淹水胁迫条件下玉米苗期叶片蛋白质组学分析

王秀玲，董朋飞，王 群，李潮海

(河南农业大学农学院，河南 郑州 450002)



淹水胁迫条件下玉米苗期叶片蛋白质组学分析

王秀玲，董朋飞，王 群，李潮海

(河南农业大学农学院，河南 郑州 450002)

采用双向电泳技术(2-DE)研究玉米苗期受淹后叶片的蛋白质组学差异，以进一步阐明玉米对淹水胁迫的响应机制。玉米种植10 d后进行72 h淹水处理，提取叶片总蛋白质、采用2-DE，利用图像分析，获得12个差异蛋白点。经鉴定得到9种蛋白质，这些蛋白质分别参与光合作用、氨基酸代谢、防御与胁迫和碳水化合物代谢等多个代谢过程。其中，参与光合作用、蛋白质折叠和氨基酸代谢的蛋白质表达基本被负调，而参与淀粉生物合成的2个蛋白质均上调。这说明淹水胁迫抑制了玉米的光合作用，而玉米植株则可能通过提高淀粉生物合成增加有机物质储备，从而有利于植株恢复。玉米对淹水胁迫的适应是一个复杂的生物过程，涉及到多种蛋白质的相互作用，构成了一个复杂的调控网络。

