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MAA的比较分析(GydF4y2BaLepidium meyeniiGydF4y2Ba)蛋白质组图谱揭示了草本植物对高温胁迫的反应机制GydF4y2Ba

摘要GydF4y2Ba

背景GydF4y2Ba

高温胁迫是农业系统中限制植物生长和作物生产的主要环境胁迫之一。玛卡(GydF4y2BaLepidium meyeniiGydF4y2Ba)是一种重要的高空草本植物,适用于各种环境刺激,如冷,强风和UV-B暴露。然而,它是一种极其HTS敏感的植物物种。到目前为止,有关基因/蛋白调控的信息有限,与MAA中的热应激响应有关的基因/蛋白调控和信号通路。在该研究中,使用串联质量标签(TMT)基于蛋白质组学方法,研究了暴露于12小时的Maca幼苗的蛋白质组谱。GydF4y2Ba

结果GydF4y2Ba

共鉴定出6966个蛋白,其中300个蛋白在HTS后表达发生显著变化。生物信息学分析表明,内质网蛋白加工是HTS后上调最显著的代谢途径。定量RT-PCR (qRT-PCR)分析显示,在高温诱导下,该通路上的19个编码蛋白的基因表达水平显著上调。这些结果表明,内质网蛋白加工可能在玛咖对HTS的反应中起关键作用。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

我们的蛋白质组学数据可以为玛咖的功能蛋白质组学提供良好的资源,我们的结果可能为深入了解植物对高温热应激的分子响应机制提供有用的参考。GydF4y2Ba

背景GydF4y2Ba

玛卡(GydF4y2BaLepidium meyeniiGydF4y2Ba沃尔普)是一种草药植物GydF4y2Ba十字花科GydF4y2Ba原产于秘鲁安第斯山脉中部高地[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba].由于其潜在的健康益处和有价值的药用特性,玛咖在药理学和营养学研究方面引起了极大的兴趣,并被介绍到世界各地,使其成为近年来营养工业的一种有吸引力的植物[GydF4y2Ba2GydF4y2Ba].由于玛咖种植在海拔3500 - 4500米的海拔高度,因此玛咖对寒冷、强风和UV-B暴露等极端环境压力具有很强的耐受性[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba那GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba].然而,它对热应激极其敏感[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba那GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba].迄今为止,有关玛咖热应激反应(HSR)的基因/蛋白调控和信号通路的信息有限。GydF4y2Ba

在气候变化下,高温对植物的生长和发育产生负面影响,被认为是对作物产量的严重威胁[GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba].近年来,由于全球变暖,极端气温的发生频率和强度有所增加[GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba].高温应力(HTS),又称热应力,是温度强度、持续时间和增加速率的复杂函数[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba].在高温超导下,高温通常不仅会造成直接损害,包括蛋白质变性、聚集和膜脂流动性增加,还会造成间接损害,包括叶绿体和线粒体中酶的失活、蛋白质稳态的破坏和膜完整性的丧失[GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba].这些损害进一步导致光合速率下降,水平衡和蛋白质稳态破坏,离子通量减少,活性氧(ROS)的产生,以及激素水平和细胞结构的破坏[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba10.GydF4y2Ba].这些作用最终导致植物的生长抑制和发育迟缓[GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba12.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

研究表明,hsr介导的耐受机制是对抗HTS对植物影响的关键策略[GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba].高敏感基因可以提高大量蛋白质的水平,这些蛋白质是由一组特定的高敏感基因响应基因产生的[GydF4y2Ba13.GydF4y2Ba].因此,参与HSRS的蛋白质鉴定对于理解植物反应策略对HTS的分子机制至关重要。迄今为止,虽然有几项研究对番茄,葡萄,大米和小麦的植物反应使用转录组或蛋白质组学方法进行了研究[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba14.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba15.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba目前,植物对高温热应激反应的分子水平机制尚不完全清楚,至少在草本植物中尚不清楚。GydF4y2Ba

串联质量标记(TMT)为基础的蛋白质组学分析是一种健壮的方法,广泛探索蛋白质表达谱,并提供单个蛋白质的综合信息[GydF4y2Ba19.GydF4y2Ba].这种先进的技术可以用来确定对照组和实验组之间蛋白质的相对丰度[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba].在过去十年中,基于TMT的蛋白质组学方法已经广泛用于探讨植物发育和应力响应中的差异表达蛋白质(DEP)[GydF4y2Ba21.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba22.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba23.GydF4y2Ba].然而,该技术尚未应用于研究草药植物对HTS的响应的分子机制。GydF4y2Ba

在这项研究中,利用基于tmt的比较蛋白质组分析来探索玛咖的高温反应的分子机制。基于这些测量和生物信息学分析,我们发现“内质网蛋白加工”途径是HTS之后最显著的上调代谢过程。qRT-PCR进一步检测了参与该途径的19个蛋白的基因转录,发现在高温处理下玛咖幼苗的每个mRNA均显著上调。这些发现促进了我们对高等植物高温诱导反应分子机制的深入理解。GydF4y2Ba

结果和讨论GydF4y2Ba

高温处理对玛咖幼苗形态和生理的影响GydF4y2Ba

以前的报道表明,HTS经常扰乱细胞稳态,可导致植物的生长,植物发育的急剧减少,这可能导致死亡[GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba12.GydF4y2Ba].在本研究中,为了研究高温处理对玛咖形态和生理的影响,将两周龄的玛咖幼苗在42℃下处理0、3、6、12和24 h。在指定的时间点在25°C下生长的幼苗作为对照。如图所示。GydF4y2Ba1GydF4y2Baa,高温处理12和24 h后,幼苗叶片出现轻微的黄化和严重的萎蔫。这一发现与之前在其他受高温辐射影响的植物物种中观察到的表型一致[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba24.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba25.GydF4y2Ba,表明成功诱导了高筋膜。为了验证图中所示的形态学表型。GydF4y2Ba1GydF4y2Baa,我们还测定了高温处理下玛咖幼苗的叶绿素、丙二醛和可溶性蔗糖含量以及总抗氧化能力。高温处理24 h后玛咖幼苗叶片叶绿素含量显著降低,0 ~ 12 h后玛咖幼苗叶片叶绿素含量无显著差异(图2)。GydF4y2Ba1GydF4y2Bab).丙二醛是膜脂过氧化的产物,细胞中丙二醛含量的增加表明植物细胞膜受到损伤[GydF4y2Ba26.GydF4y2Ba].与对照幼苗相比,在HTS的MAA幼苗中,在HTS的MARANDEHAY含量下含有12和24小时,并且几乎加倍24小时(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bac).与预期一致,玛咖幼苗叶片中可溶性蔗糖含量和总抗氧化能力随着高温处理时间的延长而显著增加(图2)。GydF4y2Ba1GydF4y2Bad和e)。这些发现证实了先前的研究表明,HTS下生长的植物具有增加的蔗糖含量和抗氧化能力,该植物可以用植物来应对HTS [GydF4y2Ba27.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba28.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

