第二节
植原体蛋白质组学

植原体无细胞壁，是引起植物病害的一类重要病原体，长期以来给经济作物造成了巨大损失。自从植原体基因组序列测定完成后，从整体水平上研究植原体的生长代谢过程便显得举足轻重，而其蛋白质组学研究便是其中的一项重要内容。但是，植原体中缺乏许多重要代谢功能基因，侵染植物宿主后常引起宿主植物氨基酸生物合成、氧化磷酸化和ATP合酶的合成等过程发生变化。因而，利用蛋白质组学的研究手段分析植原体与植物相互作用的分子特性，是植原体致病机制研究的重要内容，对于挖掘、鉴定植物宿主对植原体的抗性和易感蛋白，培育优良经济作物具有重要意义。

一、桑树植原体蛋白质组学

黄化型矮缩病是植原体侵染桑树后引起的一种植物病害。利用鸟枪法（Shotgun）策略对引起桑树黄化型萎缩病的植原体的蛋白质组进行了分析。结合SDS-PAGE与毛细管液相色谱-串联质谱技术，鉴定了242种植原体蛋白质，其中包括参与氨基酸合成、细胞膜、能量代谢、核苷及核苷酸代谢等相关蛋白质。同时，还鉴定了76种假定蛋白或保守的假定蛋白，为更好地理解植原体生物过程的功能和机制奠定了基础。此外，结合蛋白质双向凝胶电泳和质谱技术，利用差异蛋白质组学策略研究了桑树受植原体侵染后叶片蛋白表达谱的变化。共检测到500多个叶片可溶性蛋白，发现有37个蛋白点差异表达，其中18个呈现下调，19个呈现上调。质谱分析共鉴定出18个蛋白点，代表了15种不同的蛋白。被鉴定的蛋白包括Rubisco大亚基、景天庚酮糖-1，7-二磷酸酶及Rubisco活化酶等，涉及光合作用、氨基酸代谢、信号转导及调控、防御应答、转录等多个生理过程。该系统性的研究为从分子水平上揭示桑萎缩病的发生机制提供了理论基础。

二、泡桐丛枝病植原体蛋白质组学

由植原体侵染所引起的丛枝病是泡桐树分布最广泛的一种病害，它可以直接导致泡桐的死亡，从而造成严重的经济损失。河南农业大学泡桐研究学者范国强教授课题组对泡桐丛枝病发生过程中的蛋白质组学进行了系统研究，利用iTRAQ技术比较了健康泡桐和植原体侵染泡桐（包括甲基磺酸甲酯处理组和未处理组）的蛋白质表达谱。共鉴定出2 358个蛋白质，发现甲基磺酸甲酯上调的许多蛋白参与了光合作用和核糖体代谢途径。通过比较分析，发现了36种植原体感染相关蛋白；在泡桐响应植原体侵染及恢复的过程中，糖和能量代谢受到抑制，且蛋白合成及降解过程受限。2018年，该课题组发现毛泡桐感染泡桐丛枝病过程中，与光合作用相关的蛋白受到影响，钙调蛋白（CaM）在植原体与毛泡桐的相互作用过程中发挥作用。2019年，该课题组首次利用基于质谱的高通量蛋白质组学和修饰组学对植原体侵染的毛泡桐幼苗进行了研究，发现乙酰化的发生使得一些催化叶绿素和淀粉合成的酶活性受到明显抑制，揭示了泡桐树发病过程中叶片黄化等表型的分子机制。该研究从蛋白质翻译后修饰的角度阐述丛枝病的发生机制，为木本科植物和病原菌相互作用领域的研究提供了很好的借鉴。

三、枣植原体蛋白质组学

植原体侵染枣树后，枣树的光合作用和碳水化合物代谢等过程均会受到影响。采用对植原体侵染枣树后的37周和48周的总蛋白进行iTRAQ分析，获得了植原体侵染枣树后的蛋白质谱，并与转录组进行关联分析。蛋白质组分析发现，植原体侵染枣树37周后，观察到289个差异表达蛋白，上调的蛋白主要参与茉莉酸诱导蛋白、类黄酮生物合成和苯丙氨酸代谢。关联分析发现14个差异表达基因/差异表达蛋白表现相互类似的表达趋势，其中大多数都参与了类黄酮的生物合成、苯丙氨酸的代谢和苯丙素的生物合成；植原体侵染枣树48周后，鉴定了753个差异表达蛋白，其中参与碳代谢、氨基酸的生物合成以及光合生物体的碳固定的蛋白显著下调。同时，类似表达趋势的98个差异表达基因/差异表达蛋白在相关分析中参与到碳代谢、光合生物体的碳固定和光合作用。该研究为植原体致病机制的发现和培育抗病品种等奠定良好的基础，也为科学合理防治植原体的侵染提供了新的手段和技术支持。 FQUeSZM15QaRQbCHMsmt825eF76fpBXXsHUI9XKk46nSQyPrXqc7XxFPeXtPsTDC