張輝，白晨，王華忠，張惠忠，李曉東，付增娟，趙尚敏，鄂圓圓，張自強，王良

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，北京100081；2.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，呼和浩特010031；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜所，哈爾濱150080）

甜菜蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展

張輝1，2，白晨2*，王華忠3*，張惠忠2，李曉東2，付增娟2，趙尚敏2，鄂圓圓2，張自強2，王良2

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，北京100081；2.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，呼和浩特010031；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜所，哈爾濱150080）

概述了蛋白質(zhì)組學(xué)的概念及研究方法，介紹了近年來甜菜不同領(lǐng)域蛋白質(zhì)組學(xué)的研究應(yīng)用進(jìn)展，同時對蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

甜菜；蛋白組學(xué)；分子育種

甜菜是糖料作物之一，也可作為能源物質(zhì)，可以生產(chǎn)氫氣和乙醇[1]。甜菜是二年生常異花授粉作物，育種周期較長，而且甜菜的綜合性狀比較復(fù)雜，因此育種程序繁瑣，較長時間才能育出符合要求的品種。目前分子輔助育種已經(jīng)成為育種工作中必不可少的手段。在甜菜上也開展了很多分子輔助育種相關(guān)工作。蛋白質(zhì)組（Proteome）是指一個基因組，或一個細(xì)胞、組織中轉(zhuǎn)錄翻譯表達(dá)的所有蛋白質(zhì)[2]。蛋白質(zhì)組的研究內(nèi)容是所有的蛋白質(zhì)，而這些蛋白質(zhì)是隨著組織、器官甚至環(huán)境的變化而改變。蛋白質(zhì)組學(xué)可以用來比較不同環(huán)境條件下的蛋白質(zhì)組的變化[3-5]。一個蛋白質(zhì)組并不對等著一個基因組的直接產(chǎn)物，因為蛋白質(zhì)是在基因表達(dá)、轉(zhuǎn)錄、翻譯合成后還包括蛋白質(zhì)修飾等過程。因此，蛋白質(zhì)組中所轉(zhuǎn)錄翻譯表達(dá)的蛋白質(zhì)數(shù)目是可以超過基因組大小的數(shù)目的。蛋白質(zhì)組學(xué)研究內(nèi)容目標(biāo)在于闡明生物體全部蛋白質(zhì)的表達(dá)及功能模式，研究內(nèi)容包括蛋白質(zhì)表達(dá)的鑒定、修飾形式、結(jié)構(gòu)差異、功能變化和蛋白間的相互作用等[6-7]。目前，蛋白質(zhì)組學(xué)研究已經(jīng)從早期的利用雙向電泳和凝膠蛋白鑒定蛋白質(zhì)擴展到開發(fā)研究蛋白質(zhì)的各個方面，如蛋白質(zhì)相互作用、翻譯后修飾、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)胞內(nèi)移位等，現(xiàn)在可以把蛋白質(zhì)組學(xué)研究看作是大規(guī)模研究蛋白質(zhì)各種相關(guān)問題的學(xué)科。國內(nèi)科研人員在甜菜分子水平的研究工作有所進(jìn)展，國內(nèi)外對甜菜蛋白組學(xué)也有相關(guān)的報道，本文概述了蛋白組學(xué)的研究方法及近年來甜菜蛋白組學(xué)相關(guān)的研究進(jìn)展情況，為相關(guān)研究提供參考。

1 蛋白組學(xué)研究相關(guān)技術(shù)

1.1 樣品制備

一般培養(yǎng)的動物組織細(xì)胞由于沒有細(xì)胞壁，所以可以將細(xì)胞收集下來，直接加入樣品裂解液提取總蛋白質(zhì)。從動物或植物組織里提取總蛋白質(zhì)，沒有一種通用的程序，但一般的提取原則基本是相同的。植物葉片總蛋白的提取方法一般是三氯乙酸-丙酮沉淀法和超速離心法。蛋白質(zhì)定量目前所使用的分光光度法是依靠考馬斯亮藍(lán)結(jié)合或蛋白質(zhì)催化的二價銅離子被還原成一價銅離子的反應(yīng)。目前有雙向電泳蛋白定量試劑盒用于較精確的測定蛋白質(zhì)濃度，并且可以在定量蛋白質(zhì)的同時，將一些干擾物質(zhì)去除。

1.2 蛋白分離技術(shù)