玉米；叶片；淹水胁迫；蛋白质组学

黄淮海平原是中国夏玉米主产区，渍涝已经成为制约该区玉米生产的主要逆境因子之一。玉米是中国主要粮食和饲料作物，因其根系呼吸作用强，对氧气需求量大，故耐涝性较差。因此，阐释玉米耐涝性机制对于生产中调控缓解渍涝对玉米造成的伤害有着指导性的意义。渍涝通常伴随着细胞氧含量下降，光合作用受限制或阻断时尤为严重[1]。这就迫使植物通过无氧呼吸来获得三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)和NAD+的再生[2]。无氧呼吸导致根系细胞能荷下降，活性氧清除系统活性降低，细胞中活性氧增加，细胞质膜透性剧增，破坏细胞线粒体结构，最终导致细胞功能丧失。在发育水平上，植物可以改变细胞和组织结构，以便氧气扩散，从而避免低氧胁迫的损害[3]。这些过程受植物激素的控制，包括乙烯、赤霉素和脱落酸[4]。在生理生化水平上，植株通过活性氧清除系统来减轻或消除活性氧积累对植物的伤害，主要有酶促系统和非酶促系统两类：前者主要包括超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)、过氧化物酶(peroxidase, POD)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)和谷胱甘肽还原酶(glutathione reducatase, GR)；后者主要指抗坏血酸(asxorbic acid, AsA)、类胡萝卜素(carotenoid, Car)以及一些含巯基的低分子化合物等[5]。蛋白质组学(Proteomics)是从大规模水平上分析和描述生物体蛋白质作用模式、功能机制、调节控制以及蛋白质群体内相互作用的学科，为研究基因功能提供重要的信息，已被广泛地应用于研究多种非生物胁迫的蛋白质表达模式[6]。迄今为止，渍涝或缺氧方面的蛋白质组学研究在小麦[7]、水稻[8]、番茄[9,10]、大豆[11]、玉米[12]已见报道。KONG等[7]分别运用双向电泳和液相-二级质谱联用(LC-MS/MS)技术，研究了小麦受淹后根系细胞壁蛋白质(CWPs)表达情况，结果表明，大部分下调表达的蛋白质与糖酵解和细胞壁构成和修复有关，而被上调的蛋白质则大多参与防御和疾病响应，其中仅甲硫氨酸合成酶，β-1,3-葡聚糖酶和β-葡糖苷酶在两种技术中均被检测到，表达下调。综上推测小麦幼苗通过限制细胞生长，避免能量消耗；而CWPs通过参与甲硫氨酸同化和细胞壁水解在淹水响应中起着重要的作用。HUANG等[8]利用35 S-甲硫氨酸标记法和双向电泳技术检测了水稻缺氧72 h胚芽鞘蛋白合成及表达模式变化，发现缺氧诱导丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase, PPDK)、乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase, ADH)1和2以及果糖-1,6-二磷酸醛缩酶过量表达，并推测PPDK可能与丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)结合形成一个“酶底物循环”，促使ATP产生无机焦磷酸盐(inorganic pyrophosphate, PPi)，形成的PPi可以在果糖-6-磷酸-1-磷酸转移酶和磷酸果糖激酶作用下促进糖酵解作用，增加ATP产生，继而产生的ATP又可生成PPi。番茄受淹后叶片会产生大量活性氧 (ROS)，致使Rubisco大亚基被降解；在根系中则鉴定了一些渍涝响应的关键蛋白质，有3-β-羟化酶，苯丙氨酸裂解酶，谷酰基-tRNA还原酶，黄烷酮-3-羟化酶，线粒体ATP酶α亚基，半胱氨酸蛋白酶，DWARF1和NIM1类似蛋白2，这些蛋白质参与多个代谢过程，包括激素和次生代谢合成，细胞程序性死亡和逆境抵御机制[9-10]。淹水会引起大豆根系脂质过氧化和H2O2水平逐步提高，ALAM等[11]结合2-DE得到渍涝响应关键蛋白质，这些蛋白质参与多个代谢路径，包括信号转导、细胞程序性死亡、RNA加工、氧化还原平衡和能量代谢。其中一些参与糖酵解和无氧发酵过程的一些酶表达丰度上调，以及一些参与信号转导和细胞程序性死亡的蛋白质在淹水下表达也受到影响，表明大豆植株可以通过调节碳水化合物消耗、调节细胞程序性死亡以应对渍涝胁迫。YU等[12]比较了耐淹性不同的玉米自交系受淹后根系蛋白质组学差异，发现NADP苹果酸酶、谷氨酸脱羧酶、粪卟啉原III氧化酶，谷胱甘肽巯基转移酶、谷胱甘肽脱氢酶和木葡聚糖转葡糖苷酶6在耐涝型自交系中特异性积累，这些蛋白质能够调节能量消耗、维持细胞pH水平，以及降低氧化损伤。叶片是植物进行光合作用的场所，植株受淹会造成叶片气孔关闭、光合速率下降、激素代谢紊乱等，但其具体响应机制仍有待探讨。检测植物适应淹水过程中的一些重要蛋白质的表达模式，了解其功能，可以揭示植物对渍涝在蛋白质组水平上的响应机制[10]。本研究的目的在于鉴定玉米响应淹水胁迫中起关键作用的蛋白质，以期为育种或转基因来提高玉米耐涝性提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用渍涝敏感型玉米(ZeamaysL.)品种ND 108。取子粒饱满、大小一致的玉米种子，用自来水冲洗干净，将其浸泡于25%次氯酸钠溶液中进行消毒，15 min后用自来水冲洗干净，然后置于培养皿中于25 ℃恒温培养箱中进行催芽48 h，每天用自来水冲洗3～4次，露白后种植于装满珍珠砂的一次性水杯中，温度为25～28 ℃，光照周期为16 h光照/8 h黑暗培养。用培养液进行培养10 d，每天加25 mL 0.3×Hoagland营养液。玉米苗长到二叶一心时于9∶00进行淹水处理，保持水面高于土面2 cm。淹水后72 h取叶片，速冻于液氮中，后贮藏于-80 ℃冰箱内用于蛋白质提取。

