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武漢植物園在葡萄冬芽抗寒性的研究中取得新進(jìn)展
我國(guó)北方葡萄主栽區(qū)屬于大陸性氣候，冬季低溫干旱。不同葡萄品種因抗性差異在冬芽上的表現(xiàn)尤為顯著，抗性品種憑借復(fù)雜的代謝機(jī)制安全渡過寒冬，而不同品種間的冬芽的物質(zhì)代謝和能量變化差異還未見報(bào)道。
為揭示不同抗寒性的葡萄在田間冷馴化過程中的抗性機(jī)制，中國(guó)科學(xué)院植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢植物園植物多樣性與進(jìn)化學(xué)科組研究人員選用抗寒葡萄野生種Vitis amurensis（Va）和歐亞種Vitis vinifera（Vv）在中科院植物研究所10月和12月的冬芽作為材料，通過iTRAQ標(biāo)記的HPLC-MS/MS技術(shù)進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)的測(cè)定，共檢測(cè)到6639種蛋白質(zhì)。差異分析顯示有382種蛋白質(zhì)上調(diào)，524種蛋白質(zhì)含量下降。相較于Vv，抗性品種Va含有較少的差異蛋白。通路分析表明兩個(gè)品種的蛋白調(diào)控和能量代謝通路變化都較為顯著。苯丙素的生物合成通路在Va中顯著上升，而在Vv中呈下降趨勢(shì)。Vv中能量代謝和生物學(xué)過程等顯著富集。其中谷胱甘肽代謝途徑顯著上調(diào)而各種次生代謝途徑顯著下調(diào)，這與Va中的代謝機(jī)制顯著不同。冷馴化后以苯丙氨酸解氨酶（PAL）為代表的苯丙素生物合成的關(guān)鍵蛋白在Va中顯著上調(diào)，而該通路蛋白在Vv中呈下降趨勢(shì)，表明此通路的差異可能是兩個(gè)葡萄品種抗性差異的原因之一。對(duì)12個(gè)基因進(jìn)行qRT-PCR定量分析發(fā)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)之間具有一致性。該成果為今后葡萄的抗性研究提供有力的基礎(chǔ)。
上述研究成果以 “Proteomic variation in Vitis amurensis and V. vinifera buds during cold acclimation” 為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Scientia Horticulturae。博士研究生Valerie F. Masocha和碩士研究生李青云為本文的作者。該研究項(xiàng)目得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2018YFD1000300)等項(xiàng)目的資助。