目前用于蛋白質(zhì)分離提取的主要方法一般有一維凝膠電泳（one-dimensional gel electrophoretic，1-DE）和高效液相色譜法、二維（雙向）凝膠電泳（two-dimensional gel electrophoretic，2-DE）等。一維凝膠電泳是按蛋白質(zhì)的大小將蛋白質(zhì)分離開。該方法成本較低，但是分離上存在很多限制，例如：對于疏水性與膜蛋白之溶解度限制大、對于堿性或酸性蛋白質(zhì)難以有效分離、低的敏感度與難以定量、無法自動操作等。高效液相色譜法也被廣泛地用于蛋白質(zhì)的分離和檢測，其具有分析速度快、靈敏度高、方法靈活等優(yōu)點。雙向電泳由O’Farrel在1975年首次建立，是一種分析細(xì)胞、組織或其他生物樣本中提取的蛋白混合物的有效方法，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[8]。雙向電泳技術(shù)可以同時分離數(shù)千種蛋白質(zhì)，并且也可以檢測基因表達(dá)翻譯后以及翻譯過程中的蛋白質(zhì)修飾，這些修飾的變化過程是沒有辦法通過基因組序列分析預(yù)測的。蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在諸多領(lǐng)域，如蛋白組分析、新藥開發(fā)、純度檢測、細(xì)胞鑒定及微量蛋白純化等領(lǐng)域。

1.3 膠上蛋白質(zhì)檢測方法

凝膠上的蛋白質(zhì)檢測常用的方法有考馬斯亮藍(lán)染色、銀染、負(fù)染、熒光標(biāo)記、同位素標(biāo)記等。其中銀染是非放射性染色方法中靈敏度最好的，其靈敏度可達(dá)200pg。負(fù)染是一種可逆染色方法，有銅染、鋅-咪唑等，其靈敏度可達(dá)50ng，高于考染低于銀染，準(zhǔn)備從膠上回收蛋白可選用此方法。熒光標(biāo)記利用丙基Cy3和甲基Cy5兩種染料分別對不同蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行熒光標(biāo)記，并在一塊2-D膠上同步運行，由于兩種修飾后的染料激發(fā)波長的差異，在同一塊膠上可以利用兩個波長范圍進(jìn)行掃描，并可得到兩個樣品的差異，靈敏度比銀染要高3～30倍。另一熒光染料是SYPRO Ruby，它是基于釕的金屬螯和染料，靈敏度為0.25～1ng。同位素標(biāo)記相對和絕對定量技術(shù)是近年來開發(fā)的一種新的蛋白質(zhì)組學(xué)定量研究技術(shù)。結(jié)合非凝膠串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，可對細(xì)胞器、細(xì)胞裂解液、復(fù)雜樣本等進(jìn)行相對和絕對定量研究，具有較好的定量效果和較高的重復(fù)性，并且可對4種不同樣本同時進(jìn)行定量分析。

1.4 質(zhì)譜技術(shù)

質(zhì)譜技術(shù)是近年來蛋白質(zhì)組學(xué)研究最重要的技術(shù)之一，其基本原理是在樣品分子離子化后，利用不同離子間的核質(zhì)比（m/z）差異來分離并確定分子量。歷史上第一臺質(zhì)譜儀是英國科學(xué)家弗朗西斯·阿斯頓于1919年制成的。目前常用的質(zhì)譜技術(shù)有液質(zhì)聯(lián)用（LC-MS）、質(zhì)譜/質(zhì)譜串聯(lián)（MALDI-TOF/TOF）、基質(zhì)輔助激光解吸及電離飛行時間質(zhì)譜分析法（MALDI-TOF-MS）和電噴霧離子化串聯(lián)質(zhì)譜分析法（ESIMS/MS）。MALDI-TOFMS質(zhì)譜技術(shù)易于操作，有利于高通量蛋白質(zhì)分析，該方法的分辨率和靈敏度比較高，較適于測定肽相對分子質(zhì)量；而ESIMS/MS技術(shù)更適于測定肽序列。

1.5 鑒定技術(shù)