图1GydF4y2Ba
图1GydF4y2Ba

高温胁迫(HTS)对两周龄马卡幼苗形态和生理的影响。GydF4y2Ba一种GydF4y2Ba在42℃下为0,3,6,12或24小时的两周旧的Maca幼苗的表型。在25°C下生长的两周旧的Maca幼苗用于指定时间点作为对照。酒吧,1厘米。GydF4y2Ba抵扣GydF4y2Ba高温废物处理服务对(GydF4y2BaB.GydF4y2Ba)叶绿素含量,GydF4y2BaCGydF4y2Ba丙二醛含量,GydF4y2BaD.GydF4y2Ba可溶性蔗糖含量,以及(GydF4y2BaE.GydF4y2Ba)MAA幼苗叶子中的总抗氧化能力。在25°C下生长的两周旧的Maca幼苗用于指定时间点作为对照。结果呈现为三种生物学重复的平均值±SD和三种技术复制(GydF4y2BaNGydF4y2Ba = 9). 不同的字母代表重要的学生的GydF4y2BaT.GydF4y2Ba- 最差异GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.05GydF4y2Ba

高温诱导下玛咖幼苗的蛋白质组表达谱GydF4y2Ba

为了确定HAA的早期蛋白质组学改变,我们采用了一种基于TMT的蛋白质组学方法(图。GydF4y2Ba2GydF4y2Baa)并探讨在控制条件下生长(25℃)或HTS(42℃)的麦卡幼苗的综合蛋白质谱12小时。结果,55,426个单独的肽(附加文件GydF4y2Ba1GydF4y2Ba)从60163肽谱中获得,产生6966种非冗余蛋白质(附加文件GydF4y2Ba2GydF4y2Ba),蛋白质水平错误发现率(FDR)为1% [GydF4y2Ba29.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba].与对照植物相比,来自生物重复1、2和3的356、352和350个蛋白质在HTS后显示出差异变化,在所有三个重复中共享300个蛋白质子集(图2)。GydF4y2Ba2GydF4y2Bab)。此外,进行散射曲线分析以评估三种生物重复的再现性。值得注意的是,来自不同重复的线性回归分析的回归斜率达到0.97(图。GydF4y2Ba2GydF4y2Bac-e),表明TMT蛋白质组数据在三个生物学重复中具有相当的可重复性。因此,在我们的研究中,在所有三个重复中检测到的DEPs均为显著DEPs (SDEPs)。因此,300个sdep(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba共检测到188个表达上调的蛋白和112个表达下调的蛋白(图2)。GydF4y2Ba2GydF4y2Baf).综上所述,这些结果表明,高温高温处理使玛咖暴露于高温高温处理12小时后的蛋白质组图谱发生了全面变化,反过来,玛咖幼苗显著改变了对高温高温处理作出反应的蛋白质水平。GydF4y2Ba

图2GydF4y2Ba
图2.GydF4y2Ba

两周古老的Maca幼苗蛋白质组学分析响应HTS。GydF4y2Ba一种GydF4y2Ba蛋白质组学分析的实验方案。采用42℃处理或25℃对照条件下生长12 h的两周龄玛咖幼苗进行蛋白质组学分析。GydF4y2BaB.GydF4y2BaHTS后麦卡幼苗鉴定的差异表达蛋白质(DEPS)的VENN图分析。GydF4y2BaC-E.GydF4y2Ba不同生物重复DEPs的方差分析。GydF4y2BaFGydF4y2BaHTS下麦卡幼苗叶片中总,上调和下调和下调的人数。GydF4y2BaGGydF4y2Ba重要DEPs (SDEPs)的功能分类GydF4y2Ba

此外,如前所述,还对SDEPs进行了基因本体论(GO)分析[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba].如图所示。GydF4y2Ba3.GydF4y2Baa,根据氧化石墨烯条件将SDEPs分为分子功能、细胞组分和生物过程。在分子功能方面,35.7、32.0和2.3%的sdep分别被归为“结合”、“催化活性”和“分子功能调节剂”(图)。GydF4y2Ba3.GydF4y2Baa).在生物过程中,32.7、20.7和17.3%的sdep分别为“代谢过程”、“细胞过程”和“单生物过程”(图2)。GydF4y2Ba3.GydF4y2Baa) 对于细胞成分,“细胞”、“膜”和“细胞器”是最丰富的三个术语,分别占SDEP的6.3%、4.0%和3.0%(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Baa) 。SDEP也根据其预测的亚细胞定位进行分组。如图所示。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bab、 共鉴定出9种以上的亚细胞成分,SDEP主要分布在叶绿体(35.0%)、细胞质(29.0%)和细胞核(20.7%)中,少量SDEP分布在质膜、细胞外、线粒体、细胞骨架、液泡膜和内质网中(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bab) .此外,使用真核直系同源群(KOG)根据分类,SDEP可分为20个KOG功能类别。三个最具代表性的类别是“翻译后修饰、蛋白质转换、伴侣”、“次生代谢物生物合成、运输和分解代谢”和“碳水化合物运输和代谢”,但“g”类别除外有趣的是,89个SDEP(29.7%)被分为“翻译后修饰、蛋白质转换、伴侣”,其中包含了大多数HTS反应蛋白(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bac)。GydF4y2Ba

图3GydF4y2Ba
图3.GydF4y2Ba

42℃高温处理12 h后两周龄玛咖幼苗显著DEPs (SDEPs)的分类信息。在25℃下生长的两周旧的Maca幼苗用作对照。GydF4y2Ba一种GydF4y2Ba对所有鉴定的蛋白和SDEPs进行基因本体论(GO)分析。GydF4y2BaB.GydF4y2BaSDEPS的亚细胞定位分析。GydF4y2BaCGydF4y2BaSDEP的真核直系同源群(KOG)分类GydF4y2Ba

由于我们的蛋白质组学分析的目的是研究玛咖中参与HTS反应的蛋白质及其相关反应机制,我们根据Wang等人描述的功能分类对sdep进行了分类。GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba].如图所示。GydF4y2Ba2GydF4y2BaG,SDEPS具有广泛的重要生物功能,在应激反应,代谢,转录,防御反应,蛋白质合成和降解,细胞生长/分裂,次生代谢,光合作用,信号转导,细胞结构,转运蛋白,细胞内交通和未知职能。发现SDEPS主要参与压力反应(37.3%),新陈代谢(7.7%),转录(7.0%),防御反应(6.7%),蛋白质合成和降解(6.7%)和细胞生长/分裂(4.3%)。这些结果与先前的蛋白质组学研究一致,表明HTS可以上调蛋白质,参与应力和防御,代谢,蛋白质合成和降解,以及细胞生长/分裂GydF4y2Ba栽培稻GydF4y2Ba[GydF4y2Ba32.GydF4y2Ba],GydF4y2BaLycopersicon esculentumGydF4y2Ba[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba),GydF4y2BaPyropia haitanensisGydF4y2Ba[GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba].虽然本研究中鉴定的蛋白仅占玛咖蛋白组的一小部分,但对这些敏感蛋白的鉴定可能为了解植物对高温热应激的响应机制提供新的思路。本研究中发现的一些涉及关键生物学过程的早期hts响应蛋白在下面进行进一步讨论。GydF4y2Ba

