabidopsis thaliana
Columbia)。
主要试剂: 信号分子 OHHL 购自 Sigma鄄Aldrich 公
司; Tris、 NP鄄40、 尿素、 硫脲、 CHAPS、 载体两性电解
质、 PH4鄄7、 十二烷基磺酸钠 (SDS)、 丙烯酰胺、 甲叉
双丙烯酰胺、 过硫酸氨、 四甲基二乙胺 (TEMED)、 考马
斯亮蓝 CBB鄄R250 均购自 Bio Basic Inc (BBI); 二硫苏糖
醇 (DTT)、 胰酶溶液 (10 ng·ml-1) 购自 Promega Corper鄄
ation; IPG胶条和碘乙酰胺购自 Bio鄄Rad公司; 三氯乙酸
(TCA)、 丙酮、 甘油、 磷酸、 甲醇、 乙醇等试剂为国产
分析纯; 低分子量蛋白质 marker购自 Fermentars公司。
仪器: PH3鄄10 线性 IPG 胶条, 聚焦盘, 水化盘,
PROTEAN IEF Cell 一维等电聚焦仪, Mini鄄PROTEAN 3
Electrophoresis Cell 垂直电泳仪 (美国 Bio鄄Rad 公司),
Beckman离心机等。
1. 2摇 方法
1. 2. 1摇 拟南芥培养 摇 提前 3 天将拟南芥种子进行低温
春化, 准备好 MS 培养基。 将春化好的种子表面消毒,
无菌培养于 MS培养基, 温度为 25益(白) / 16益 (晚) 于
组培室培养。
1. 2. 2摇 拟南芥样品处理 摇 将培养 10 d 的拟南芥用 100
nmol·L-1 OHHL处理, 对照组用配制 OHHL用的乙醇浓
度处理, 处理时间为 1、 3、 5 d, 分别取样。
1. 2. 3摇 拟南芥蛋白质提取 摇 参照谷瑞升等 (1999) 方
法进行部分修改, 准确称量样品粉末 0. 8 g 至研钵中,
加入 PVPP 0. 02 g 和蛋白质提取缓冲液 (50 mmol Tris鄄
HCL pH 7. 5, 20 mmol·L-1 KCL, 13 mmol·L-1 DTT) 2. 0
mL, 研磨成浆后加入 200 滋L NP鄄40、 30 滋L 0. 1 mol·L-1
的 PMSF, 将样品研磨均匀, 于 16 500 r·min-1 4益离心
30 min, 取上清, 加入 5 倍体积的预冷 10% TCA /丙酮,
混匀后置-20益沉降 2 h, 16 500 r·min-1 4益 离心 30
min, 沉淀用 80%含有 0. 07% DTT 的冷丙酮洗 2 次,
16 500 r·min-1 4益离心 30 min, 抽干沉淀, 置-20益保
存或加入样品裂解液 (7 mol·L-1 Urea, 2 mol·L-1 thio鄄
urea, 0. 4% CHAPS, 60 mmol·L-1 DTT, 0. 5%两性电解
质 pH 4 ~ 7, 0. 4% PMSF), 振荡器振荡 2 min, 16 500 r
·min-1 4益离心 30 min, 取上清即为待测蛋白质上样液。
1. 2. 4摇 蛋白质含量测定摇 采用 Bradford (1976) 方法以
样品裂解液为空白, 1. 0 mg·mL-1的牛血清白蛋白 (BAS)
标准蛋白为标准, 参照 O爷 Farrell (1975) 的方法操作,
紫外可见分光光度计测定 OD595 值, 用于计算获得的蛋
白质样品的含量。
1. 2. 5 摇 双向电泳 摇 第一向等电聚焦电泳, 取蛋白加入
水化液 (7 mol尿素, 2 mol 硫脲, 4% CHAPS, 65 mmol
DTT, 0. 2%两性电解质 pH 4 ~ 7), 混匀后被动水化 14
h, 使胶条充分吸胀, 进行第一向等电聚焦电泳。 设定
等电聚焦程序: (1) 200 V, 慢速, 1 h; (2) 500 V, 慢
速, 1 h; (3) 1 000 V, 线性, 1 h; (4) 8 000 V, 线性,
2 h; (5) 8 000 V, 快速, 60 000 Vh; (6) 500 V, 快速,
093摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 33 卷
12 h。 聚焦结束后, 依次在平衡缓冲液玉 [6 mol·L-1 U鄄
rea、 2% SDS、 0. 375 mol·L-1 Tris鄄HCL pH 8. 8、 20%
Glycerol、 2% DTT], 平衡缓冲液域 [6 mol·L-1 Urea、
2% SDS、 0. 375 mol·L-1 Tris鄄HCL pH 8. 8、 20% Glycer鄄
ol、 2. 5% Iodoacetamide] 中缓慢平摇 15 min。
第二向 SDS鄄PAGE电泳,采用 12. 5%的分离胶 (凝胶
厚度1 mm), 参数设置: 2W/ gel, 1 h; 12 ~15W/ gel, 6 h。
进行电泳, 直至溴芬兰跑到凝胶底部。 用 12%的三氯乙
酸溶液进行 2 h以上固定。 用配制好的考马斯亮蓝 G鄄250
染色液染色 2 ~ 3 h (Candiano 等, 2004), 再换用脱色液
进行脱色, 直至凝胶背景变为无色, 最后用 SanMaker
9700XL进行图象采集。 在分辨率 600 dpi状态下扫描, 用
PDQuest 2D图像分析软件对凝胶图像进行背景的消减和
