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玉米的比较蛋白质组学分析(Zea Mays.水稻黑条矮缩病毒感染下的幼苗

摘要

背景

玉米粗缩病(MRDD)是一种严重的病害,在中国南方和许多其他亚洲国家经常发生。MRDD是由感染所致水稻黑条纹矮病毒(RBSDV),对玉米生产造成重大经济损失。为了更好地了解RBSDV感染对玉米生长的破坏性影响,采用LC-MS/MS和串联质谱(Tandem Mass Tag, TMT)技术对玉米幼苗进行了蛋白质组学比较分析。

结果

总共有7615米玉米蛋白,其中6319次定量。鉴定了总共116个差异累积的蛋白质(DAPs),包括在RBSDV感染下的35升和81个下调蛋白质。富集分析表明,椎间糖蛋白酶酸代谢,蛋白质加工和核糖体相关途径最强烈。两种硫代谢相关的蛋白质显着降低,表明硫可能参与抗BBSDV感染的抵抗力。此外,在RBSDV感染下,在玉米中鉴定了六种代谢途径的15个隔板。

结论

我们的数据表明,玉米对RBSDV的响应受多种代谢途径的控制。

背景

玉米(Zea Mays.)是一种全球共享的大型粮食和能源作物。然而,玉米的质量和生产总是遇到一些严重的威胁,如玉米粗缩病(MRDD) [1].MRDD是一种广泛的、破坏性的矮化症状的疾病,主要由感染引起水稻黑条纹矮病毒(RBSDV)在中国,玉米粗缩病毒(MRDV)在欧洲,和MAL DE RIO CUARTO病毒在南美洲 [23.].与MRDV基因组结构相似的RBSDV是该属的一员斐济病毒属和家庭reoviridae [2].RBSDV在水稻、玉米、小麦和大麦等禾秆寄主中的传播依赖于褐飞虱的持续繁殖[4.].

RBSDV含有10个基因组双链RNA段,从S1至S10命名,编码至少13个蛋白[5.].在水稻和玉米中,致病途径已被部分阐明。例如,p5-2蛋白的N-末端部分需要与叶绿体结合[6.].RBSDV的另一种蛋白P7-2,通过与Skp1相互作用,作为Skp1/Cul1/F-box复合物泛素连接酶的关键亚基[7.].在水稻和玉米中,P7-2蛋白也参与胃肠杆菌蛋白途径通过与GID2相互作用[rBSDV感染[8.].RSBSDV的P9-1是α螺旋蛋白,通过形成细胞内viroplasms [起着病毒生命周期的早期阶段的重要作用9.].

一些研究报道了在各种自然条件下对RBSDV感染做出反应的一系列蛋白质、基因和小rna。基因表达谱分析显示,玉米中4099个基因,包括一些应激反应和发育相关基因被RBSDV感染显著改变[10].RBSDV感染后,几个钙调素结合转录激活因子(calmodulin binding transcription activator, CAMTA)基因的表达发生显著变化,提示CAMTA介导的Ca可能起作用2+在玉米易感性中的信号传导对病毒感染的[11].

转录因子在RBSDV感染中的参与也已被揭示。在水稻中,在RBSDV和其他病毒感染期间,有75个NAC家族成员不同程度地积累[12].双转录组分析显示,总共28个差异表达基因(DEGS)和1085°,分别与RBSDV分别与人工后接种3天[13].在两个时间点还分析了对RBSDV响应中敏感水稻品种的转录变化[14].

