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小立碗藓属于苔藓植物,葫芦藓科,生长周期短,一般10周左右就可以完成整个生活史,配子体世代占优势。小立碗藓是迄今发现的同源重组率最高的陆生植物,引起国内外科研工作者对它的重视。小立碗藓生命力极顽强,即再生能力极强,取小立碗藓任何一个组织都可以诱导发育成一个完整植株。研究已经表明,小立碗藓是进行基因打靶的理想材料。它具有极强的抗盐、抗旱性,也是科学家研究植物从水生到陆生进化的理想材料,正在受到国内外研究者的青睐,已经成为植物分子生物学研究的模式植物。
脂质组学是继基因组学和蛋白质组学之后迅速发展起来的一门新兴的研究学科。脂质组学是代谢组学的一个分支,其主要研究内容是生物体全部的脂质分子的特性和生物学功能以及这些脂质分子在分子水平(比如蛋白质水平和基因水平)的作用。因脂类分子的复杂性、多样性和研究技术的限制,脂质组学的研究相对比较滞后,尤其植物脂质组学的研究。本文以小立碗藓为研究对象,对不同盐浓度胁迫(0mM、250mM、300mM、350mM盐浓度)下生长21天的小立碗藓的脂质组进行了分析,以期鉴定不同盐胁迫处理后脂质分子组成和含量的变化。本研究的主要结论如下:
1.在小立碗藓中检测到27类脂质。按脂质的化学组成分为:单纯脂质2类、复合脂质23类、衍生脂质2类。单纯脂质包括:甘油二酯(DAG)和甘油三酯(TAG)。复合脂质包括:糖脂:单半乳糖二酰甘油(MGDG)和双半乳糖二酰甘油(DGDG);磷脂:磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰丝氨酸(PS)、双磷脂酰甘油(CL)、溶血磷脂酰胆碱(LPC)、溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)、溶血磷脂酸(LPA)、溶血磷脂酰丝氨酸(LPS)和溶血磷脂酰肌醇(LPI);鞘脂:神经酰胺(Cer)、植物神经酰胺(PhytoCer)、羟基化的脂肪酰植物神经酰胺(PhytoCer-OHFA)、葡萄糖基神经酰胺(GluCer)、植物葡萄糖神经酰胺(Phyto-GluCer)、植物鞘氨醇-1-磷酸(t-S1P)、鞘氨醇(Sph)、植物鞘氨醇(PhytoSph)和糖基肌醇磷酸神经酰胺(GIPC)。衍生脂质包括:游离脂肪酸(FFA)和甾醇酯(SE)。另外,检测到的27类脂质分子含量差别很大,在正常生长条件下的小立碗藓中含量最高的脂质分子是PC,含量是0.81μmol/gFW;而含量最低的脂质分子是Phyto-GluCer,含量是1×10-5μmol/gFW。在不同盐浓度胁迫下生长的小立碗藓中其体内大部分脂质含量发生了较大变化,只有少部分脂质含量变化较小。
2.在盐胁迫条件下生长的小立碗藓与正常生长条件下的相比,其体内含量差异较小的脂质分子有5种,分别是FFA、PS、LPA、Sph和GIPC;含量降低的脂质分子有8种,分别是SE、MGDG、t-S1P、PC、PE、PI、CL和LPS,除了LPS,它们在300mM盐浓度时含量最低,其中SE和MGDG在不同盐浓度胁迫下含量显著降低,而t-S1P仅在250mM和300mM盐浓度下含量显著降低,同时PC、PE、PI、CL和LPS仅在300mM和350mM盐浓度下含量显著降低;含量升高的脂质分子有7种,分别是TAG、LPC、LPE、DAG、PhytoCer-OHFA、PhytoSph和Phyto-GluCer,其中TAG、LPC和LPE在不同盐浓度胁迫下含量显著升高,而DAG、PhytoCer-OHFA、PhytoSph和Phyto-GluCer仅在300mM和350mM盐浓度下含量显著升高;其他脂质分子在盐胁迫下也发生一些变化,但是没有规律性。
3.本文重点关注复合脂质在不同盐浓度胁迫前后含量变化差异,我们检测到糖脂2类,磷脂有12类,鞘脂9类。我们根据MGDG分子的组成确定小立碗藓是16:3的植物脂质合成途径。根据研究并结合检测结果,我们推测DGDG/MGDG比值可能是决定小立碗藓抗盐能力的重要指标。另外,在不同盐浓度胁迫下,大部分磷脂和甾醇酯以及鞘脂t-S1P含量显著降低,这些结果表明磷脂和甾醇酯以及鞘脂t-S1P不是影响小立碗藓强的抗盐能力的关键因素。在研究中,部分磷脂的DBI和ACL系数显著变化,但这些系数不是影响小立碗藓的抗盐性的主要因素。但在不同盐浓度胁迫下,鞘脂Cer、GluCer和PhytoCer含量显著升高,这些结果表明鞘脂Cer、GluCer和PhytoCer含量的显著变化与小立碗藓强的抗盐能力密切相关。
