农业生物技术学报

作者：裘劼人, 柴伟国, 周历萍, 王淑珍

单位：杭州市农业科学研究院 生物技术研究所,杭州 310024

关键词：草莓,雌蕊,蛋白质组学,数据依赖性采集(DDA),非数据依赖性采集(DIA),过氧化物酶,甲基转移酶,

基金：杭州市农业科研自主申报项目(20191203B53);浙江省基础公益研究计划(LGN18C130002);杭州市农科院科技创新基金(2020HNCT-21)

研究雌蕊发育进程对育种具有重要意义。蛋白质组学技术是强有力的系统生物学研究工具,目前草莓(Fragaria ananassa)雌蕊发育方面的蛋白质组学研究尚未见报道。为筛选适宜草莓雌蕊大规模蛋白质组学分析的方法,本研究采用数据依赖性采集(data-dependent acquisition, DDA)和非数据依赖性采集(data-independent acquisition, DIA)技术对小蕾期、初绽期和盛开期3个发育时期的草莓雌蕊进行非标记定量蛋白质组研究。从蛋白鉴定量、肽段离子峰强变异系数(coefficient of variation, CV)和数据缺失率3个方面评估两种技术的优劣。结果表明,DIA数据的覆盖度、重现性和准确度均高于DDA。DDA共鉴定到3 687个蛋白质,而DIA鉴定到5 341个蛋白质;DDA的3个时期肽段离子峰强平均CV值分别为28.4%、33.3%和28.4%,而DIA仅为10.4%、10.9%和11.9%;DDA的3个时期组内数据缺失率分别为12.4%、13.0%、13.9%,而DIA为2.7%、2.2%、3.4%。对DIA筛选到的差异表达蛋白(differentially expressed proteins, DEPs)进行基因本体(Gene Ontology, GO)功能注释,小蕾期和初绽期的DEPs主要注释到有丝分裂、甲基化和次生代谢物合成等过程;而初绽期和盛开期的DEPs则注释到能量代谢、光合作用和初级代谢等过程;KEGG富集分析显示,过氧化物酶4 (peroxidase 4, POD4)等多个过氧化物酶参与了木质素合成,其表达量随花的发育进程而上升。对甲基化相关蛋白进一步分析,挖掘到开花调控相关的精氨酸N-甲基转移酶5 (protein arginine methyltransferase 5, PRMT5)、转座子沉默相关的DNA (胞嘧啶5)-甲基转移酶3 (DNA (cytosine 5)-methyltransferase 3, CMT3)和香气物质合成相关的苔黑酚O-甲基转移酶(orcinol O-methyltransferase, OOMT)等多个具有重要生理功能的蛋白质。并且PRMT5、CMT3和POD4等重要蛋白质仅在DIA数据鉴定到,进一步证明了DIA相对DDA的优越性。本研究发现DIA为草莓雌蕊大规模蛋白质组学分析的较优方法,并初步探索了小蕾期、初绽期和盛开期3个发育时期的雌蕊蛋白表达水平变化,可为草莓雌蕊发育进程的机理研究提供基础资料。

来源：2020年第8期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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