The effects of activated carbon and plants diversity ... - 华南农业大学

华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集二 等 奖 作 品白 组 学 是 研 究 基 因 功 能 的 有 力 工 具 。 目 前 , 水 稻 蛋 白 质 组 学 研 究 主 要 集 中 在 对 组 织 和 器 官的 蛋 白 组 学 分 析 研 究 ( 李 雪 梅 等 ,2009)。 随 着 蛋 白 组 学 的 不 断 发 展 , 逆 境 胁 迫 下 水 稻 的蛋 白 组 学 研 究 会 越 来 越 受 到 人 们 的 重 视 , 已 经 有 很 多 研 究 表 明 , 不 同 的 环 境 条 件 下 , 蛋 白质 的 表 达 存 在 差 异 。 这 为 分 析 逆 境 胁 迫 下 基 因 的 表 达 机 制 , 揭 示 水 稻 响 应 逆 境 胁 迫 的 机 理提 供 了 理 论 依 据 。1 蛋 白 组 学 介 绍随 着 多 种 生 物 基 因 组 测 序 的 完 成 , 生 命 科 学 的 研 究 从 基 因 组 时 代 步 入 到 后 基 因 组 时代 , 将 更 加 注 重 于 功 能 的 研 究 。 从 DNA 到 mRNA 到 蛋 白 质 , 存 在 三 个 层 次 的 调 控 , 即转 录 水 平 调 控 、 翻 译 水 平 调 控 、 翻 译 后 水 平 调 控 。 从 mRNA 角 度 考 虑 , 仅 包 括 了 转 录 水平 调 控 , 并 不 能 全 面 代 表 蛋 白 质 表 达 水 平 。 蛋 白 质 复 杂 的 翻 译 后 修 饰 、 蛋 白 质 的 亚 细 胞定 位 或 迁 移 、 蛋 白 质 一 蛋 白 质 相 互 作 用 等 则 几 乎 无 法 从 mRNA 水 平 来 判 断 。 蛋 白 质 是 生理 功 能 的 执 行 者 , 是 生 命 现 象 的 直 接 体 现 者 。 因 此 , 要 对 复 杂 的 生 命 活 动 有 全 面 和 深 入的 认 识 , 最 终 必 须 回 到 蛋 白 质 上 来 , 从 蛋 白 质 的 整 体 水 平 上 进 行 研 究 。 蛋 白 组 学 在 蛋 白质 整 体 水 平 上 研 究 基 因 的 功 能 (Cordwell et al,1997), 是 近 几 年 来 生 命 科 学 研 究 领 域 的一 大 研 究 热 点 , 蛋 白 质 组 学 被 认 为 是 功 能 基 因 组 学 前 沿 研 究 的 战 略 制 高 点 和 新 世 纪 最 大的 战 略 资 源 , 已 成 为 功 能 基 因 组 学 研 究 的 重 要 支 柱 , 其 地 位 也 被 提 到 了 前 所 未 有 的 高 度(Abbott,2001;Fields,2001)。 根 据 蛋 白 组 学 研 究 内 容 的 不 同 可 以 将 其 分 为 三 个 部 分 :基 本 蛋 白 质 组 学 、 比 较 蛋 白 质 组 学 、 对 蛋 白 质 和 其 他 有 机 分 子 之 间 相 互 作 用 的 研 究(Holtorf et al,2002)。蛋 白 组 的 研 究 要 比 基 因 组 的 研 究 复 杂 的 多 。 蛋 白 质 的 数 目 远 远 大 于 基 因 的 数 目 , 基因 是 静 态 的 , 蛋 白 质 是 动 态 的 , 随 时 间 空 间 的 变 化 而 变 化 。 这 些 使 得 蛋 白 质 研 究 技 术 落后 于 核 酸 。 但 随 着 科 技 的 发 展 , 蛋 白 组 学 的 研 究 技 术 也 不 断 进 步 , 固 相 化 pH 梯 度 胶 条 的出 现 以 及 计 算 机 技 术 为 基 础 的 图 像 分 析 软 件 的 问 世 给 蛋 白 组 学 的 研 究 带 来 了 质 的 飞 跃 。目 前 , 双 向 电 泳 技 术 、 计 算 机 图 像 分 析 、 大 规 模 数 据 处 理 技 术 以 及 质 谱 技 术 已 成 为 蛋 白质 组 学 研 究 的 三 大 基 本 支 撑 技 术 ( 钱 小 红 等 ,2003)。1.1 双 向 电 泳早 在 1975 年 , O’Farlell 和 Klose 就 分 别 提 出 了 双 向 电 泳 ( Two-dimensionalelectrophoresis,2-DE)。 其 基 本 原 理 是 : 蛋 白 质 首 先 根 据 等 电 点 的 不 同 在 第 一 向 的 等 电 聚焦 (IEF) 中 进 行 分 离 ; 接 着 被 转 移 到 第 二 向 的 SDS-PAGE 上 , 根 据 其 相 对 分 子 量 的 大 小 不同 分 离 。 双 向 电 泳 由 于 能 同 时 分 离 上 千 种 蛋 白 而 广 泛 应 用 于 蛋 白 组 分 析 。 但 是 , 利 用 自制 玻 璃 管 胶 来 进 行 IEF 时 , 由 于 电 泳 装 置 的 限 制 和 载 体 两 性 电 解 质 的 特 性 ,2-DE 存 在 重复 性 差 的 缺 陷 。 近 年 来 , 由 于 各 方 面 的 改 进 , 双 向 电 泳 技 术 的 应 用 越 来 越 广 泛 。 首 先 ,商 品 化 的 IPG ( 固 相 化 pH 梯 度 ) 胶 条 的 出 现 , 使 IEF 的 分 辨 率 和 稳 定 性 得 到 大 大 的 提 高(Gorg et al,2004) 。 其 次 , 新 的 质 谱 技 术 的 发 展 到 能 快 速 识 别 和 鉴 定 取 自 单 个 2-D 凝 胶斑 点 微 量 的 蛋 白 质 和 多 肽 。 计 算 机 图 象 处 理 软 件 的 发 展 普 及 使 2-DE 图 谱 的 分 析 更 加 容57