基于质谱(MS)的肽质量指纹图谱和串联质谱/串联质谱(MS /MS)的肽测序技术鉴定DAPs是一种流行的蛋白质定量技术[15].虽然已经进行了几种基于玉米蛋白质组的作品,但很少有蛋白质组学数据集关于RBSDV感染的反应[16].在水稻中,对H2O.2结论H2O.2对RBSDV感染的反应[17].最近,无标记的定量蛋白质组学分析表明,壳聚糖寡糖通过激活丝裂原活化的蛋白激酶信号级联途径来增强水稻对RBSDV感染的抗性[18].为了探讨玉米幼苗对蛋白质组水平的RBSDV感染的反应,进行了对比蛋白质组学分析。

方法

植物材料和接种RBSDV

玉米,Zea Mays.L.近交系B73,种子被表面洗净,浸泡在清洁h2o 2小时,然后在28℃下在培养箱中发芽过夜。幼苗在温室中生长,具有16小时光/ 8小时的光周期,相对湿度为58%,光强度为120μmolm−2S.−1.pH 5.8的液体Hoagland培养基用作营养溶液。第三叶阶段的两周幼苗用于RBSDV接种。

2015年春季,在郑州露天地区小麦幼苗中获得成虫。将成虫移入生长箱,生长条件设置为26±2℃,光照时间14 h至10 h,相对湿度68%。饲养后用笼捕刚孵出的1龄若虫3.周。新鲜的小麦幼苗被用来培育这些若虫3.天。成虫在小麦幼苗上产卵2 d,形成发育阶段相近的若虫。通过酶联免疫吸附试验证实了小麦幼苗中存在RBSDV [19].

rbsdv接种在我们之前的工作中进行[11].简单地说,从龄期若虫中获得带毒飞虱5 h后,将其释放到玉米幼苗(每苗100只飞虱),为期3天。将飞虱转移到小麦新苗上,在温室中孵育25 d。然后,每株苗接种10只左右的毒飞虱成虫,接种接种期为6 d。接种健康飞虱的单独幼苗组作为对照组。

计算RBSDV拷贝数

总RNA从使用RNeasy试剂Plant Mini试剂盒根据其方案(Qiagen,德国希尔登)玉米幼苗分离。在总RNA的DNA污染是由DNA酶I应用(生工,上海,中国)中删除。基于RBSDV,两个引物的S6段:TCAGCAAAAGGTAAAGGAACG(P1)和AGAGCTCTTCTAGTTATTGCG(P2),被设计为定量RT-PCR。PCR产物作为标准。标准DNA溶液连续稀释10倍,以获得的DNA浓度为生成标准曲线的梯度。对于RBSDV拷贝数的确定,Ct值与标准曲线上的值进行比较。

抽样

提取蛋白质用的是幼苗的地上部分,而不是整株。随机选取5株幼苗作为一个生物重复。在我们的实验中,对照组和感染组分别采用3个生物重复。

蛋白质提取和胰蛋白酶消化

从玉米幼苗中选取样本,用液体N2研磨。然后将组织粉末转移到一个新的1.5 mL试管中,在含有8 M尿素、2 mM乙二胺四乙酸、10 nM二硫苏糖醇和1%蛋白酶抑制剂Cocktail (P8849, Sigma-Aldrich,北京,中国)的裂解缓冲液中超声。在4°C、20000 g、10分钟的离心条件下去除剩余的碎片。在−20°C下用15%的TCA冷沉淀4 h。4℃离心3 min后弃上清。将蛋白样品重新溶解在含有8 M尿素、100 mM四乙基溴化铵三乙基碳酸氢铵(pH 8.0)的缓冲液中,并用商业蛋白测定法(PTM,中国杭州)测定其浓度。

蛋白溶液在37℃用10 mM二硫苏糖醇还原1小时,在室温黑暗中用20 mM碘乙酰胺烷基化45分钟。胰蛋白酶消化,蛋白质样本稀释通过添加200毫米TEAB缓冲带最终尿素浓度在2 m的蛋白质样本与胰蛋白酶消化1:50的比例(质量比、胰蛋白酶:蛋白质)第一轮一夜消化和1:10 0的比例(质量比,胰蛋白酶:蛋白质),进行第二次4 h的消化。消化后的样品真空干燥。每个蛋白质样品约100 μg被胰蛋白酶消化。

