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季节性的寒流和灾害性的低温天气极大地影响了甘蔗的生产,使得甘蔗抗寒品种的选育及其抗寒机理研究受到空前重视。为了探讨抗寒性不同的甘蔗品种低温胁迫下的生理生化特性,以及蛋白质表达的差异,本研究以抗寒性不同的3个甘蔗品种桂糖28号(GT28)、桂糖21号(GT21)、新台糖22号(ROC22)为材料,采用桶栽甘蔗,在生长期为3个月(伸长初期)时进行人工低温胁迫处理(以室温为对照),之后测定不同时间甘蔗叶片可溶性糖、可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)等的含量变化以及GT21、ROC22两个甘蔗品种叶片的内肽酶活性和种类的变化,并运用蛋白质双向电泳技术,分析了低温胁迫下其叶片蛋白质的差异表达,主要结果如下:
1.在低温胁迫下,3个抗寒性不同的甘蔗品种伸长初期叶片可溶性糖含量表达均呈现不同程度的上升趋势,但各品种之间可溶性糖的含量差异较大。整个低温胁迫期间,抗寒性强的GT21可溶性糖含量最高,且增幅最大;前中期抗寒性中等的GT28次之,而抗寒性弱的ROC22较低。
2.在低温胁迫下,3个抗寒性不同的甘蔗品种伸长初期叶片MDA含量变化趋势相对一致,总体呈上升趋势,但是各品种之间MDA含量的增幅不同,其增幅大小顺序为:GT21GT28>ROC22。
4.低温胁迫使得甘蔗叶片内肽酶活性下降,以巯基内肽酶起主导作用,且抗寒性强的甘蔗品种叶片内肽酶活性明显低于抗寒性弱的,活性越低则抗寒性越强。
5.应用蛋白质组学的双向电泳技术进行甘蔗的抗寒性研究,总蛋白双向电泳结果表明,甘蔗低温胁迫期间整体下调的蛋白点占据大部分,上调的较少;发现一个差异明显的蛋白点,其Mr约19kDa,pI接近7,推测此点为低温诱导的品种差异蛋白。
6.总蛋白一维电泳结果表明,抗寒性不同的甘蔗品种在低温胁迫期间蛋白谱带存在差异,在约25kDa处的蛋白,其规律性的变化趋势可能与甘蔗适应低温环境有关;同时在约在37kDa、75kDa处,蛋白的变化趋势可能与品种的抗寒性相关。