質(zhì)譜技術(shù)最終測試所得結(jié)果是通過蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫、高通量質(zhì)譜分析軟件以及生物學(xué)信息學(xué)的方法來對蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定的。進(jìn)而獲得蛋白質(zhì)的一級及二級結(jié)構(gòu)，從而獲得蛋白質(zhì)相關(guān)的信息。生物信息學(xué)是蛋白質(zhì)組研究的重要支撐，一些生物信息學(xué)研究機構(gòu)是利用收集整理的生物實驗所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，建立不同類型的生物信息數(shù)據(jù)庫，以供科研人員查詢利用。目前，最常用的數(shù)據(jù)庫為NCBI數(shù)據(jù)庫，NCBI數(shù)據(jù)庫是全世界范圍最有影響的生物學(xué)網(wǎng)站之一，它是提供綜合、混合數(shù)據(jù)庫的蛋白質(zhì)和核酸數(shù)據(jù)庫。NCBI關(guān)于甜菜蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫中包括：蛋白質(zhì)保守區(qū)域有2個，測序的蛋白質(zhì)序列有39301條，實驗測定的大生物分子的結(jié)構(gòu)9個。其中測定的蛋白質(zhì)序列中與抗性相關(guān)的蛋白序列有642條，其中叢根病抗性有關(guān)的蛋白序列63條，與育性相關(guān)的蛋白序列161條，與耐鹽性相關(guān)的蛋白序列152條。并且NCBI可對全球分子數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)進(jìn)行檢索、搜索和分析。蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（Swiss-Prot）也是一個比較常用的數(shù)據(jù)庫，它目標(biāo)在于提供高水平的注釋（例如描述蛋白質(zhì)的作用域結(jié)構(gòu)、功能、突變體、翻譯后修飾等），以及最低水平的冗余及其他數(shù)據(jù)庫的整合。

2 甜菜蛋白質(zhì)組學(xué)研究

2.1 甜菜育性相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)研究

雜種優(yōu)勢是生物界存在的一種普遍現(xiàn)象，因此在育種工作中利用雜種優(yōu)勢獲得優(yōu)異的品種、種質(zhì)資源是育種工作者最常用的方法。目前一些重要的農(nóng)作物如玉米、高粱、水稻、茄子、番茄、青椒、向日葵、油菜等在生產(chǎn)中都有雜種一代的利用。甜菜是重要的糖料作物，目前生產(chǎn)上使用的大部分品種也是雜交種。甜菜是無限花序作物，花器較小，去雄較困難。因此目前生產(chǎn)上都是利用雄性不育系來選育雜交品種。對甜菜雄性不育的機制研究也一直是科研工作者的重要研究內(nèi)容之一。

王華忠對不育系及其保持系的花藥、花粉、雌蕊的生物學(xué)特性及發(fā)育過程進(jìn)行了比較分析。發(fā)現(xiàn)不育系花藥和花粉的形態(tài)與細(xì)胞明顯異常。通過間接酶聯(lián)免疫（ELISA）檢測技術(shù)，對營養(yǎng)生長期和生殖生長期的功能葉片和花蕾中4大類內(nèi)源激素含量和比值進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)保持系與不育系間也存在顯著差異[9]。施真等以甜菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系DY5-CMS及其保持系DY5-O為材料，通過PCR及直接測序等方法，對甜菜線粒體atp6基因轉(zhuǎn)錄本的RNA編輯位點進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)atp6基因轉(zhuǎn)錄本的保守區(qū)域有8個編輯位點，通過分析可以發(fā)現(xiàn)atp6基因的RNA編輯有著改變蛋白質(zhì)疏水性的作用，同時它能增加物種間的保守性[10]。此外，王有昭等針對國內(nèi)55種主要品系甜菜的細(xì)胞質(zhì)多樣性利用VNTR和PCR-RFLP方法進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)我國甜菜品系細(xì)胞質(zhì)不育型過于單一化，幾乎都屬于Owen型不育系，我國選育的保持系的細(xì)胞質(zhì)中一些材料混有恢復(fù)系細(xì)胞質(zhì)，此研究為以后育種方面的品系選擇提供了依據(jù)[11]。

曹洪祥利用蛋白質(zhì)組學(xué)對M14和栽培品種進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)在栽培甜菜中缺失而在甜菜M14中特異表達(dá)的蛋白質(zhì)點18個，只在栽培甜菜中表達(dá)的蛋白質(zhì)點5個，對96個差異表達(dá)的蛋白點進(jìn)行質(zhì)譜分析，鑒定到72個蛋白。這些蛋白質(zhì)分別屬于代謝、能量、蛋白質(zhì)合成、脅迫和防御等相關(guān)蛋白[12]。牛佳等利用2-DE與MALDI-TOF-MS的技術(shù)對甜菜質(zhì)核互作型雄性不育系DY5-CMS及同型保持系DY5-O花粉發(fā)育的不同階段及花期葉片蛋白差異表達(dá)進(jìn)行了研究，揭示了Owen型甜菜不育系材料與保持系材料葉片及花蕾不同發(fā)育時期的蛋白表達(dá)差異。研究發(fā)現(xiàn)了在雄蕊原基分化期花蕾中有6個與育性相關(guān)的差異蛋白，而在四分體時期，鑒定發(fā)現(xiàn)3個分別在三羧酸循環(huán)、細(xì)胞周期調(diào)控和過氧化氫酶的清除過程中起著非常重要作用的蛋白；單核時期的比較分析，找到7個與雄性不育有關(guān)的蛋白，其中有5個蛋白還與植物光合作用有關(guān)[13]。國外科研人員也對甜菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育和保持系進(jìn)行了大量研究工作，Weso?owski等利用蛋白質(zhì)組學(xué)的方法對細(xì)胞質(zhì)雄性不育系和保持系的線粒體的差異蛋白進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)育性的變化與ATPase有關(guān)[14]。