点的检测等分析处理。 在建立差异蛋白质表达谱之后, 切
取差异斑点, 进行脱色和胶内胰酶酶解 (Wang 等,
2009), 然后用MALDI鄄TOF鄄MS进行肽质量指纹谱 (PMF)
分析, 肽质量指纹图谱用 Mascot 搜索工具 (http: / / www.
matrixscience. com) 在 NCBI 的蛋白数据库中搜索。
2摇 结果
摇 摇 运用蛋白质组学分析经细菌信号分子 OHHL
处理的拟南芥, 双向电泳结果见图 1, 共得到
121 个差异点, 质谱鉴定出 47 个点 (表 1)。 根
据 NCBI蛋白数据库功能显示, 可以把该 47 个
点按功能分为 5 类 (图 2: A): 信息加工与储
存, 细胞抗氧化与信号处理, 新陈代谢, 特征识
别和功能未知。 在这些鉴定出的蛋白点中, 功能
属于新陈代谢、 细胞抗氧化与信号处理的点所占
比例比较大, 分别占 43%和 20% 。 图 2 (B) 显
示的是不同时间点 OHHL 处理所鉴定出的含量
变化差异蛋白点的数目, 结果发现上调的蛋白点
数目增加, 下调的蛋白点数目下降, 并且在上调
的蛋白点中, 大部分功能为与新陈代谢, 细胞抗
氧化与信号处理相关。
图 1摇 细菌信号分子 OHHL处理拟南芥不同时间的双向电泳图谱 (A. 对照, 未处理; B, C, D. 分别为处理 1 d, 3 d, 5 d)
Fig. 1摇 Proteomic profile of Arabidopsis thaliana before and after different time of Bacterial Signal OHHL
treatment (A, Control; B, C, D: 1 d, 3 d, 5 d after treatment)
1934 期摇 摇 摇 牛雪艳等: 蛋白组学解析拟南芥响应细菌信号分子 N鄄3鄄oxo鄄hexanoyl鄄homoserine鄄lactone (OHHL) …摇 摇 摇
表 1摇 被鉴定出的细菌信号分子 OHHL处理拟南芥中差异表达蛋白的功能
Table 1摇 Functions of the identified differentially expressed proteins in Arabidopsis thaliana after treatment of Bacterial Signal OHHL
蛋白点
Spot
索取号
Accession
number
理论 Mw / PI
Predicted
Mw / PI
匹配蛋白 Protein description
实验 Mw / PI
Experiment
Mw / PI
匹配得分
Score
摇 匹配物种
摇 Species
Information storage and processing
4 gi |28493391 52. 541 / 5. 06 F0F1 ATP synthase subunit beta 52. 67 / 5. 21 70 T. whipplei
16 Q1YDX8_9RHIZ 90. 706 / 5. 76 Molybdopterin oxidoreductase 89. 54 / 5. 67 60 A. sp
33 gi |255256248 10. 127 / 5. 77 Iron dependent repressor 10. 56 / 5. 54 71 T.thermosaccharolyticum
37 gi |255319558 12. 349 / 7. 67 Operon regulator ArsR 13. 25 / 7. 21 68 A. radioresistens
18 T51423 42. 668 / 7. 12 Formate dehydrogenase 43. 68 / 7. 09 120 A. thaliana
Cellular antioxidant and signaling
1 gi |15218877 17. 531 / 5. 17 TPX1 thioredoxin鄄dependent peroxidase 1 18. 68 / 5. 08 106 A. thaliana
6 gi |21593143 28. 940 / 8. 94 Protein鄄methionine鄄S鄄oxide reductase 28. 52 / 8. 36 65 A. thaliana
7 gi |15218640 23. 471 / 5. 80 ATGSTF6 glutathione s鄄transferase 23. 78 / 5. 35 89 A. thaliana
27 T09891 76. 575 / 5. 07 DnaK鄄type molecular chaperone 75. 96 / 5. 63 129 A. thaliana
28 Q9LTX9_ARATH 77. 064 / 5. 17 Heat shock protein 70 76. 59 / 4. 97 146 A. thaliana
29 gi |15231255 63. 702 / 5. 60 Chaperonin, putative 77. 86 / 5. 60 91 A. thaliana
35 gi |3121825 29. 049 / 7. 70 Thiol鄄specific antioxidant protein 30. 21 / 7. 78 92 A. thaliana