1.2 叶片表型测定

选取不同处理生长一致的3株幼苗，测定其叶绿素含量(SPAD值)、株高、叶面积。再于105 ℃烘箱中杀青30 min，在80℃下烘干至质量恒定，冷却至室温后用1/1 000电子天平称取干质量。采用便携式叶绿素计(Minolta SPAD-502Cholorophyll meter)测定SPAD值。在每片叶的不同部位测定10次，各处理测定3株，取平均值。叶面积的计算：首先按照公式计算单叶叶面积，单叶叶面积=叶长×叶宽×0.700 7。然后将单叶叶面积累加，得到单株叶面积。

1.3 玉米叶总蛋白质的提取制备

采用王伟等[13-14]苯酚/SDS法提取玉米叶片总蛋白质。将玉米叶片置于液氮预冷的研钵中反复研磨至粉末状，转移至2 mL离心管中，加入体积分数为10%TCA/丙酮溶液，用漩涡混合器(HQ-60-Ⅱ)充分混匀，静置3 min后，4 ℃、16 000×g离心3 min，弃上清液。用体积分数为80%的丙酮(含0.1 mmol·L-1乙酸铵)，充分混匀，静置3 min，4 ℃、16 000×g离心3 min，弃上清液。加入80%丙酮，混匀、静置、离心、弃上清液。室温下真空干燥，除去残留的丙酮。按4～8 mL·g-1蛋白质干粉加入1∶1苯酚/SDS缓冲液(含30% 蔗糖，2% SDS，0.1 mmol·L-1Tris-HCl，pH 8.0，5% β-巯基乙醇)，充分混匀，并静置5 min。在4 ℃，16 000×g下离心3 min，将上层的苯酚相(0.25 mL)转移至1.5 mL离心管，并加入甲醇溶液(含0.1 mol·L-1乙酸铵)，于-20 ℃下静置过夜后，4 ℃、16 000×g离心5 min，小心地将上清液倒掉；在离心管底和壁上可见白色沉淀，即为蛋白质。依次用100%甲醇和80%丙酮各洗1次，在清洗过程中要充分混匀。干燥后，用水化液(7 mol·L-1尿素，2 mol·L-1硫脲，体积分数为2% CHAPS，体积分数为0.5% Pharmalyte)溶解。溶解的蛋白质溶液直接用于双向电泳，或置于-80 ℃备用。用Bradford法测定叶总蛋白质浓度，以牛血清蛋白 (BSA)做标准曲线。每个处理设置3次生物学重复。

1.4 双向电泳

以24 cm，pH 4～7线性(GE Healthcare) IPG胶条进行等电聚焦。叶总蛋白质1 200 μg与水化液 (7 mol·L-1Urea,2 mol·L-1Thiourea, 4% CHAPS, 40 mmol·L-1DTT)充分混合，上样体积为450 μL。采用被动水化16～18 h，等电聚焦在20 ℃下进行，每根胶条的极限电流为50 μA，程序为:100 V,1 h;300 V,1 h;500 V,1 h;1 000 V,1 h;8 000 V,2 h;8 000 V 10 h。

等电聚焦完成后，将胶条于平衡液Ⅰ(6 mol·L-1Urea,75 mmol·L-1Tris-HCl pH 8.8, 29.3% 甘油, 2% SDS, 0.002%溴酚蓝, 1% DTT)平衡15 min；再于平衡液Ⅱ(6 mol·L-1Urea,75 mmol·L-1Tris-HCl pH 8.8, 29.3% 甘油, 2% SDS,0.002%溴酚蓝,2.5%碘乙酰胺)中平衡15 min。

将平衡结束后的胶条移至1 mm厚的12% SDS-PAGE上端，用琼脂糖密封液 (0.5%低熔点琼脂糖25 mmol·L-1,192 mmol·L-1甘氨酸,0.1%SDS,0.002%溴酚蓝)封胶。电泳条件：600 V,400 mA,1 W·gel-1,1 h；600 V,400 mA,13 W·gel-1,4.5 h。电泳结束后，用考马斯亮蓝法染色。