2.2 甜菜抗旱性相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)研究

甜菜干旱是限制甜菜產(chǎn)量的主要因素之一。分子輔助育種（MAS）候選基因的鑒定可以大大增加抗旱育種效率。干旱條件誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)組的變化可以推測出相關(guān)的重要基因。Hajheidari M等對兩種不同遺傳背景基因型的甜菜（7112和7219）進(jìn)行田間栽培，在四葉期開始進(jìn)行水分虧缺處理。在播種后157d，從澆水和干旱脅迫的材料中進(jìn)行葉片樣本收集，并進(jìn)行植物蛋白提取、測量地上部生物量和葉片相對含水量。對葉片蛋白誘導(dǎo)的變化通過二維凝膠電泳進(jìn)行了研究和定量分析，并使用圖像分析軟件分析。重復(fù)性檢測和分析出500個蛋白點，其中79個蛋白點在干旱脅迫下表現(xiàn)出顯著的變化。某些蛋白質(zhì)在干旱條件下表現(xiàn)出基因型特定的上調(diào)或下調(diào)模式。20個蛋白點進(jìn)行了液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）分析，其中11個蛋白質(zhì)鑒定具有氧化應(yīng)激，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和分子伴侶活性[15]。Rajabi A等在2004年在充分灌溉與限制灌水條件下，選擇了以前的甜菜蛋白質(zhì)組學(xué)研究中報道的與抗旱性相關(guān)的兩個候選基因：2-cysteine Peroxiredoxin（2-Cys Prx）和核苷二磷酸激酶（NDPK），采用半定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）的表達(dá)分析表明，在這個為期兩年的實地研究中基因型的干旱反應(yīng)與2-Cys Prx基因型表達(dá)水平的差異是一致的，在候選基因的轉(zhuǎn)錄本豐度存在基因型差異[16]。Yongxue Zhang等概述了組學(xué)研究（基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組）對甜菜抗逆育種的輔助作用，尤其指出結(jié)合單體附加系所發(fā)現(xiàn)的一些甜菜抗逆方面的新特性，以期為育種工作服務(wù)[17]。

2.3 甜菜抗鹽性相關(guān)蛋白組研究

甜菜是二倍體作物，共有2n=18條染色體[18]，被歸為耐鹽作物的一種[19]。甜菜單體附加系是一個獨特的品系。在不同鹽脅迫條件下對甜菜單體附加系材料M14的抗鹽性研究中，Li H等采用iTRAQ二維LC-MS/MS定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)其膜蛋白質(zhì)組的變化，鑒定了274個蛋白質(zhì)，主要是膜蛋白，其中50種蛋白質(zhì)表現(xiàn)出差異蛋白質(zhì)水平的變化，40種蛋白表達(dá)上調(diào)和10種蛋白表達(dá)下調(diào)；Yang L等也用定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，采用雙向電泳進(jìn)行總蛋白質(zhì)分離，在葉片中鑒定了代表67個特異蛋白的86個蛋白點，在塊根中鑒定了代表22個特異蛋白的22個蛋白點，在葉片和根部分別鑒定出75和43個差異表達(dá)蛋白質(zhì)。這些蛋白主要參與運輸（17%）、代謝（16%）、蛋白質(zhì)合成（15%）、光合作用（13%）、蛋白質(zhì)折疊與降解（9%）、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（6%）、脅迫與防御（6%）、能源（6%）和細(xì)胞結(jié)構(gòu)（2%）等。結(jié)果表明，膜蛋白有助于M14的耐鹽性[17，20-20]。Yu B等利用定量蛋白組學(xué)和磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)的方法對單體附加系M14進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)189個蛋白表現(xiàn)出顯著的變化，在鹽脅迫下的磷酸化水平發(fā)生變化，發(fā)現(xiàn)幾個信號元件與鹽脅迫有關(guān)，15個差異蛋白在轉(zhuǎn)錄水平參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程[22]。Pi Z等通過鉀缺乏的脅迫處理，對脅迫前后的糖用甜菜的蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)27個蛋白質(zhì)發(fā)生明顯的變化，在某些方面一些元素能夠恢復(fù)由于缺鉀對蛋白水平的損害，但不能代替鉀作為一種必需的營養(yǎng)素[23]。