36 gi |160900344 51. 099 / 6. 37 PAS sensor signal transduction histidine kinase 52. 58 / 6. 73 49 D. acidovorans
47 gi |18415155 29. 935 / 5. 55 2鄄Cys Prx B 2鄄Cysteine peroxiredoxin B 28. 65 / 5. 86 87 A. thaliana
Metabolism
3 gi |12275166 48. 195 / 6. 12 Ribulose鄄1,5鄄bisphosphate oxygenase 48. 32 / 6. 43 75 L. cernua
14 Q9MT22_CHLFA 48. 699 / 6. 77 Ribulose 1,5鄄bisphosphate carboxylase 48. 87 / 6. 82 80 C. fragrans
19 Q7XJ82_BRAOC 40. 463 / 6. 15 Putative S鄄adenosylmethionine synthetase 42. 16 / 5. 99 81 B. oleracea
22 S16583 44. 721 / 5. 71 Phosphoribulokinase摇 precursor 44. 69 / 5. 21 148 A. thaliana
23 S18600 47. 780 / 6. 43 Glutamate鄄ammonia ligase摇 precursor 48. 17 / 6. 72 102 A. thaliana
24 T47564 45. 590 / 5. 25 Fructose鄄bisphosphatase precursor 46. 38 / 5. 31 151 A. thaliana
25 Q38M81_SOLTU 57. 640 / 6. 73 ADP鄄glucose pyrophosphorylase 57. 90 / 6. 64 94 S. tuberosum
26 Q1CYS6_MYXXA 55. 994 / 9. 97 Phosphatase, Ppx / GppA family 56. 36 / 9. 79 74 M. xanthus
30 gi |14532594 65. 484 / 5. 95 Putative dihydroxyacid dehydratase 65. 74 / 5. 95 86 A. thaliana
31 gi |15234036 113. 822 / 6. 51 AtGLDP1; pyridoxal phosphate binding 111. 54 / 6. 39 109 A. thaliana
38 gi |984052 60. 222 / 6. 45 Thioglucoside glucohydrolase 63. 27 / 6. 78 139 A. thaliana
39 gi |15234354 43. 627 / 5. 67 SAM鄄2; copper ion binding 43. 54 / 5. 79 76 A. thaliana
40 gi |15226973 18. 050 / 5. 24 GDCH; glycine dehydrogenase 18. 37 / 5. 43 87 A. thaliana
41 gi |15219412 42. 162 / 5. 49 PGK; phosphoglycerate kinase 42. 63 / 5. 38 194 A. thaliana
42 gi |14670025 24. 270 / 5. 38 Ribulose 1,5鄄bisphospate carboxylase 24. 68 / 5. 32 84 S. leptantha
43 gi |167891456 24. 520 / 5. 26 Ribulose鄄1,5鄄bisphosphate carboxylase 24. 53 / 5. 36 104 S. madagascariensis
44 gi |17224671 38. 745 / 6. 99 Ribulose鄄1,5鄄bisphosphate carboxylase 38. 56 / 6. 59 89 B. lutescens
45 gi |119475751 17. 334 / 4. 60 Hypothetical protein GP2143_18066 18. 33 / 4. 69 69 M. proteobacterium
11 gi |15227069 28. 730 / 5. 31 Tropinone reductase 27. 38 / 5. 63 59 A. thaliana
34 gi |15224785 25. 444 / 4. 75 Thiol methyltransferase 26. 66 / 4. 74 151 A. thaliana
Poorly characterized
17 S71179 38. 948 / 6. 09 Cinnamyl鄄alcohol dehydrogenase CAD1 38. 98 / 6. 39 80 A. thaliana