1.5 图像分析

利用ImageMaster 2D Platinum (Version 5.0, GE Amersham)软件进行图像分析。利用SPSS 19软件进行单因素方差分析，得到P值并统计P<0.05的显著性差异。选取差异超过1.5倍，且P<0.05的表达显著差异蛋白质。

1.6 胶内酶解及脱盐

将胶粒切碎后转入2 mL离心管中，加入200～400 μL 100 mmol·L-1NH4HCO3/30%乙腈(ACN)脱色液，清洗脱色至透明，吸弃上清液，加入100 mmol·L-1NH4HCO3，室温孵育15 min。吸弃上清液冻干，之后加入5 μL 2.5～10 mg·L-1测序级胰蛋白酶Trypsin (Promega)溶液，37 ℃反应过夜，20 h左右；吸出酶解液，转移至新离心管中，原管加入100 μL 60% ACN /0.1%三氟乙酸(TFA)，超声15 min，合并酶解液冻干；若有较多盐分，则用微量层析柱(Ziptip)进行脱盐。

1.7 质谱分析

冻干后的酶解样品，取2 μL 20%乙腈复溶。取1 μL溶解样品，直接点于样品靶上，让溶剂自然干燥后，取0.5 μL过饱和CHCA基质溶液(溶剂为50%ACN，0.1% TFA)点至对应靶位上并自然干燥。样品靶经氮气吹净后放入仪器进靶槽并用串联飞行时间质谱仪(4800 Plus MALDI TOF/TOFTMAnalyzer)进行测试分析，激光源为355 nm 波长的Nd:YAG 激光器，加速电压为2 kV，采用正离子模式和自动获取数据的模式采集数据，一级质谱(MS)扫描范围为800～4 000 Da，选择信噪比大于50的母离子进行二级质谱(MS/MS)分析，每个样品点上选择8个母离子，二级质谱(MS/MS)累计叠加2 500次，碰撞能量2 kV，CID关闭。

1.8 数据库检索

质谱测试原始文件用Mascot 2.2软件检索相应的数据库，最后得到鉴定的蛋白质结果。搜库参数如下。(1)Database: NCBI;(2) Taxonomy:NCBI_Zea mays (172382);(3)Type of search：Combined(MS+MS/MS);(4)Enzyme:Trypsin;(5)Fixed modifications:Carbamidomethyl(C);(6)Dynamical modifications:Oxidation(M);(7)Mass values:Monoisotopic;(8)Protein mass：Unrestricted;(9)Peptide mass Tolerance：±100×10-6;(10)Fragment mass tolerance:±0.4 Da;(11)Peptide charge state:1+;(12)Max missed cleavages:1。鉴定成功的标准为：蛋白质得分(Protein Score)超过60；且Protein Score C.I.%大于95%。

1.9 差异表达蛋白质的功能分析

使用Blast2GO软件进行Gene Ontology (GO) Database分析，使用KEGG中的KAAS进行Pathway分析，获得参与的代谢通路。为增加未知蛋白质功能分类的可信度，利用NCBI的保守域检索(Conserved domain search, CDS) 或uniprot数据库对未知蛋白质进行功能预测。

2 结果与分析

2.1 淹水胁迫对玉米品种ND 108幼苗生长特性的影响

由表1可见，与对照相比，淹水胁迫下ND 108根干质量、地上干质量、叶面积、SPAD值和株高均呈下降趋势，下降程度随淹水时间延长而加大。淹水2，4，6 d时，根干质量分别比对照降低7.73%，14.99%和20.85%；淹水至4 d时，地上干质量比对照降低12.28%，淹水至6 d时，降低14.79%，均达到显著水平。随着淹水胁迫时间的延长，叶片从下而上变黄，至4 d时，ND 108第1片叶完全干枯，致使淹水4 d与淹水2 d相比绿叶面积增长不明显。淹水至2，4，6 d时，淹水下叶面积分别比对照下降4.75%，14.89%和21.62%。淹水过程中，玉米叶片SPAD值呈降低趋势。淹水2 d时，ND 108叶片SPAD值比对照低19.89%；之后，其降幅呈增大趋势；至淹水6 d时，与对照相比分别下降33.47%，均达到显著水平。淹水胁迫降低了ND 108株高，至2,4,6 d时，分别比对照下降11.59%，14.15%和18.49%。

表1 淹水处理对玉米幼苗生长特性的影响

注：表中同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

Note：Different lower case letters in the same column means significant difference (P<0.05).