脂质组学是继基因组学和蛋白质组学之后迅速发展起来的一门新兴的研究学科。脂质组学是代谢组学的一个分支,其主要研究内容是生物体全部的脂质分子的特性和生物学功能以及这些脂质分子在分子水平(比如蛋白质水平和基因水平)的作用。因脂类分子的复杂性、多样性和研究技术的限制,脂质组学的研究相对比较滞后,尤其植物脂质组学的研究。本文以小立碗藓为研究对象,对不同盐浓度胁迫(0mM、250mM、300mM、350mM盐浓度)下生长21天的小立碗藓的脂质组进行了分析,以期鉴定不同盐胁迫处理后脂质分子组成和含量的变化。本研究的主要结论如下:
1.在小立碗藓中检测到27类脂质。按脂质的化学组成分为:单纯脂质2类、复合脂质23类、衍生脂质2类。单纯脂质包括:甘油二酯(DAG)和甘油三酯(TAG)。复合脂质包括:糖脂:单半乳糖二酰甘油(MGDG)和双半乳糖二酰甘油(DGDG);磷脂:磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰丝氨酸(PS)、双磷脂酰甘油(CL)、溶血磷脂酰胆碱(LPC)、溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)、溶血磷脂酸(LPA)、溶血磷脂酰丝氨酸(LPS)和溶血磷脂酰肌醇(LPI);鞘脂:神经酰胺(Cer)、植物神经酰胺(PhytoCer)、羟基化的脂肪酰植物神经酰胺(PhytoCer-OHFA)、葡萄糖基神经酰胺(GluCer)、植物葡萄糖神经酰胺(Phyto-GluCer)、植物鞘氨醇-1-磷酸(t-S1P)、鞘氨醇(Sph)、植物鞘氨醇(PhytoSph)和糖基肌醇磷酸神经酰胺(GIPC)。衍生脂质包括:游离脂肪酸(FFA)和甾醇酯(SE)。另外,检测到的27类脂质分子含量差别很大,在正常生长条件下的小立碗藓中含量最高的脂质分子是PC,含量是0.81μmol/gFW;而含量最低的脂质分子是Phyto-GluCer,含量是1×10-5μmol/gFW。在不同盐浓度胁迫下生长的小立碗藓中其体内大部分脂质含量发生了较大变化,只有少部分脂质含量变化较小。
2.在盐胁迫条件下生长的小立碗藓与正常生长条件下的相比,其体内含量差异较小的脂质分子有5种,分别是FFA、PS、LPA、Sph和GIPC;含量降低的脂质分子有8种,分别是SE、MGDG、t-S1P、PC、PE、PI、CL和LPS,除了LPS,它们在300mM盐浓度时含量最低,其中SE和MGDG在不同盐浓度胁迫下含量显著降低,而t-S1P仅在250mM和300mM盐浓度下含量显著降低,同时PC、PE、PI、CL和LPS仅在300mM和350mM盐浓度下含量显著降低;含量升高的脂质分子有7种,分别是TAG、LPC、LPE、DAG、PhytoCer-OHFA、PhytoSph和Phyto-GluCer,其中TAG、LPC和LPE在不同盐浓度胁迫下含量显著升高,而DAG、PhytoCer-OHFA、PhytoSph和Phyto-GluCer仅在300mM和350mM盐浓度下含量显著升高;其他脂质分子在盐胁迫下也发生一些变化,但是没有规律性。
3.本文重点关注复合脂质在不同盐浓度胁迫前后含量变化差异,我们检测到糖脂2类,磷脂有12类,鞘脂9类。我们根据MGDG分子的组成确定小立碗藓是16:3的植物脂质合成途径。根据研究并结合检测结果,我们推测DGDG/MGDG比值可能是决定小立碗藓抗盐能力的重要指标。另外,在不同盐浓度胁迫下,大部分磷脂和甾醇酯以及鞘脂t-S1P含量显著降低,这些结果表明磷脂和甾醇酯以及鞘脂t-S1P不是影响小立碗藓强的抗盐能力的关键因素。在研究中,部分磷脂的DBI和ACL系数显著变化,但这些系数不是影响小立碗藓的抗盐性的主要因素。但在不同盐浓度胁迫下,鞘脂Cer、GluCer和PhytoCer含量显著升高,这些结果表明鞘脂Cer、GluCer和PhytoCer含量的显著变化与小立碗藓强的抗盐能力密切相关。