压力和防御反应GydF4y2Ba

植物已经进化了各种生存压力和国防反应,以应对环境压力[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba34.GydF4y2Ba].植物经常需要参与HSR的基因/蛋白质电池来抵抗短期高温条件[GydF4y2Ba12.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba35.GydF4y2Ba]已有研究报道热休克蛋白(HSPs)是HTS诱导的主要功能蛋白[GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba35.GydF4y2Ba].在本研究中,我们发现112个SDEPs参与了玛咖幼苗对HTS的胁迫反应,其中40个是hsp相关蛋白(附加文件)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).有趣的是,在我们的TMT蛋白质组学数据中,发现所有这些与HSP相关的蛋白质中的所有相关蛋白质在HTS下显着上调(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这些发现与先前的蛋白质组学研究一致,表明HSR中涉及的许多HSP在HTS之后显着上调[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba].这表明玛咖幼苗在高温下启动了大量的hsp介导的HSRs,这可能有助于植物在高温下生存。有研究表明,活性氧的积累是高温转运过程中植物体内另一个重要的高铁离子[GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba12.GydF4y2Ba].质外体间隙ROS积累的急剧增加可引起膜脂过氧化并生成丙二醛[GydF4y2Ba26.GydF4y2Ba].这可能是在高温处理后玛咖幼苗丙二醛含量增加的原因,如图所示。GydF4y2Ba1GydF4y2BaC。此外,与对照幼苗相比,几个ROS清除剂(LMSCOFFOLD98.522,LMSCOFFOLD290.57,LMSCOFFOLD70.802,LMSCOFFOLD141.198和LMSCOFFOLD309.514)在HTS之后的MAA幼苗中上调超过1.6倍(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这些蛋白质丰度的增加可能解释了高温处理后玛咖幼苗总抗氧化能力的增强(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bae)。这与先前的报告一致,表明ROS清除剂经常通过转录物和蛋白质水平的HTS诱导[GydF4y2Ba14.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba36.GydF4y2Ba].此外,在本研究中,蔗糖合成酶(Lmscoldold452.187),其含有淀粉和蔗糖代谢[GydF4y2Ba37.GydF4y2Ba[与对照植物相比,HTS在HTA幼苗中占据上调约1.8倍(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).蔗糖合酶丰度的增加可能是玛咖幼苗在上述高温处理后可溶性蔗糖含量升高的原因(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bad)。这种观察结果与先前的研究报告,报告蔗糖合酶经常诱导以维持HTS下的植物的正常发育和生长[GydF4y2Ba27.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba38.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

除了与HSRs相关的蛋白外,还发现了20个与防御反应相关的SDEPs,其中9个在HTS后显著增加。例如,thionin的表达(Lmscaffold352.114),两个BCL-2-associated athanogenes (Lmscaffold251.178和Lmscaffold358.358),抗霜霉病6 (DMR6) (Lmscaffold467.737)和Mal d 1-associated蛋白质(Lmscaffold18.354) > 2倍在HTS-treated吗咖能够比在控制植物幼苗(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这些表明HTS可能对植物的抵抗力具有阳性作用,以获得生物应力,例如病原体攻击。例如,腺苷激酶1(ADK1)(Lmscaffold237.395),这是通过上调约1.9倍,根据我们的蛋白质组数据,是先天抗病毒防御的重要组成部分,并经常通过双生病毒灭活期间病毒转录激活蛋白感染 [GydF4y2Ba39.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba40GydF4y2Ba].这一发现与之前的报告一致,该报告显示高温可以增强抗病毒防御[GydF4y2Ba41.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba42.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

代谢、次生代谢与光合作用GydF4y2Ba

以前的报道表明,新陈代谢的下调是对植物HTS的广义适应性[GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba].在本研究中,鉴定了23个代谢相关的sdep,其中21个在HTS后玛咖幼苗中降低了(附加文件)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这与先前的转录组数据同意,表明参与碳水化合物,氨基酸和脂质的代谢的特定基因集群显着降低,以适应HTS下的初级代谢产品的需求减少[GydF4y2Ba15.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba].此外,在本研究中鉴定了参与次生代谢的11SPEPS。类似于代谢相关蛋白质的表达模式,响应HTS(附加文件),大多数这些二氧代和相关蛋白在MAA幼苗中下调GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这些观察表明玛咖幼苗可以通过下调蛋白表达来改变其代谢途径,使其在高温下存活。GydF4y2Ba

光合作用的减少是已知的对高温辐射的反应[GydF4y2Ba43.GydF4y2Ba].在HTS期间,在植物中报道了在植物中报道了涉及叶绿素生物合成和光合体系稳定化的蛋白质水平[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba32.GydF4y2Ba].在这项研究中,在高温处理后,玛咖幼苗中11个与光合作用有关的SDEPs的丰度发生了显著变化。根据推测的功能,其中7个(Lmscaffold696.41, Lmscaffold77.259, Lmscaffold106.673, Lmscaffold97.161, Lmscaffold804.148, Lmscaffold34.602, Lmscaffold10.685)参与叶绿素的生物合成,而4个(Lmscaffold344.261, Lmscaffold42.309, Lmscaffold10.685)参与叶绿素的生物合成。Lmscaffold695.324和Lmscaffold455.183与光合系统的稳定有关。有趣的是,所有这些都在HTS下被下调了(附加文件)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这些蛋白质的降低的丰度可以考虑在上述HTS后Maca幼苗中的降低的叶绿素含量(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bab)和此前在其他植物中报告的扰动光合作机[GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