2.2 淹水胁迫条件下玉米幼苗叶片蛋白质表达谱分析结果

利用Image Master软件分析淹水与对照条件下玉米叶片蛋白质图谱(图1)，在等电点(isoelectric point, pI) 4.0～7.0、相对分子质量(molecular weight, Mr) 14.4～97.4 kD范围内，大部分蛋白质集中在pI为4.9～6.1和相对分子质量为30.0～97.4 kD，淹水和对照下的叶片蛋白质数量和种类基本一致，但其中一部分表达发生了变化。通过分析确定12种差异蛋白质，其中9个蛋白质点被成功鉴定(表2)。

2.3 淹水胁迫条件下玉米差异蛋白质的鉴定与功能分析

对上述9种蛋白质进行功能分类，发现它们分别参与光合作用、防御与胁迫、氨基酸代谢、蛋白质折叠和淀粉生物合成等生物学过程，表明淹水胁迫影响了玉米多个生理代谢通路。淹水胁迫条件下，有3个差异蛋白质参与光合作用，其中NADP苹果酸酶3 (蛋白质点2)参与光合作用，具有苹果酸酶活性；铁氧化还原蛋白-NADP+还原酶，叶同工酶 (蛋白质点3)作为电子载体参与光合作用电子传递过程。假定蛋白ZEAMMB73_066102 (蛋白质点6)参与叶绿素生物合成和光合作用的电子传递，可与蛋白质结合。以上参与光合作用的蛋白质除蛋白点6表达上调，其余均下调。FKBP型-肽酰脯氨酰顺反异构酶(蛋白质点5)是一种蛋白质折叠酶，催化脯氨酰-肽酰基的异构化作用[15,16]；细胞分裂素诱导蛋白酶Ⅰ(蛋白质点1) 与细胞防御有关，参与过氧化氢分解过程，具有依赖ATP的肽酶活性；半胱氨酸合成酶(蛋白质点4)参与氨基酸代谢过程，具有半胱氨酸合成酶活性；未命名蛋白产物(蛋白质点7)有一个Clp 蛋白酶ATP绑定亚基，参与蛋白质代谢，具有核苷三磷酸酶活性，均下调表达。此外，有2种蛋白质与淀粉合成有关，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(蛋白质点9)是淀粉合成的关键酶，蛋白质点8被鉴定为未知蛋白质，参与淀粉的生物合成，淹水胁迫下上述2种酶均上调表达。

注：A：正常供水条件下玉米叶片蛋白质表达图谱；B：淹水处理72 h后玉米叶片蛋白质双向电泳图谱；蛋白质上样量为1 200 μg，采用考马斯亮蓝CBB R染色，对12种叶片蛋白质进行质谱鉴定，其中9种得到成功鉴定。

