植物蛋白质组学研究若干重要进展.pdf

植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2009, 44 (4): 410­425, w w w .
doi: .1674-
.特邀综述.
植物蛋白质组学研究若干重要进展
喻娟娟1, 戴绍军1, 2*
1 东北林业大学生命科学学院林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室, 哈尔滨 150040
2 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院, 哈尔滨 150080
摘要植物蛋白质组学近年来正从定性向精确定量蛋白质组学的方向发展。国际上近两年发表的约160篇研究论文报道了
利用不断改进的双向电泳结合生物质谱技术、多维蛋白质鉴定技术, 以及包括双向荧光差异凝胶电泳、15N体内代谢标记、同
位素标记的亲和标签、同位素标记相对和绝对定量等在内的第2代蛋白质组学技术, 对植物组织(器官)与细胞器、植物发育过
程和植物响应环境胁迫的蛋白质组特征, 以及植物蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用等方面的研究成果。该文对上述报道
进行总结, 综述了2007年以来植物蛋白质组学若干重要问题研究的新进展。
关键词发育, 植物, 翻译后修饰, 定量蛋白质组学, 胁迫
喻娟娟, 戴绍军(2009). 植物蛋白质组学研究若干重要进展. 植物学报 44, 410­425.
随着拟南芥(Arab idopsis thaliana)、水稻(Oryza 50 个物种, 研究内容也涉及方法学、亚细胞蛋白质
sativa)和杨树(Populus trichocarpa)等植物全基因组组、组织(器官)蛋白质组、植物响应胁迫蛋白质组、
序列测定的完成和基因组学研究的深入, 植物蛋白质翻译后修饰蛋白质组和相互作用蛋白质组等多个方
组学研究已成为后基因组时代的热点之一。虽然与面(表 1)。本文从上述几个方面综述了近两年来植物
人类和酵母蛋白质组学相比, 植物蛋白质组学起步较蛋白质组学的研究进展。
晚, 但是自 1997 年第 1 篇植物蛋白质组学文章发表
以来, 伴随着蛋白质组学技术体系的不断完善, 植物 1 方法学
蛋白质组学发展迅速。近年来, 以水稻和拟南芥等模
式植物为代表的多种植物组织(器官)的蛋白质表达谱将双向电泳(two-dimensional electrophoresis, 2-DE)
分析相继完成, 并且植物发育和生殖过程中不同阶段与质谱(mass spectrometry, MS)联用仍然是目前进
的蛋白质组变化, 以及此过程中植物响应各种环境因行植物蛋白质组学研究最常用的方法。同时, 在酵母
子的差异表达蛋白质组也被大量报道。每年都有近和哺乳动物中建立并迅速发展的第 2 代蛋白质组学
百篇研究论文和关于该年度植物蛋白质组学研究进技术, 如多维蛋白质鉴定技术(multidimensional pro-
展的综述性文章发表(Canovas et al., 2004; Rossignol tein identification technology, MudPIT)、双向荧光差
et al., 2006; Jorrin et al., 2007)。近两年, 国际上大异凝胶电泳(two-dimensional fluorescence difference
约发表了 160 篇植物蛋白质组学方面的研究论文和 gel electrophoresis, 2D-DIGE)、15N体内代谢标记(15N
50 多篇综述, 这些文章报道的物种除了拟南芥和水 metabolic labeling)、同位素标记的亲和标签(isotope-
稻以外, 还涉及以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、大 coded affinity tag, ICAT)、同位素标记相对和绝对定
麦(Hordeum vulgare)和大豆(Glycine max)等为主的近量(isobaric tags for relative and absolute protein
收稿日期: 2008-04-03; 接受日期: 2008-07-16
基金项目: 国家自然科学基金()、教育部新世纪优秀人才支持计划(-06-0327)和黑龙江省普通高等学校青
年学术骨干支持计划项目()
* 通讯作者。E-mail: daishaojun@
喻娟娟等: 植物蛋白质组学研究若干重要进展 411
quantitation, iTRAQ)和同位素标签定位细胞器蛋白质是目前最重要的蛋白质分离手段。1D SDS-PAGE仍
(localization anelle proteins by isotop