转录GydF4y2Ba

最近的研究表明,由各种转录调节剂介导的复杂转录调节网络涉及到HTS的植物反应[GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba].其中,转录因子在HTS信号转导中已经确立了良好的作用,并参与调控HSRs相关基因的表达[GydF4y2Ba44.GydF4y2Ba].在我们的研究中,鉴定了21个与转录相关的SDEPs,其中15个在HTS后玛咖幼苗中上调(附加文件)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba)在这些上调蛋白中,有六种是转录因子,包括多蛋白桥联因子1C(MBF1C)(Lmscaffold306.354)、激活功能1域含蛋白(AF1)(Lmscaffold603.40)、热休克转录因子A2(HSFA2)(Lmscaffold26.42)、WRKY转录因子70(WRKY70)(Lmscaffold455.415),转录因子DIVARICATA(Lmscaffold353.74)和转录因子HY5(HY5)(Lmscaffold9.304)(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).在GydF4y2Ba拟南芥GydF4y2Ba,MBF1C被证明以在叶中迅速累积,并作为转录因子,以控制HTS期间36个下游基因的表达[GydF4y2Ba45.GydF4y2Ba].在葡萄植株,报告既MBF1C的mRNA和蛋白水平由HTS被显著诱导,并在葡萄[的耐热性调节热休克转录因子HSP途径发挥了关键作用GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba46.GydF4y2Ba].在我们的TMT蛋白质组学数据中,与对照幼苗相比,MBF1C在HTS之后的MAA幼苗中上调约3.9倍。这表明MBF1C也是控制MACA的HSR到HTS的关键调节器。此外,在HTS之后,还鉴定了HSFA2以在MAA幼苗中增加约2.6倍(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这一发现与之前的研究一致,该研究报道HSFA2是一个重要的转录调控因子,对HSRs至关重要GydF4y2Ba拟南芥GydF4y2Ba[GydF4y2Ba47.GydF4y2Ba]和番茄[GydF4y2Ba48.GydF4y2Ba].更有趣的是,我们还检测到HY5的丰度在HTS上增加了约1.8倍(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).据我们所知,这是首次使用蛋白质组学方法确定HY5与高温热休克反应有关。HY5常被认为参与可见光和UV-B辐射诱导的植物生长发育、蛋白质降解和光形态建成,以及生物和非生物胁迫诱导的类黄酮生物合成[GydF4y2Ba49.GydF4y2Ba].我们推测,玛咖HY5的上调可能激活类黄酮生物合成途径,以响应HTS,因为最近的一份报告显示,它可以减少HTS诱导的ROS积累,抑制番茄花粉管的生长[GydF4y2Ba50GydF4y2Ba].然而,Delker等人[GydF4y2Ba51GydF4y2Ba]报道了HY5负调控的热形成GydF4y2Ba拟南芥GydF4y2Ba通过碱性螺旋环 - 螺旋转录因子植物色彩相互作用因子4的降解升高的温度,尽管存在这种效果不是明显的情况[GydF4y2Ba52GydF4y2Ba那GydF4y2Ba53GydF4y2Ba].因此,HY5在玛咖HSRs中的确切作用需要进一步研究。GydF4y2Ba

蛋白质合成与降解GydF4y2Ba

以往的研究表明,蛋白质的合成和降解参与了调节植物的高敏感反应到高敏感反应的过程[GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba36.GydF4y2Ba].在本研究中,我们鉴定了20个与蛋白质合成或降解相关的sdep(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba)其中,13个SDEP(Lmscaffold34.282、Lmscaffold78.160、Lmscaffold36.276、Lmscaffold629.27、Lmscaffold45.1237、Lmscaffold195.283、Lmscaffold108.65、Lmscaffold1844.436、Lmscaffold152.33、Lmscaffold519.48、Lmscaffold234.199、Lmscaffold629.45和Lmscaffold356.274)与蛋白质泛素化或蛋白水解有关,以及两个SDEP(Lmscaffold37.599和Lmscaffold127.69)参与调节蛋白质翻译,增加了高温胁迫下马卡幼苗的蛋白质丰度(补充文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).有趣的是,ATP依赖性锌金属蛋白酶释放酶FTSH 6(FTSH6)(LMSCOFFOLD629.27)和六种酪氨酸蛋白酶B / HSP101蛋白(CLPB / HSP101S)(LMSCOFFOLD34.282,LMSCOFFOLD195.160,LMSCOFFOLD108。65,LMSCOLDOLD1844.436和LMSCOFFOLD629.45)其功能与蛋白水解有关,在HTS后的MAA幼苗中增加了大于1.7倍,表明在HTS期间蛋白质降解紧密控制。一致地,最近的一项研究表明GydF4y2Ba拟南芥GydF4y2BaFTSH6由HTS诱导,在质体中积累,并与HSP21结合形成一个质体FTSH6-HSP21控制模块,调节植物的热记忆[GydF4y2Ba54GydF4y2Ba].实际上,若干研究报告说,具有ATP依赖性CLP蛋白酶活性的CLPB / HSP101s由HTS诱导,并且已涉及在植物中获取热能[GydF4y2Ba55GydF4y2Ba那GydF4y2Ba56GydF4y2Ba].此外,我们还发现了atp依赖的Clp蛋白酶atp结合亚基CLPT2 (Lmscaffold215.106)、真核翻译起始因子2A (Lmscaffold34.174)、真核天冬氨酸蛋白酶家族蛋白(Lmscaffold123.13)、多肽酶M1家族蛋白(Lmscaffold971.184)、与蛋白翻译和蛋白水解相关的脯氨酰寡肽酶家族蛋白(Lmscaffold498.394)在玛咖幼苗中响应HTS而下调(附加文件)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).总之,这些数据表明蛋白质合成和降解可能在Maca幼苗对HTS的反应中具有潜在的作用。此外,在本研究中,还确定了许多与细胞生长/分裂,信号转导,细胞结构,转运仪和细胞内交通相关的蛋白质(附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).总体而言,我们提供的蛋白质组学数据在此提高了Maca耐受HTS的分子机制的理解,尽管这些推定蛋白的确切功能仍然需要进一步检查。GydF4y2Ba

玛咖幼苗SDEPs对高温热应激响应的富集分析GydF4y2Ba

为了获得更多关于这些响应hts的sdep潜在功能的信息,如前所述,进行了氧化石墨烯富集分析[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba].如图所示。GydF4y2Ba4.GydF4y2Baa,丰富了26个GO术语,涵盖227个sdep。在生物过程类别中,“肌醇代谢过程”、“多元醇生物合成过程”和“醇生物合成过程”是三个显著富集氧化石墨烯的术语;在分子功能方面,富集程度最高的三个氧化石墨烯术语分别是“肌醇-3-磷酸合酶活性”、“伴侣结合活性”和“分子内裂解酶活性”。在细胞成分类别中,氧化石墨烯含量最高的术语为“外部包覆结构”、“细胞壁”和“细胞器内膜”。此外,蛋白结构域富集分析显示,‘α晶体蛋白/hsp20结构域’、‘hsp20-like chaperone’、‘热休克蛋白70kD,肽结合结构域’、‘热休克蛋白70kD, c端结构域’和‘clp, n端’是富集程度最高的5个结构域(图)。GydF4y2Ba4.GydF4y2Bab)。GydF4y2Ba

图4GydF4y2Ba
图4.GydF4y2Ba

玛咖SDEPs对高温处理12 h响应的基因本体论(GO)和蛋白域富集分析GydF4y2Ba一种GydF4y2Ba氧化石墨烯富集分析SDEPs。GydF4y2BaB.GydF4y2BaSDEPS的蛋白质结构域富集分析GydF4y2Ba

此外,为了进一步研究高温超导下maca植物代谢途径的显著变化,我们还进行了基于KEGG术语的富集分析,如前所述[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba]Fisher精确试验表明,HTS后13条KEGG途径显著富集(表1)GydF4y2Ba1GydF4y2Ba).有趣的是,HTS后玛咖幼苗的“内质网蛋白加工”、“卟啉和叶绿素代谢”和“亚油酸代谢”发生了显著变化(见表)GydF4y2Ba1GydF4y2Ba).此外,“硫代谢”、“脂肪酸伸长”、“半胱氨酸和蛋氨酸代谢”、“内吞作用”、“硫胺素代谢”、“甜菜碱生物合成”、“肌醇磷酸盐代谢”、“类固醇生物合成”、“泛素和萜醌生物合成”和“RNA降解”等途径也被展示出来GydF4y2BaP.GydF4y2Ba-values < 0.05GydF4y2Ba1GydF4y2Ba).GydF4y2Ba