蛋白序号SpotNo.蛋白质名称Proteinname登录号AccessionNo.变化倍数Foldchange相对分子质量/等电点Mr/pI理论值Theoreticalvalue观察值Observedvalue匹配肽段数Peptidecount蛋白质得分Proteinscore2光合作用PhotosynthesisNADP苹果酸酶3NADPmalicenzyme3gi|4148759270.6668/6.8566/5.94265753铁氧化还原蛋白-NADP还原酶,叶片同工酶Ferredoxin-NADPreductase,leafisozymegi|4148786350.6641/7.5536/5.61224776假定蛋白HypotheticalproteinZEAMMB73_066102gi|4139365032.5945/5.2763/4.77111195蛋白质折叠Proteinfold推定的KFBP型肽基脯氨酰顺反异构酶家族蛋白PutativeFKBP-typepeptidyl-prolylcis-transisomerasefamilyproteingi|4139550310.5622/9.5118/6.255961防御与胁迫Defense/Stress细胞分裂素诱导蛋白酶1Cytokinininducibleprotease1gi|4139167580.42102/6.2497/5.73435734氨基酸代谢Aminoacidmetabolism半胱氨酸合成酶Cysteinesynthasegi|4139470700.5842/6.9736/5.78141837未命名蛋白产物Unnamedproteinproductgi|2965300620.63102/6.2397/5.85426278淀粉生物合成Starchbiosyntheticprocess未知蛋白Unknowngi|2198854351.5123/5.6638/5.6910929葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶小亚基(ADP-葡萄糖焦磷酸化酶)同工型1Glucose-1-phosphateadenylyltrans-ferasesmallsubunit(ADP-glucosepyrophosphorylase)isoform1gi|4148706801.7557/6.4852/5.4520327

3 结论与讨论

水淹很容易伤害PSⅡ功能[17-18]，水淹初期植物叶片就表现出Fo上升和最大光化学效率(Fv/Fm)降低，随着淹水时间的延长，PSⅡ反应中心和远处光化学效率受到严重伤害[19-20]，从而使植物同化作用受抑制和生物量积累减慢。这可能是淹水后玉米叶面积、叶绿素含量和叶干质量增加缓慢甚至减少的重要原因。光反应位于类囊体膜，包括光合色素(两个反应中心和两个光合系统，即光系统Ⅱ和光系统Ⅰ)、光合电子传递链(细胞色素b6-f复合物、质体蓝素和铁氧化还原蛋白等)以及ATP合成[21]。LEE等[21]研究表明，油菜苗期受淹后叶片中一些编码光反应相关蛋白质的基因表达下调，这可能是导致光合速率下降的原因。CHRISTIANSON等[22]发现，棉花淹水24 h后，叶片中参与光合作用，尤其是叶绿素合成的基因下调表达。此外，参与碳固定的RuBisCO和RuBisCO活化基因表达下降。RuBisCO在植物叶片内的含量很高，是催化光合碳代谢中光合成和光呼吸最初步骤的酶[9]，但其催化效率很低，必须经过RuBisCO活化酶的活化才能表现出羧化/加氧活性。RuBisCO活化酶是一种核基因编码的叶绿体蛋白质，它利用光合磷酸化生成的ATP使RuBisCO迅速与生理浓度的CO2，Mg2+结合形成酶-CO2-Mg，从而达到最大活化程度。本研究中铁氧化还原蛋白-NADP+还原酶 (蛋白质点3)主要负责催化光合线性电子传递的最后一步，催化电子从还原态的铁氧还蛋白传递给NADP+，生成的还原力NADPH可用于卡尔文循环的碳固定、蛋白质合成、脂质合成、叶绿素合成和抗坏血酸-谷胱甘肽循环等代谢过程[23-25]，本研究中其表达下调。NADP苹果酸酶参与碳固定，存在于C4植物的维管束鞘叶绿体中，为RuBisCO提供CO2，本研究中发现，NADP苹果酸酶3(蛋白质点2)表现为下降。这表明淹水胁迫导致叶片叶绿素含量[26]和光合作用相关蛋白质活性的下降[9]，使光反应和CO2固定受到抑制。