TMT标记和HPLC分离

样品肽用Strata X C18 SPE柱(Phenomenex, Torrance, US)脱盐,真空干燥。根据操作手册,使用六重TMT试剂盒(ThermoFisher,上海,中国)对产生的多肽进行重组。使用一个单位的TMTsixplex™等压标记试剂处理100 μg肽样品。1单位试剂与41 μL乙腈在旋转器上室温混合5 min。肽样品中加入TMT试剂混合物,在25℃下孵育2 h,用5%羟胺终止反应,将标记的肽结合并真空干燥。

采用碱性反相高效液相色谱法,采用Agilent 300 Extend C18色谱柱(Agilent, Shanghai, China)对样品肽段进行分离。简单地说,样品肽在10 mM碳酸氢铵中以2-60%的乙腈梯度在80分钟内分离成80个馏分(pH 10)。将所有馏分组合成18个馏分,离心真空干燥。

LC-MS / MS分析

首先将肽溶于0.1%甲酸(FA)溶液中,并装入适度的Pepmap 100反相前(Thermof Serian,Shanghai,China)。在Easy-NLC 1000 UPLC系统上使用Acclaim PEPMAP RSLC反相分析柱(Thermofisher,Shanghai)进行肽的分离。溶剂B的梯度(98%乙腈(ACN)中的0.1%Fa)在26分钟内从6%增加到25%,从8分钟增加25%至40%,在3分钟内爬升至80%,并持有80%%持续3分钟,稳定流速为400 nl / min。在平衡后,通过Q Exactivetm杂交四腹 - 轨道谱仪(Thermof Serian,中国)测定所得肽。

MS数据由一系列循环扫描以高分辨率为70,000的循环扫描获取,使用数据相关的采集程序,然后以17,500的相对低分辨率扫描。在MS测量扫描中,在MS测量扫描中,在MS测量扫描中的阈值离子计数下测定前20个强烈离子。电喷雾电压设定为2.0kV,累积5e4离子,用于MS / MS光谱生成。通过具有数据集标识符PXD008186的骄傲伙伴存储库,锯质谱蛋白质组学数据已被沉积在蛋白质组交换联盟上。

根据TMT报道离子的MS 2中的离子信号强度的比率计算独特肽的定量值。对于TMT定量,MS / MS Spectra(M / Z 126-131)中的TMT报告器离子强度从原始数据集的比率用于计算样品之间的折叠变化。对于每个样品,定量在肽水平下平均归一化,以居中定量值的分布。然后计算蛋白质定量作为给定蛋白质的相应独特肽的中值比。两种样品,双面T检验用于比较蛋白质的表达。通常,显着性水平为0.05用于统计测试,我们报告了P.值或显著性水平,任何时候进行统计检验。

数据库搜索

在MS / MS数据进行检索针对MaizeGDB V4(https://www.maizegdb.org/)和玉米SwissProt数据库使用Andromeda集成MaxQuant搜索引擎(v.1.5.2.8)与默认参数。前体离子的最大允许质量误差为10ppm,碎片离子的最大允许质量误差为0.02 Da。选择Cys上的尿素甲基化修饰为不变修饰,Met上的氧化修饰为可变修饰。对多肽和蛋白质的错误发现率(FDR)阈值小于1%,最小肽长度为7个氨基酸。使用TMT-6-plex试剂盒对产生的多肽进行定量。根据肽在二次光谱中的离子信号强度比,测定肽的定量水平。

蛋白质注释

对于基因本体(GO)注释,参考蛋白组来自UniProt-GPA数据库。将所有鉴定出的蛋白id转换为UniProt id,并将其映射到参考蛋白组上。利用InterProScan软件,采用序列比对的方法对未匹配的蛋白进行搜索和注释。所有蛋白质被分为三大类:生物过程、细胞成分和分子功能。

对于途径注释,使用基因和基因组(Kegg)在线工具的京都百科全书来描述各鉴定的蛋白质的代谢分类。所有已识别的蛋白质都由KEGG Online Service软件“Kegg Mapper”映射到Kegg代谢途径上,并通过KEGG Online Software“KAAS”注释。应用WolfPorort以预测每个鉴定的蛋白质的亚细胞定位[20.].