表12周龄玛咖幼苗暴露于高温高温(42°C) 12 h后,KEGG通路分析富集的代表性高温高温响应代谢途径GydF4y2Ba

对于聚类分析,根据其定量比分为四组(图),将SDEP分为四组(图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Baa)然后进行kegg基础浓缩。如图所示。GydF4y2Ba5.GydF4y2Bab, Q1 (0 < ratio≤0.500)中SDEPs主要参与'卟啉和叶绿素代谢'、'硫代谢'和'甾体生物合成';Q2的SDEPs (0.500 < ratio≤0.667)与“卟啉和叶绿素代谢”、“亚油酸代谢”、“脂肪酸伸长”、“半胱氨酸和蛋氨酸代谢”、“甜菜碱生物合成”和“泛素和萜类醌生物合成”密切相关;Q3中SDEPs (1.500 < ratio≤2.000)仅与“内质网蛋白加工”、“内吞作用”、“硫胺素代谢”和“RNA降解”有关;Q4中SDEPs(比值> 2.000)主要与“内质网蛋白加工”和“肌醇磷酸盐代谢”有关。这些结果表明,SDEPs分为Q3和Q4,在HTS后上调,主要参与“内质网蛋白加工”、“肌醇磷酸盐代谢”、“内吞作用”、“硫胺素代谢”和“RNA降解”,但主要参与“内质网蛋白加工”。这与之前的报道一致,即在不同的植物物种中,几种“内质网蛋白质加工”相关基因/蛋白质是由高温诱导产生的[GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba36.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba57GydF4y2Ba].图中显示了“内质网蛋白加工”途径的概述。GydF4y2Ba5.GydF4y2BaC。GydF4y2Ba

图5GydF4y2Ba
图5.GydF4y2Ba

京都基因与基因组百科全书(KEGG)对玛咖12h响应的SDEPs的富集分析。GydF4y2Ba一种GydF4y2Ba基于量化比率的可比较的sdep组。GydF4y2BaB.GydF4y2Bamaca中SDEP对HTS反应的富集KEGG途径。GydF4y2BaCGydF4y2Ba玛咖中参与“内质网蛋白加工”通路的SDEPs示意图。红框表示HTS下玛咖中确定的sdepGydF4y2Ba

PPI网络的Maca幼苗SDEPS响应HTSGydF4y2Ba

进一步构建PPI网络以预测maca幼苗中HTS响应蛋白的潜在生物学功能。共有69个SDEP(47个上调,22个下调,其他文件GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba),其置信度≥0.7(高置信度),被分配到PPI网络。如图所示。GydF4y2Ba6.GydF4y2BaA,两个重要的生化过程级联,具体为“内质网蛋白加工”和“卟啉和叶绿素代谢”。有趣的是,大多数参与“内质网蛋白加工”途径的sdep在HTS后积累增加(图)。GydF4y2Ba6.GydF4y2Baa和附加文件GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba).相反,涉及在“卟啉和叶绿素代谢”途径中的SDEPS被降低(图。GydF4y2Ba6.GydF4y2Baa和附加文件GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba)这些发现证实了上述结果,表明HTS后“内质网中的蛋白质加工”途径显著增强(图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Bab),HTS在麦加幼苗叶片中叶绿素含量明显降低(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bab)。GydF4y2Ba

图6GydF4y2Ba
图6.GydF4y2Ba

SDEPS的蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)网络和基因表达水平的QRT-PCR分析。GydF4y2Ba一种GydF4y2Ba使用String数据库(v.11.0)分析SDEPS的PPI网络,并使用Cytoscape软件(v.3.1)可视化。颜色栏表示SDEPS的LOG2变换的HTS / CONT比率的梯度。红球代表上调的SDEPS,蓝球代表下调的SDEPS。黑色破碎的循环代表两种富含PPI集群。GydF4y2BaB.GydF4y2BaQRT-PCR分析在暴露于HTS(42℃)的两周龄麦卡幼苗的叶片中的基因表达水平12小时。在25℃下生长的两周旧的Maca幼苗用作对照。本文中有含有在“内质网的蛋白质处理”中的九种SDEPS,并使用与TMT蛋白质组学数据的样品相同的样品进行QRT-PCR分析。GydF4y2Balmact2.GydF4y2Ba用作内部参考。结果呈现为三种生物重复的平均值±SD和两个技术复制(GydF4y2BaNGydF4y2Ba = 6).GydF4y2BaCGydF4y2Ba19 sdeps的蛋白质比例涉及“内质网的蛋白质加工”。结果呈现为三种蛋白质组学数据的平均值±SDGydF4y2Ba

中存在的验证GydF4y2Ba

由于早期的TMT蛋白质组学数据,富集和PPI分析表明,“内质网中的蛋白质加工”途径可能在maca幼苗的HTS耐受性中发挥重要作用(图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba乐队GydF4y2Ba6.GydF4y2Baa,以及附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba),通过确定19个相关基因的表达模式,我们进一步研究了该途径。从控制条件下生长的Maca幼苗的叶片中提取总RNA,或者对12小时进行HTS,并进行QRT-PCR分析。如图所示。GydF4y2Ba6.GydF4y2Bab、 所有19个SDEP均在mRNA水平上被HTS显著诱导,其中17个上调超过3倍。这些qRT PCR结果与TMT蛋白质组学数据一致(图。GydF4y2Ba6.GydF4y2BaC和附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这种明显的蛋白质(基因)上调蛋白质加工在内质网途径中的途径表明蛋白质生物合成,降解和折叠的显着提高,其可以由植物使用植物来应对HTS。这些结果表明蛋白质的上调与转录性丰度的增加相关。GydF4y2Ba

麦卡HTS响应的拟议路径模型GydF4y2Ba

利用我们和以前的研究结果[GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba12.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba36.GydF4y2Ba],我们提出了一个假定的协同调控网络,以响应高温超导。如图所示。GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba, HTS可快速刺激过氧化物酶、叶绿体和线粒体产生ROS,引起细胞内氧化爆发,导致一系列生理、代谢和分子改变。首先,高浓度的ROS会导致膜脂过氧化产生丙二醛,破坏膜的完整性。此外,高浓度的ROS也会导致钙的释放增加GydF4y2Ba2+GydF4y2Ba进入细胞质并激活钙GydF4y2Ba2+GydF4y2Ba- 依赖蛋白激酶(CDPK)。其次,为了去除过度累积的RO,通过CDPK或未知激酶激活抗氧化系统以维持正常的细胞内氧化还原条件。第三,具有调节蛋白质质量的关键作用的HSP是显着上调的,以保护蛋白质免受HTS变性。这些HSP还能够调节各种转录因子,如MBF1C,HSFA2,AF1,WRKY70和HY5,其控制HSR相关基因,ROS清除剂,酶等的表达。有趣的是,在Maca中也显着地上调了一组涉及在内质网中的蛋白质加工的蛋白质,结果与蛋白质组反应一致GydF4y2BaPyropia haitanensisGydF4y2Ba和GydF4y2Ba增生性尺骨GydF4y2BaHTS [GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba36.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