胁迫条件下内质网蛋白质折叠机制受到限制，导致错误折叠或未折叠蛋白质在内质网中积累[27]，未折叠蛋白质在以下两种情况下可被诱导：(1)内质网不能满足植株对蛋白质折叠的需求[28]；(2)降低了内质网执行蛋白质折叠的效率[29]。本研究结果显示，淹水胁迫引起了后者的变化，肽酰脯氨酰异构酶(蛋白质点5)在蛋白质折叠过程中起作用，是一种叶绿体膜蛋白，它对一些蛋白质向叶绿体内输送其重要作用，本研究中其表达量下调，这表明淹水胁迫可通过调节蛋白质折叠来影响蛋白质生物功能[30]。该结果与CHEN等[15]在冻害对洋葱的蛋白质组研究中的结果一致。

半胱氨酸合成酶(蛋白质点4)是半胱氨酸合成的关键酶，半胱氨酸参与合成谷胱甘肽(GSH)，GSH是谷胱甘肽-抗坏血酸循环中的关键组成，可清除过氧化氢，其存在还原态和氧化态两种形式，其中还原态GSH可提供一个电子，减少ROS等不稳定分子，反应中的GSH与另一个活性GSH反应形成二硫化谷胱甘肽。研究表明，渍涝或缺氧条件下，半胱氨酸合成酶的降解可能减少植株体内中的GSH含量。本研究中该酶表达水平下调，与AHSAN等[9]的研究结果一致。

淀粉是种子萌发和随后生长的主要能源物质[31-32]，植株受到淹水胁迫后，体内淀粉储备量对其经受淹水胁迫后的存活和恢复生长非常重要[33]。ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(蛋白质点13)是在淀粉合成途径中起调控作用的主要酶[15]，本研究中该酶在淹水胁迫下表达丰度提高。另外，蛋白质点11也参与淀粉合成，具有磷酸转移酶活性，研究中表现为上调。淀粉合成相关的酶表达水平上升表明，淹水胁迫下玉米可能加强淀粉合成途径，从而有利于植株积累更多的能源物质。

渍涝胁迫导致玉米干物质的积累减慢，叶面积增长缓慢，叶绿素分解。为明确其具体的响应机制，本研究从蛋白质组学的方法，发现与光合作用、氨基酸代谢、蛋白质折叠相关的蛋白质被负调，而参与淀粉合成的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶表达上调，这可能是其一种适应机制。要回答此问题，还有待进一步研究。

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(责任编辑：常思敏)

Proteomic analysis of maize seedling leaves subjected to waterlogging stress

WANG Xiuling, DONG Pengfei, WANG Qun, LI Chaohai

(College of Agronomy, Henan Agricultural University; Zhengzhou 450002, China)

Two-dimensional electrophoresis (2-DE) technology were used to analyze the proteomic change of maize (ZeamaysL.) seedling leaves under waterlogging and normal conditions. Ten-day-old plants were subjected to waterlogging stress, and leaves were collected 72 hours after treatment. Then total proteins were extracted from leaf samples, separated by 2-DE, and visualized by staining with Coomassie Brilliant Blue. A total of 12 protein spots were differentially expressed in maize leaves in response to waterlogging stress, and 9 were successfully identified using matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-TOF MS) analysis. These proteins were involved in several cellular processes, including photosynthesis, amino acid metabolism, defense and stress and carbohydrate metabolism. And proteins associated with photosynthesis, protein folding and amino acid metabolism were down-regulated by waterlogging, while two proteins related to starch biosynthesis process were up-regulated. These results suggested that waterlogging-stress could hinder the photosynthesis, leading to the assimilation inhibited, and biomass accumulation slowed, at the same time, maize might enhance the starch biosynthesis process to increase the torlerance to waterlogging. The maize adaptation to waterlogging was regulated by a complex network, multiple proteins of different metabolic pathways might participate in this process.

maize; leaf; waterlogging; proteomics

2015-06-28

国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-02-19)

王秀玲(1989-)，女，河南林州人，硕士研究生，主要从事作物生理生态研究。

李潮海(1956-)，男，河南巩义人，教授，博士研究生导师。

1000-2340(2015)05-0608-08

S 513

A