定量实时PCR验证

根据制造商的协议(Promega,中国),使用Trizol套件提取总RNA。通过RNase--ATS DNA酶I(Takara,Dian,China)除去残留的DNA污染。使用SYBR预混件(Takara,大连,中国)和ABI棱镜7700DNA序列检测系统(上海,中国)的ABI棱镜7700序列检测系统进行QRT-PCR。底漆序列使用Primer Premier 5软件(Premier Biosoft International,Palo Alto,CA,USA)设计(附加文件1:表S1)。基因用作基于比较周期阈值的相对折叠差异的内标(2−ΔΔCt)值。QRT-PCR程序如下:1μl1/ 10稀释的c cDNA2o加入到5μl2×sybr®绿色缓冲液中,每个引物和h的0.1μm2O至10μl的最终体积。反应如下:50℃持续2分钟,95℃10分钟,然后在96℃下为30℃,56℃,30°C为30℃,30°C为96℃。光反应板。

统计分析

对于GO或KEGG类,采用双尾Fisher精确法检测DAPs在所有鉴定蛋白中的富集情况。采用FDR控制方法调整多重假设检验[21].通过一个转移或keggg术语P.价值<0.05是显着的。具有TMT强度值的蛋白质被视为量化,最小的PIF设定为0.75。使用SPSS Ver进行统计分析。19.0(SPSS Inc.芝加哥,美国)和单向分析方差(ANOVA)分析不同样品组之间的每种蛋白质的表达差异。实验在三种生物学复制中进行。

结果

定量蛋白质组学分析

采用LC-MS/MS和TMT标记相结合的方法分析了对照和RBSDV感染玉米幼苗之间的蛋白质组学变化。通用工作流程如图所示。1.在对照苗中未检测到RBSDV拷贝,而在感染苗中检测到RBSDV基因组S6片段约65,000拷贝/μL(图)。1 b).两两皮尔逊相关系数显示本实验有足够的重现性(图)。1 c).在质量验证后,检测39,614个肽,平均质量误差为<0.02da,表示MS数据的高质量精度(图。1 d).大多数鉴定的多肽长度为7到20个氨基酸残基,表明我们的取样符合要求的标准(图。1 e).已添加鉴定肽的细节信息,包括肽序列,匹配的分数,前体电荷,修改,δ质量,已被添加到附加文件中2:表S2。

图。1
图1

MS数据定量蛋白质组分析的实验策略和质量控制验证。一种每个样品组3个生物重复提取蛋白。所有蛋白样品经胰蛋白酶消化后,采用HPLC-MS/MS分析。B.Pearson的蛋白质定量的相关性。C所有鉴定的肽的质量三角洲。D.所有已确定肽的长度分布。128标签:TMT-128标记试剂;和129标签:TMT-129标签试剂(赛默飞世科技,上海,中国)

共鉴定了总共7615个蛋白质,其中6319次被定量。为了进一步了解其功能,所有已识别的蛋白质根据不同类别注释,包括GO术语,预测功能域,Kegg途径和亚细胞本地化。所有已识别的蛋白质的详细信息列于附加文件中3.:表S3。

RBSDV感染对玉米幼苗整体蛋白质组的影响

在定量的蛋白质中,有116个蛋白质被鉴定为感染苗与对照苗之间的DAPs(补充文件)4.:表S4)。六种蛋白质,例如脱氢(C4J477),小蛋白(COHDU5),皮等蛋白(K7V9G8),热休克蛋白(A0A0B4J2X0),F1F0-ATP酶抑制蛋白(B6TGD4)和富含甘氨酸的RNA与对照相比,结合蛋白(A0A0B4J3D6),通过RBSDV感染增加1.5倍。五种蛋白质,包括磷乙醇胺N-甲基转移酶(A7xZC6),一种锰转运蛋白质样蛋白(A0A096QZB3),可能的5'-腺苷硫酸盐还原酶1(A0A096RBY4),一种推定的葡萄糖-6-磷酸盐/磷酸酯 - 译者(A0A0B4J2Y0)与对照相比,通过RBSDV感染下调1.5倍的O-甲基转移酶ZRP4(K7Ux80)。