图7GydF4y2Ba
图7.GydF4y2Ba

拟建立玛咖高温超导反应的途径模型。高温超导可能同时破坏细胞膜的完整性,引起叶绿体和线粒体功能障碍,使细胞质或内质网蛋白变性,导致细胞质活性氧(ROS)和Ca水平升高GydF4y2Ba2+GydF4y2Ba,以及热应激反应(HSRs)的激活。CNGC:环核苷酸门控通道;CDPK: CaGydF4y2Ba2+GydF4y2Ba端依赖蛋白激酶;MAPK:丝裂原活化蛋白激酶GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

42岁时孵化 12或24°C h引起了马卡幼苗的显著形态和生理变化,表现为叶绿素含量降低,丙二醛含量增加,可溶性蔗糖含量增加,总抗氧化能力增加。蛋白质组学分析表明,HTS对300种蛋白质的水平有12个月的差异性改变 H生物信息学和qRT-PCR分析表明,内质网中的蛋白质加工是maca中对HTS反应最显著增强的KEGG通路12个月 H这些实验数据提供了一些新的见解,有助于深入了解草本植物对高温超导的分子反应。这些结果还表明,蛋白质组学、生物信息学和qRT-PCR分析相结合是研究高等植物对HTS反应机制的有效方法。GydF4y2Ba

方法GydF4y2Ba

植物材料,培养和高温处理GydF4y2Ba

玛卡(GydF4y2BaLepidium meyeniiGydF4y2Ba本研究以云南农业大学(YunR-SV-LM-045-2017)栽培品种“乌蒙”为材料。用1% (v/v) NaClO消毒10 min,无菌水漂洗5次,25℃蒸馏水浸泡过夜。种子发芽后,立即转移到8 l塑料容器中的60孔板上,并装入1 / 5强度的霍格兰溶液(pH 5.5) [GydF4y2Ba58GydF4y2Ba],每隔一天补充。在25℃的温度下,在16/8小时(光/暗)光周期下,幼苗在12/8小时(光/暗)光周期下,光强度为150-180μemGydF4y2Ba- 2GydF4y2Ba年代GydF4y2Ba- 1GydF4y2Ba.预培养14 d后,将玛咖植株转移到9孔板上,置于1.2 l的塑料罐中,罐中装有五分之一强度的霍格兰新鲜溶液(pH 5.5)进行处理。高温下,在光照强度为150 ~ 180 μE m的条件下,在42℃的生长室内分别培养0、3、6、12和24 hGydF4y2Ba- 2GydF4y2Ba年代GydF4y2Ba- 1GydF4y2Ba如前所述[GydF4y2Ba24.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba59GydF4y2Ba那GydF4y2Ba60GydF4y2Ba].25岁时生长的幼苗 在相同的光照条件下,指定的时间点作为对照。为了测定叶绿素和可溶性蔗糖含量、丙二醛浓度和总抗氧化能力,使用了三个生物复制品和三个技术复制品。每个生物复制品由六片两周大的叶子组成maca幼苗。为了进行蛋白质组学分析,减少植物间的差异,将大约30-40个两周大的maca幼苗的叶片汇集到一个混合样本中。收集三组独立的植物以产生三个生物复制。GydF4y2Ba

叶绿素和可溶性蔗糖含量的测定GydF4y2Ba

6株两周大的玛卡幼苗暴露在高温下(42°C)或在控制条件(25°C)下生长,通过将其研磨在2.5 mL冰水80%丙酮中,从大约0.2 g新鲜叶子中提取叶绿素,并按照Zhou等人的描述进行测定。[GydF4y2Ba61GydF4y2Ba].叶绿素含量由Lichtenthaler所描述的分光光度法测定[GydF4y2Ba62GydF4y2Ba],为每克鲜重叶绿素含量(FW)。GydF4y2Ba

如前所述,测量可溶性蔗糖含量[GydF4y2Ba63GydF4y2Ba那GydF4y2Ba64GydF4y2Ba].简而言之,从暴露于HTS(42℃)的六个两周历史的Maca幼苗或在控制条件下生长(25℃)的六个两周母麦卡幼苗(25℃)粉末中粉末GydF4y2Ba2GydF4y2Ba,在2ml 80%(v / v)乙醇中均化,在80℃下在水浴中加热40分钟,在室温下以5000×g离心10分钟。对于比色测定,将0.25mL的80%乙醇提取物加入到0.5ml水中,并在100℃下用0.5ml 10%(w / v)水溶性物碱在水浴中消化3分钟。将冷却的反应混合物立即置于冰水浴中,然后将2ml蒽酮试剂(0.5g溶解在250ml 98%H中的蒽酮GydF4y2Ba2GydF4y2Ba所以GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba)加入到冷却的混合物中。将混合物再次在100℃水浴中孵育1分钟,然后在冰水浴中置于90秒。在a处测定蔗糖浓度GydF4y2Ba625GydF4y2Ba使用UV-2450分光光度计(Shimadzu,Japan)并记录为每克FW的可溶性蔗糖。为了测定叶绿素和可溶性蔗糖含量,进行三种生物学重复和三种技术重复。GydF4y2Ba

丙二醛浓度和总抗氧化能力的测定GydF4y2Ba

丙二醛浓度测定公式如下:丙二醛(μmol gGydF4y2Ba- 1GydF4y2Bafw)= [6.45×(aGydF4y2Ba532.GydF4y2Ba–AGydF4y2Ba600GydF4y2Ba) - 0.56 × aGydF4y2Ba450GydF4y2Ba× V/W,其中AGydF4y2Ba532.GydF4y2Ba,一个GydF4y2Ba600GydF4y2Ba和一个GydF4y2Ba450GydF4y2Ba吸光度是532600和450吗 nm;V为萃取体积;W为样品的FW[GydF4y2Ba65GydF4y2Ba].总抗氧化能力是用铁还原抗氧化能力(FRAP)测定的,如前所述[GydF4y2Ba66GydF4y2Ba].将总抗氧化能力报告为μmolfeGydF4y2Ba2+GydF4y2Ba每克弗兰克-威廉姆斯。为了测定丙二醛浓度和总抗氧化能力,进行了3个生物重复和3个技术重复。GydF4y2Ba

蛋白质提取、胰蛋白酶消化和TMT标记GydF4y2Ba

在本研究中,我们收集了三组独立的植物,每个处理产生三个生物重复。为了减少植株之间的差异,我们将大约30-40株两周大的玛咖幼苗的叶子汇集到一个混合样本中。玛咖叶样品中的蛋白质(约1.0 g)用裂解缓冲液(8 M尿素,1% Triton-100, 10 mM二硫苏糖醇和1%蛋白酶抑制剂鸡尾酒,pH 8.0)提取,如前所述[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba67GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