32 gi |110740617 51. 555 / 5. 71 Putative mitochondrial processing peptidase 52. 62 / 5. 61 82 A. thaliana
Unknown proteins
2 gi |18411110 27. 530 / 6. 33 Oxygen鄄evolving complex鄄related 26. 93 / 6. 37 72 A. thaliana
8 gi |16374 25. 036 / 5. 12 Chlorophyll a / b binding protein 26. 38 / 5. 28 81 A. thaliana
9 gi |12582 20. 759 / 4. 83 Light harvesting chlorophyll a / b binding protein 20. 31 / 4. 65 63 H. helix
10 gi |18403546 28. 093 / 5. 28 LHB1B2; chlorophyll binding 28. 49 / 5. 83 102 A. thaliana
12 gi |13926229 14. 917 / 5. 69 F1O19. 10 / F1O19. 10 14. 57 / 5. 64 81 A. thaliana
13 RKMUA1 20. 474 / 7. 59 Ribulose鄄bisphosphate carboxylase 21. 35 / 7. 61 84 A. thaliana
15 Q41MU2_METBU 10. 484 / 7. 86 Hypothetical protein 12. 17 / 7. 74 69 M. burtonii
20 Q8LB94_ARATH 42. 080 / 5. 37 Actin 8 42. 86 / 5. 37 106 A. thaliana
21 S68107 41. 937 / 5. 31 Actin 7 41. 69 / 5. 26 149 A. thaliana
46 gi |109468152 10. 390 / 5. 50 Transcription elongation factor B 10. 37 / 5. 23 100 R. norvegicus
293摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 33 卷
图 2摇 A. 细菌信号分子 OHHL处理拟南芥中差异表达蛋白的分类; B. 细菌信号分子 OHHL处理
拟南芥中表达量变化的差异蛋白的数目统计
Fig. 2 摇 A. Functional classification of differentially expressed proteins expressed in Arabidopsis thaliana after treatment
of Bacterial Signal OHHL; B. Number of identified proteins showing change in expression of
Arabidopsis thaliana at each treatment intervals of Bacterial Signal OHHL
摇 摇 图 3 显示了随不同的处理时间质谱鉴定的蛋
白点表达丰度变化, 由图可以看出大部分蛋白的
表达量随信号分子的处理时间增加而变化的。 多
数功能为新陈代谢 (如 ADP鄄glucose pyrophospho鄄
rylase, Phosphatase: Ppx / GppA family, PGK:
phosphoglycerate kinase, Tropinone reductase, Rib鄄
图 3摇 细菌信号分子 OHHL处理拟南芥质谱鉴定的蛋白点表达丰度变化, 右图为不同对数比值 (Lg处理 /对照) 对应的彩色条
Fig. 3摇 Hierarchical clustering of mass spectrometric analysis protein in Arabidopsis thaliana after treatment of Bacterial Signal OHHL,
the different colors correspond to the log鄄transformed values of protein change鄄fold ratio shown in the bar at the right of the figure
3934 期摇 摇 摇 牛雪艳等: 蛋白组学解析拟南芥响应细菌信号分子 N鄄3鄄oxo鄄hexanoyl鄄homoserine鄄lactone (OHHL) …摇 摇 摇
ulose鄄1,5鄄bisphosphate carboxylase, AtGLDP1: pyri鄄
doxal phosphate binding), 细胞抗氧化与信号处
理 (如 TPX1: thioredoxin鄄dependent peroxidase 1,
Protein鄄methionine鄄S鄄oxide reductase, DnaK鄄type
molecular chaperone, Heat shock protein 70, F0F1