代表所有已识别的蛋白质和rBSDV感染下的滴定的GOS分为不同类别(图。2A).在生物过程分类中,涉及“代谢过程”的蛋白有2643个,涉及“细胞过程”的蛋白有2255个,涉及“细胞过程”的蛋白有29个;涉及“单生物过程”的蛋白有1590个,涉及“单生物过程”的蛋白有30个。在分子功能方面,鉴定出2691个蛋白和48个DAPs具有“催化活性”,3373个蛋白和47个DAPs具有“结合活性”,176个蛋白和6个DAPs具有“转运活性”。在细胞组分类中,鉴定出1145个蛋白和14个DAPs为“细胞”相关蛋白,514个蛋白和10个DAPs为“膜”相关蛋白,697个蛋白和9个DAPs为“细胞器”相关蛋白。

图2
figure2

对所有已鉴定的蛋白质和DAPs进行分类。一种GO分析所有鉴定的蛋白和DAPs。根据氧化石墨烯的细胞组成、分子功能和生物过程对所有蛋白质进行分类。已鉴定蛋白质的亚细胞位置(B.)和差异累积蛋白(C

所有鉴定的蛋白和DAPs根据其亚细胞定位进行分组。鉴定出16个亚细胞组分,包括2633个叶绿体定位蛋白、1877个细胞质定位蛋白和1787个核定位蛋白(图1)。2B.).对于DAPs,只有11个亚细胞成分被识别,包括40个叶绿体定位的DAPs, 22个细胞质定位的DAPs和30个核定位的DAPs(图2)。2C).

rbsdv感染下的蒸氨酸浓缩分析

其中,有35个蛋白显著上调,81个蛋白显著下调(图2)。3A).大多数上调的蛋白主要与“结合”(13个蛋白)、“代谢过程”(12个蛋白)和“细胞结构”(8个蛋白)有关(图)。3B.).For down-regulated proteins, the top five GO terms were ‘catalytic activity’ (40 proteins), ‘binding’ (34 proteins), ‘metabolic processes’ (33 proteins), ‘single-organism processes’ (24 proteins) and ‘cellular processes’ (22 proteins) (Fig.3C).

图3.
图3

玉米感染和对照幼苗之间的蛋白质水平的变化。一种与对照幼苗相比,感染幼苗中上调蛋白质和下调蛋白的数量。分布上调蛋白质(B.)和下调蛋白(C)随着注释

在DAP站的生物学功能也可以通过他们的GO注解来确定。从四类量化的蛋白质绘制为基础的浓缩GO聚类分析。For the ‘Molecular Function’ category, the DAPs were enriched in ‘enzyme inhibitor activity’, ‘transporter activity’, ‘peptidase regulator activity’, ‘peptidase inhibitor activity’, ‘endopeptidase regulator activity’, ‘endopeptidase inhibitor activity’, ‘oxidoreductase activity’, ‘hydrolase activity, hydrolyzing O-glycosyl compounds’ terms; for the ‘Cellular Component’ category, the DAPs were enriched in ‘intracellular non-membrane-bounded organelle’, ‘non-membrane-bounded organelle’ terms; For the ‘Biological Process’ category, the DAPs were enriched in several GO terms, such as ‘response to stimulus’, ‘response to stress’, ‘oxidation-reduction process’, ‘response to chemical’, ‘sulfur compound biosynthetic process’, ‘organonitrogen compound metabolic process’, ‘organonitrogen compound catabolic process’ (Fig.4.).