对于胰蛋白酶消化和TMT标记,用胰蛋白酶缓冲液(在pH8.5的pH8.5的50μl0.1M三乙基铵碳酸氢铵缓冲液中,在37℃下消化蛋白质样品在37℃下,通过离心收集消化的肽并重构在0.5M三乙基碳酸氢铵缓冲液(pH 8.5; Sigma,USA)中。然后,使用TMT同学质量标记试剂盒(Thermo Fisher Scientific,USA)标记消化的肽。详细地,从对照样品中的肽用TMT试剂126,127和128标记,并用TMT试剂129,130​​和131标记来自HTS处理的样品的那些,并在25℃下在25℃下孵育2小时用8%羟胺缓冲液(pH8.0)淬灭。GydF4y2Ba

高效液相色谱(HPLC)和液相色谱 - 串联质谱(LC - MS / MS)GydF4y2Ba

采用Agilent 300Extend-C18色谱柱(4.6 × 250 mm, 5 μm;美国安捷伦科技公司),如Zhan等人所描述的[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba].简单地说,首先用8 ~ 32%乙腈(pH 9.0)梯度分离多肽,流速为0.5 mL minGydF4y2Ba- 1GydF4y2Ba超过60分钟进入60分数。然后,将收集的60个级分合并成18个池孔并通过真空离心干燥。GydF4y2Ba

LC - MS/MS由自动化的Easy-nLC 1000 UPLC系统与Q-Exactive™Plus质谱仪(Thermo Fisher Scientific, USA)耦合进行,如前所述[GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba].总之,由此产生的肽溶解在0.1%甲酸(溶剂)和筛选了使用溶剂B(0.1%的甲酸乙腈98%)组成的一个线性梯度增加从6到23% 26分钟,在8分钟23日至35%,攀升至80%在3分钟然后持有80%在过去3分钟Easy-nLC 1000 UPLC系统。然后,多肽样品在Q-Exactive™Plus质谱仪(Thermo Fisher Scientific, USA)上进行分析,该质谱仪配备了纳米溅射电离(NSI)源和UPLC系统。质谱仪的工作参数是根据以往的研究选择的[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba68GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

蛋白鉴定、定量及重现性分析GydF4y2Ba

对于蛋白质鉴定,根据包含原始数据库(包括maca蛋白质数据库)反向序列的多个蛋白质数据库搜索得到的MS/MS光谱(GydF4y2Bahttp://maca.eplant.org.GydF4y2Ba),NCBI蛋白质数据库(GydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/GydF4y2Ba蛋白质/)和UniProt数据库(GydF4y2Bahttps://www.uniprot.org/GydF4y2Ba)使用MaxQuant软件(v.1.5.2.8)[GydF4y2Ba69GydF4y2Ba].如前所述,所有报告数据均基于肽和蛋白质鉴定的99%置信度进行报告[GydF4y2Ba29.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

计算定量比率以评估高温处理(HTS)与对照(contt)植物中鉴定的蛋白质的折叠变化。一个蛋白被认为是显著差异表达的,它必须具有> 1.500或< 0.667的倍变化率,在所有三个生物重复中都被识别出来,并通过学生的考试GydF4y2BaT.GydF4y2Ba- 由Benjamini-Hochberg(BH)方法调整[GydF4y2Ba70GydF4y2Ba] (GydF4y2BaP.GydF4y2Ba邻接的GydF4y2Ba) < 0.05。生物重复的重现性分析如前所述[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

蛋白质注释、分类和富集分析GydF4y2Ba

GO和域注释按照Zhan等人的描述进行[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba].简而言之,通过搜索UNIPROT-GOA数据库进行MAA的HTS响应蛋白质组的注释(GydF4y2Bahttp://www.ebi.ac.uk/GOAGydF4y2Ba).无法使用UniProt-GOA数据库注释的蛋白由InterProScan工具(GydF4y2Bahttp://www.ebi.ac.uk/Interpro/GydF4y2Ba)使用蛋白质序列对准方法。然后,将蛋白质的GO注释分为三类,包括分子功能,生物过程和细胞组分。通过使用上述迭代工具搜索迭代域数据库来注释所识别的蛋白的域功能描述。鉴定蛋白的基因和基因组(Kegg)途径的京都百科全书通过KAAS工具(GydF4y2Bahttps://www.genome.jp/kaas-bin/kaas_main.GydF4y2Ba),并使用KEGG mapper进行绘图(GydF4y2Bahttps://www.kegg.jp/kegg/mapper.htmlGydF4y2Ba).使用狼PSORT工具预测所识别的蛋白质的亚细胞局部(GydF4y2Bahttps://www.genscript.com/psort/wolf_psort.htmlGydF4y2Ba).按上文所述进行了可持续发展项目的功能分类[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba63GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

对于富集分析,SDEP根据其量化比率分为四个亚组,然后每个亚组按照Wang等人的描述进行基于KEGG的富集[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)分析GydF4y2Ba

所有SDEPS都被搜索在字符串数据库(v.11.0,GydF4y2Bahttp://string-db.org/GydF4y2BaCGI /约为.PL?footer_active_subpage =引用)用于PPI预测。选择属于数据集的蛋白质之间的相互作用。仅取出置信度评分≥0.7(高置信度)的相互作用。来自字符串的交互网络在Cytoscape(v.3.1.1)中可视化[GydF4y2Ba71GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

qRT-PCR分析GydF4y2Ba

qRT-PCR分析使用3个生物重复,每个重复由6个2周龄玛咖幼苗在高温下(42°C)或在对照条件下(25°C)生长12 h的叶片组成。按照Wang等人的描述进行RNA提取[GydF4y2Ba72GydF4y2Ba].简单地说,使用OminiPlant RNA Kit (CWBio,中国)从叶片样品中分离总RNA,用DNase i清洗基因组DNA污染,根据制造商的说明,使用ReverTra Ace qPCR Master Mix (Toyobo,日本)从1 μg总RNA中逆转录cDNA。qRT-PCR在CFX96触控深井实时PCR检测系统(Bio-Rad, USA)上进行,如前所述[GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba63GydF4y2Ba].对于每个候选基因,每个生物复制进行两次PCR反应,并通过比较计算相对mRNA表达量GydF4y2BaCGydF4y2BaT.GydF4y2Ba方法 [GydF4y2Ba73GydF4y2Ba].GydF4y2BaMaca Actin 2.GydF4y2Ba(GydF4y2Balmact2.GydF4y2Ba)被用作内部控制[GydF4y2Ba74GydF4y2Ba].用于QRT-PCR分析的引物在附加文件中列出GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba.用于QRT-PCR分析的原始数据在附加文件中提供GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba结果是三个生物重复的平均值。GydF4y2Ba

统计分析GydF4y2Ba

数据代表三个独立的生物复制品的平均值±标准偏差(SD)GydF4y2BaT.GydF4y2Ba-test是在Microsoft Excel(V.2016,Microsoft Corp.,USA)和BH调整后的[GydF4y2Ba70GydF4y2Ba]GydF4y2BaP.GydF4y2Ba- 低于0.05(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba邻接的GydF4y2Ba< 0.05)被认为有统计学意义,如前所述[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba].GydF4y2Ba