ATP synthase subunit beta, Molybdopterin oxidored鄄
uctase, Iron dependent repressor) 的蛋白在处理
1, 3, 5 d后, 表达量呈明显上升趋势, 只有少数
变化不大。 结果表明了, 用信号分子处理拟南芥
可以影响其新陈代谢相关的酶类, 以及与细胞信
号转导、 抗氧化相关的蛋白。
3摇 讨论
经过实验可以看出细菌信号分子 OHHL 对
拟南芥的生长有着一定的影响, 进而可以推广到
对其他植物的影响。 与植物生长有密切关系的因
子可以有很多, 如新陈代谢的酶类、 细胞信号转
导系统、 细胞抗氧化抗衰老因子等。 在实验中发
现, 经过细菌信号分子处理, 拟南芥的一些因子
都明显的被激活, 如与新陈代谢相关的酶 ADP鄄
glucose pyrophosphorylase ( Q38M81 _ SOLTU, 蛋
白点 25) 和 Phosphatase (Q1CYS6_MYXXA, 蛋
白点 26) 表达量随处理时间的增加而增加, 与
细胞信号处理相关的 Formate dehydrogenase
(T51423, 蛋白点 18) 蛋白表达量也在增加, 还
有一些和信息储存有关的亚基 F0F1 ATP synthase
subunit beta (gi | 28493391, 蛋白点 4), 与细胞
抗衰老相关的酶 Protein鄄methionine鄄S鄄oxide reduc鄄
tase (gi |21593143, 蛋白点 6) 等, 多数与植物
生长相关的蛋白表达量都在增加。 以上结果可以
推测细菌信号分子 OHHL 通过促进某些与新陈
代谢相关的酶类来影响其信号转导及其信息加工
过程, 并促进植物的生长。 Ortiz鄄Castro 等 (2008)
报道与 OHHL 类似的醌类信号分子可以明显诱
导拟南芥侧根的生长, 并诱导与生长素转运相关
的基因转录表达, 这与我们的蛋白组学结果相一
致。 Mathesius等 (2003) 利用细菌 QS信号分子
处理大豆后进行蛋白组学实验, 也发现许多与能
量代谢和细胞生长相关的蛋白诱导表达, 这与我
们在拟南芥上的结果也类似, 暗示尽管在不同植
物中, 植物可能利用类似的机制来感受与响应细
菌醌类信号分子的刺激。 我们的蛋白组学结果也
发现 OHHL处理也诱导一系列的氧化还原蛋白
的积累, 如蛋白点 1: TPX1 ( thioredoxin鄄depend鄄
ent peroxidase 1 ) 蛋白, 蛋白点 7: ATGSTF6
( glutathione s鄄transferase ) 蛋白, 蛋白点 35:
Thiol鄄specific antioxidant protein, 蛋白点 47: 2鄄
Cys Prx B (2鄄Cysteine peroxiredoxin B), 这些与
抗氧化相关的蛋白都明显被诱导表达, 在细菌醌
类信号分子处理大豆后的大豆蛋白组学研究中并
没有报道, 表明这类氧化还原蛋白可能是被特异
性诱导的, 我们推测这类氧化还原蛋白一方面可
能是拟南芥体内第二信使信号分子, 如与过氧化
氢有关, 或者与防止拟南芥体内过氧化损伤有
关。 另一方面, 这些氧化还原蛋白可能和参与
OHHL诱导的拟南芥生长有关, 因为 Bashandy
等 (2010) 报道 TPX 蛋白对于拟南芥中生长素
的运输与功能发挥起至关重要的作用。 另外,
OHHL处理也诱导了拟南芥类似热休克反应, 如
热休克蛋白点 27: DnaK鄄type molecular chaperone,
蛋白点28: Heat shock protein 70与蛋白点29分子
伴侣 Chaperonin puative都明显被诱导, 这些结果
与 Mathesius等 (2003) 报道的结果类似, 表明
OHHL处理拟南芥过程中, 激活了一系列的类似
氧化胁迫的应激反应, 改变细胞的抗氧化抗衰老
能力, 延缓细胞凋亡来增加植物的寿命。
经细菌信号分子处理的拟南芥质谱鉴定中也
出现一些未知功能的蛋白, 某些蛋白表达量还出
现明显增加的趋势, 如蛋白点 2, 这些蛋白点一
方面因为质谱解析手段与蛋白组可获得的蛋白数
据限制, 暂时对于这些蛋白点比对不出结果, 另
一方面是因为这些蛋白的功能的确没有相关报
道, 这些蛋白是否是植物受信号分子激发而产生
的应答因子, 它们如何影响植物的生长代谢还不
能解释, 有待进一步实验。 虽然我们通过蛋白组
学能够快速分析出拟南芥响应信号分子的部分机
制, 如通过影响与植物生长相关的因子来促进植
物的生长, 增强植物的抗氧化抗衰老能力, 但是
对于细菌信号分子影响植物生长的具体信号通路
还存在很多迷惑, 如细菌信号分子是通过影响植
物的哪些信号途径而导致与生长相关的酶发生变
化, 这些问题有待更深一步的研究。
我们的结果表明利用蛋白组学方法可以从一
定程度上解释细菌对植物生长的影响, 利用植物
493摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 33 卷
与细菌之间的共生关系可以对植物进行改善, 为
我们了解细菌如何与植物进行对话与互作, 利用
细菌作为新型植物生长调节剂改善植物的生长和
发育奠定基础。
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