图4.
装具

玉米DAPs的富集分析RBSDV感染。关于细胞组分,分子功能和生物过程的椎间板的显着富集阶段

KEGG富集分析显示,DAPs与“氰胺酸代谢”、“ER蛋白加工”和“核糖体”途径关联最强(图)。5A).蛋白结构域富集分析显示,DAPs中富集了6个蛋白结构域,包括' s -腺苷蛋氨酸合成酶'、' HSP20-like chaperone '、' α-晶体蛋白'、'糖苷水解酶'、'溶菌酶样结构域'和'几丁质结合'(图)。5B.).

图5.
figure5

RBSDV感染过程中玉米侧链的Kegg和域富集分析。一种显著富集了DAPs的KEGG项。B.显著富集了DAPs的蛋白结构域

鉴定代谢途径中涉及的侧链

在我们的研究中,RBSDV感染的玉米15个DAP站被确定参与六种代谢途径。在“异喹啉生物碱的生物合成途径”,一种蛋白质(K7TGW6)中的溶液通过显著RBSDV感染上调。在“硫代谢”途径中,两种蛋白质(A0A096RBY4和C0PFQ7)中显著由RBSDV感染下调。在“甘油磷脂代谢”途径中,两种蛋白质(B4FKD4和A7XZC6)由RBSDV感染者显著减少。在“乙醛酸和二羧酸酯代谢”途径中,两种蛋白质(B7ZYT6和K7U1Y7)由RBSDV感染者显著减少。In the ‘biosynthesis of amino acids’ pathway, one significantly induced protein (C0P3B4) and five significantly reduced proteins (K7VBU7, K7VC35, B8A068, B6SS03 and K7U2E4) were identified and in the ‘purine metabolism’ pathway, one significantly induced protein (K7TPZ5) and one significantly reduced protein (K7UGQ5) were identified (Table1).

表1识别代谢途径所涉及的DEP

验证几个rbsdv响应基因的表达

为验证部分RBSDV应答基因的差异表达水平,采用qRT-PCR方法,分别采集对照和感染RBSDV幼苗的独立样本。随机选取6个RBSDV关键应答基因,包括多酚氧化酶家族蛋白编码基因(Zm.92805)、双功能3 ' -磷酸腺苷5 ' -磷酸硫酸盐合成酶编码基因(Zm.95122)、乙醛酸/羟丙酮酸还原酶3编码基因(Zm.133422)、RBSDV多酚氧化酶家族蛋白编码基因(Zm.92805)和RBSDV多酚氧化酶家族蛋白编码基因(Zm.92805)。一个s -腺苷甲硫氨酸合成酶编码基因(Zm.66568),一个胺氧化酶编码基因(Zm.24636),一个氨酰咪唑碳酰亚胺核糖核酸转化酶编码基因(Zm.138895)。所选基因的表达水平与蛋白质组学分析基本一致(补充文件)5.:图S1)。

讨论

高通量蛋白质组分析已经发展,以揭示宿主植物在蛋白质水平上对各种植物病毒感染的反应[151922].MRDD是由RBSDV引起的一种严重的病害,在中国黄淮海平原造成了巨大的产量损失[23].在我们的工作中,基于TMT的蛋白质组学方法用于分析对照和RBSDV感染幼苗之间的蛋白质丰富的改变。这些结果将增强对玉米反应对rBSDV感染的监管机制的理解。

已经进行了几项关于蛋白质水平rBSDV感染的若干研究。通过2D-PAGE检测到大约1800个蛋白质点,其中,在易感水稻品种淮5的长期RBSDV感染下将69个斑点鉴定为点击症17].无标签的定量蛋白质组学分析提供了关于RBSDV感染水稻对胞嘧啶肽的响应的综合图。对几种脱钙酸相关的蛋白质受到调节,表明胞嘧啶peptidemycin可以激活脱离酸途径,以消除水稻中的RBSDV [24].在玉米中,用二维法检测到RBSDV侵染下的约1200个蛋白斑点,鉴定出91个DAPs [25].然而,鉴定出的蛋白质的数量并不多。在我们的研究中,鉴定了7615个蛋白,为RBSDV感染下玉米DAPs的更深入的综合分析提供了依据。