数据和材料的可用性GydF4y2Ba

支持本文结论的数据集包含在本文及其附加文件中。本文报道的质谱蛋白质组学数据已保存在蛋白质组学鉴定(PRIDE)数据库(GydF4y2Bahttp://www.ebi.ac.uk/pride/GydF4y2Ba)(登录号:PXD021042)。GydF4y2Ba

缩写GydF4y2Ba

AF1:GydF4y2Ba

激活功能1结构域蛋白GydF4y2Ba

BH:GydF4y2Ba

Benjamini-Hochberg方法GydF4y2Ba

CDPK:GydF4y2Ba

加利福尼亚州GydF4y2Ba2+GydF4y2Ba- 依赖蛋白激酶GydF4y2Ba

ClpB / HSP101:GydF4y2Ba

酪蛋白溶胶蛋白酶B / HSP101蛋白GydF4y2Ba

CNGC:GydF4y2Ba

Cyclic-nucleotide封闭的通道GydF4y2Ba

DEP:GydF4y2Ba

差异表达的蛋白质GydF4y2Ba

罗斯福:GydF4y2Ba

错误发现率GydF4y2Ba

FRAP:GydF4y2Ba

铁还原抗氧化能力GydF4y2Ba

弗兰克-威廉姆斯:GydF4y2Ba

鲜重GydF4y2Ba

走:GydF4y2Ba

基因本体论GydF4y2Ba

高效液相色谱法:GydF4y2Ba

高效液相色谱法GydF4y2Ba

HSFA2:GydF4y2Ba

热休克转录因子A2GydF4y2Ba

HSP:GydF4y2Ba

热休克蛋白GydF4y2Ba

HSR:GydF4y2Ba

热应激反应GydF4y2Ba

HTS:GydF4y2Ba

高温压力GydF4y2Ba

HY5:GydF4y2Ba

转录因子HY5GydF4y2Ba

KEGG:GydF4y2Ba

Kyoto基因和基因组的百科全书GydF4y2Ba

KOG:GydF4y2Ba

真核生物的同源组GydF4y2Ba

LC - MS / MS:GydF4y2Ba

液相色谱 - 串联质谱法GydF4y2Ba

MAPK:GydF4y2Ba

促丝糖型活化蛋白激酶GydF4y2Ba

MBF1C:GydF4y2Ba

多蛋白桥接因子1CGydF4y2Ba

PPI:GydF4y2Ba

蛋白质相互作用GydF4y2Ba

存在:GydF4y2Ba

定量rt - pcrGydF4y2Ba

ROS:GydF4y2Ba

活性氧GydF4y2Ba

SD:GydF4y2Ba

标准差GydF4y2Ba

SDEP:GydF4y2Ba

显着的差异表达蛋白质GydF4y2Ba

台湾海陆运输公司:GydF4y2Ba

串联质量标签GydF4y2Ba

XTH:GydF4y2Ba

Xyloglucan子甘蔗糖基酶/水解酶GydF4y2Ba

WRKY70:GydF4y2Ba

Wrky转录因子70。GydF4y2Ba

工具书类GydF4y2Ba

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下载参考GydF4y2Ba

确认GydF4y2Ba

同时感谢杭州PTM生物科技有限公司的技术支持和上海Editage公司的英文编辑工作。GydF4y2Ba

资金GydF4y2Ba

云南省科技重大专项(no . 2017ZF004);湖州学院人才基金项目(no . RK23069, no . RK23070)。关键词:边坡,边坡稳定性,边坡稳定性,边坡稳定性在研究的设计、数据的收集、分析和解释以及手稿的撰写中,资助机构没有任何作用。GydF4y2Ba

作者信息GydF4y2Ba

从属关系GydF4y2Ba

作者GydF4y2Ba

贡献GydF4y2Ba

ZQW, YT, WF设计并监督该项目;QMZ、XZ、LX、LXM和CFW进行实验;ZQW、ZZ、LQZ、YT分析数据;ZQW, YT和WF撰写了手稿。所有作者阅读并批准了手稿。GydF4y2Ba

通讯作者GydF4y2Ba

对应到GydF4y2Ba杨天GydF4y2Ba或者GydF4y2Ba魏风扇GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

伦理宣言GydF4y2Ba

伦理批准和同意参与GydF4y2Ba

不适用。作者宣布,本文描述的植物实验研究符合机构,国家和国际指南。GydF4y2Ba

同意出版GydF4y2Ba

不适用。GydF4y2Ba

利益争夺GydF4y2Ba

作者声明没有利益冲突。GydF4y2Ba

额外的信息GydF4y2Ba

出版商的注意事项GydF4y2Ba

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。GydF4y2Ba

补充资料GydF4y2Ba

附加文件1GydF4y2Ba

本研究鉴定的55426个肽。GydF4y2Ba

附加文件2表S2。GydF4y2Ba

本研究使用tmt蛋白组学方法鉴定的6966个蛋白。GydF4y2Ba

表S3。GydF4y2Ba

2周龄玛咖幼苗在高温胁迫(HTS) 12 h下显著差异表达的蛋白列表。GydF4y2Ba

表S4。GydF4y2Ba

用于蛋白质 - 蛋白质相互作用分析的69个差异表达蛋白质的列表。GydF4y2Ba

附加文件5表S5。GydF4y2Ba

内质网通路中参与蛋白质加工的45个差异表达蛋白列表。GydF4y2Ba

附加文件6表S6。GydF4y2Ba

参与卟啉和叶绿素代谢途径的7种差异表达蛋白质列表。GydF4y2Ba

附加文件7GydF4y2Ba

本研究中使用的引物列表。GydF4y2Ba

表S8。GydF4y2Ba

本研究用于qRT-PCR分析的原始数据GydF4y2Ba

权利和权限GydF4y2Ba

开放访问GydF4y2Ba本文是基于知识共享署名4.0国际许可,允许使用、共享、适应、分布和繁殖在任何媒介或格式,只要你给予适当的信贷原始作者(年代)和来源,提供一个链接到创作共用许可证,并指出如果变化。本文中的图像或其他第三方材料都包含在本文的知识共享许可中,除非在该材料的信用额度中另有说明。如果资料不包括在文章的知识共享许可协议中,并且你的预期用途没有被法律规定允许或超过允许用途,你将需要直接从版权所有者获得许可。如欲查阅本许可证副本,请浏览GydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/GydF4y2Ba.Creative Commons公共领域奉献豁免(GydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/GydF4y2Ba)适用于本文中提供的数据,除非另有用入数据的信用额度。GydF4y2Ba

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王,Z.Q.,Zhao,Zhao,Zhong,X.GydF4y2Baet al。GydF4y2BaMAA的比较分析(GydF4y2BaLepidium meyeniiGydF4y2Ba)蛋白质组曲线揭示了草药植物对高温胁迫的响应机制的见解。GydF4y2BaBMC植物BIOL.GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba431(2020)。https://doi.org/10.1186/s12870-020-02645-4GydF4y2Ba

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