在2013年,比较蛋白质组学分析显示由H引起的响应之间的串扰2O.2在大米中长期rbsdv感染[17].水稻的光合作用、氧化还原稳态和碳水化合物代谢相关蛋白的变化明显,而玉米的变化不明显。水稻和玉米的氨基酸代谢-、细胞壁修饰-和应激相关蛋白均发生了变化。

植物已经演变了几种高效和复杂的策略,以应对不同的非生物应激,特别是病毒感染[2627].GO分析显示,玉米中5个“对刺激的响应”相关蛋白,包括1个上调和4个下调的蛋白,在RBSDV感染后发生了显著改变(图2)。3 b和c).在豆类中,skn型脱氢酶基因,PVSR3.,在对重金属造成的抗损害抵抗力中起重要作用[28].在这些“刺激反应”相关蛋白中,一个脱氢酶蛋白(C4J477)被RBSDV感染下调了1.5倍以上,表明脱氢酶蛋白可能也在RBSDV感染反应中发挥了作用。植物激素,特别是生长素,参与植物-微生物相互作用的调节[29].在我们的研究中,RBSDV感染显著降低了生长素应答因子(A0A096R641),这是另一个“刺激应答”相关蛋白。数据表明,arf介导的生长素信号可能参与了对RBSDV感染的应答。此外,已有多项研究报道,病毒蛋白与泛素组分和泛素样蛋白途径之间存在许多相互作用[30.].在我们的研究中,鉴定了遍历泛素途径蛋白质,表明泛素 - 蛋白酶体劣化在对RBSDV感染的反应中的重要作用。此外,RNA结合蛋白对抗病毒病原体的抗性途径是必不可少的[31].在玉米中,鉴定了31种RNA结合蛋白质。差异累积的RNA结合蛋白可以参与宿主抗性蛋白介导的抗病毒和细菌病原体的抗性。

植物被认为产生特异性代谢物以抵抗病原体侵袭[3233].苹果叶的转录组分析表明,氰基氨基酸生物合成的代谢途径被激活alternaria alternata.苹果致病型感染[34].在我们的研究中,KEGG富集分析表明,三种途径,如氰氨基酸代谢途径,是RBSDV感染下丰富。另外,涉及在六个代谢途径15层的DAP中RBSDV感染下玉米鉴定(表1).例如,与异喹啉生物碱生物合成相关的多酚氧化酶家族蛋白(K7TGW6)被鉴定为显着上调的蛋白质。在病原细菌中发现了异喹啉生物碱的植物状生物合成,例如aspergillus fumigatus[35].可能需要在异喹啉生物合成中的增加来建立玉米-RBSDV相互作用。另外,通过玉米中的RBSDV感染显着降低了两种硫磺化学蛋白和5'-腺苷硫酸氢磺酸盐还原酶和双核硫酸盐合成酶。来自土壤的硫的管理有助于植物的抗病性[36].例如,增加硫酸盐的吸收诉dahliae侵染番茄根系增强了番茄的抗病性诉dahliae[37.].在玉米中,两种硫代谢相关蛋白的表达减少表明,硫可能在抗毛杆菌感染中发挥重要作用。

病毒引起初级代谢的改变,如氨基酸的生物合成和嘌呤代谢,影响植物对各种病毒的耐受性[38.].血浆氨基酸谱系之间存在密切的关系和乙型肝炎感染的不同阶段[39.].而在水稻植株中,RBSDV侵染后氨基酸含量无显著变化[40].在我们的研究中,涉及氨基酸生物合成的六种蛋白质被鉴定为隔膜,表明对水稻和玉米之间的RBSDV感染有差异。Allopurinol,嘌呤代谢抑制剂的应用,增强了烟草植物与烟草病毒感染的易感性[41.].在玉米,双嘌呤代谢相关的蛋白质被鉴定为RBSDV感染下的DAP。我们的数据显示,各种代谢途径参与了玉米的到RBSDV感染的反应。我们的数据可以为玉米育种有用的资源。

结论

在我们的研究中,使用蛋白质组学方法来研究玉米幼苗的RBSDV感染下的椎间斑点。总共鉴定出116个点,基于其主要生物学功能来鉴定和表征。我们的数据提供了鉴定候选蛋白质和代谢途径的基本资源,涉及玉米植物对rbsdv感染的响应。

缩写

ACN:

乙腈

ANOVA:

方差分析

CAMTA:

Calmodulin-binding转录激活

DAP:

不同蛋白质的积累

度:

差异表达基因

F A:

甲酸

FDR:

错误发现率

去:

基因本体论

高效液相色谱法:

高效液相色谱

KEGG:

京都基因和基因组百科全书

MRDD:

玉米粗矮病

MRDV:

玉米粗糙的矮人病毒

女士:

质谱

rbsdv:

水稻黑条纹矮病毒

TMT:

串联大规模标签

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下载参考

致谢

感谢刘开东(岭南师范大学生命科学与技术学院)阅读本手稿。

资金

这项工作得到了中国国家自然科学基金的资助(31571677);玉米的分子设计育种(2016YFD0101803);河南农业科学院优秀青年学者科学基础(2016YQ03);河南省工业技术体系(S2010-02-02);由河南省基金会和先进技术研究计划(0610032000)支持。所有这些资金在研究和收集,分析和解释的设计中的作用以及写作稿件的设计。

数据和材料的可用性

在当前研究期间生成和分析的数据集可通过具有数据集标识符PXD008186的自豪伙伴存储库(http://prictomecentral.propteromexchange.org/cgi/getdataset?id=pxd008186.).支持本文结论的其他数据集包括在本文及其附加文件中。

作者信息

从属关系

作者

贡献

Ry,Cl和St构思和设计了实验;RY,XH,CL,SG,SY,LL和XF执行实验;NC和XG。分析了数据;NC和HC进行了统计分析;HC和St写了这篇论文。所有作者都读过并批准了最终版本。

相应的作者

对应于Shuanggui领带

道德声明

伦理批准和同意参与

Zea Mays.L.近交系B73在我们的研究中使用。该项目使用植物材料,不利用转基因技术。它不需要道德批准。

同意出版物

不适用。

利益争夺

提交人声明他们没有竞争利益。

出版商的注意事项

Springer Nature在发表地图和机构附属机构中的司法管辖权索赔方面仍然是中立的。

附加文件

额外的文件1:

表S1。QRT-PCR的引物序列。(XLSX 8 KB)

附加文件2:

表S2。与被检测蛋白相关的已识别多肽的详细信息。(XLSX 8119 kb)

附加文件3:

表S3。所有已鉴定蛋白的注释信息。(XLSX 1598 kb)

额外的文件4:

表S4。DAP的详细信息。(XLSX 40 KB)

附加文件5:

图S1。几个RBSDV应答基因表达的验证。(多克斯20 kb)

权利和权限

开放获取本文遵循知识共享署名4.0国际许可协议(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/),它允许在任何媒体上无限制地使用、分发和复制,前提是你给予原作者和来源适当的荣誉,提供一个到知识共享许可协议的链接,并指出是否作出了更改。创作共用及公共领域专用豁免书(http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/)适用于本条提供的数据,除非另有说明。

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yue,R.,Lu,C.,Han,X.et al。玉米的比较蛋白质组学分析(Zea Mays.水稻黑条矮缩病毒感染下的幼苗。BMC植物BIOL.18,191(2018)。https://doi.org/10.1186/s12870-018-1419-x

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关键字

  • 玉米粗矮病
  • 水稻黑条纹矮病毒
  • 不同蛋白质的积累
  • 代谢
  • 玉米