2.4 甜菜抗病性相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)研究

盡管植物細(xì)胞具有高度的可塑性，植物只有在非常具體的生物和非生物脅迫下發(fā)展增生，如當(dāng)暴露于病原體如甜菜曲頂病毒（BCTV）。Katherine等的研究發(fā)現(xiàn)BCTV的C4蛋白是足以誘導(dǎo)增生改變擬南芥發(fā)育。這表明C4蛋白與擬南芥的蓬松狀的蛋白激酶atsk21和23相互作用，是激素油菜素內(nèi)酯（BR）信號負(fù)性調(diào)節(jié)子。他們利用酵母雙雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)，C4蛋白與其他5個atsk家庭成員相互作用，類似由C4蛋白誘導(dǎo)增生。發(fā)現(xiàn)C4蛋白的ser49殘基是C4功能的關(guān)鍵。結(jié)果表明，血漿膜相關(guān)交互選擇，多atsks與C4相互作用促進(jìn)其自身磷酸化和激活細(xì)胞周期調(diào)控[24]。叢根病是甜菜生產(chǎn)中的重要病害，能導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)，叢根病抗性研究一直也是甜菜學(xué)科的重要研究內(nèi)容。吳則東等概述了甜菜叢根病壞死黃脈病毒（BNYVV）基因組的結(jié)構(gòu)以及不同RNA編碼蛋白質(zhì)的功能作用，RNA1編碼的P237蛋白質(zhì)、RNA2編碼的6種蛋白質(zhì)、導(dǎo)致甜菜根重嚴(yán)重減產(chǎn)的RNA3編碼的P25蛋白質(zhì)、RNA4編碼的P31的功能作用，揭示部分地區(qū)特有的RNA5結(jié)構(gòu)[25]。于嘉林等對內(nèi)蒙地區(qū)BNYVV分離物的CP基因和54kDa通讀區(qū)片段進(jìn)行拼接，構(gòu)建了BNYVV 75kDa通讀蛋白基因。與野生型相比，這些基因只有4個核苷酸發(fā)生了改變，對應(yīng)地兩個氨基酸也發(fā)生了改變。將75kDa通讀蛋白基因和54kDa片段分別克隆到溫度誘導(dǎo)型原核表達(dá)載體pJW2上，構(gòu)建了這兩個基因的原核表達(dá)載體。結(jié)果，75kDa通讀蛋白基因在E.coli BL21（DE3）中經(jīng)溫度（42℃）誘導(dǎo)后可特異地表達(dá)75kDa蛋白和兩種小蛋白，其中54kDa片段只表達(dá)出37kDa的蛋白[26]。

2.5 甜菜種子活力相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)研究

Catusse J等利用比較蛋白組學(xué)對經(jīng)水合和時效處理后不同生長活力的甜菜種子進(jìn)行了分析，比較了不同種子樣品的蛋白質(zhì)表達(dá)情況。結(jié)果表明在初期有18個蛋白質(zhì)表達(dá)量上調(diào)，但漸漸過程中表達(dá)量下調(diào)，后來又上調(diào)。這意味著這些蛋白質(zhì)在老化過程中表達(dá)是可逆的。其中11個蛋白質(zhì)在控制種子活力的初期和成熟期，蛋白點的量呈現(xiàn)增加和減少相反的反應(yīng)。結(jié)果表明幾種脂肪和淀粉的代謝途徑、蛋白質(zhì)合成和甲基化循環(huán)在種子活力中有著重要的作用。此外證實了乙醛酸異檸檬酸裂解酶、蛋白的合成、脫落酸信號通路可能對種子活力有很大影響[27]。

3 展望

生命體的表達(dá)過程就是一個從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)的過程。生命體最終的體現(xiàn)就是通過蛋白質(zhì)來實現(xiàn)各項功能。蛋白質(zhì)組學(xué)研究是反向研究生命體的表達(dá)，通過研究蛋白質(zhì)的表現(xiàn)來推斷基因上的差異，從而更準(zhǔn)確地研究生命體的一些變化。近年來蛋白質(zhì)組研究已被應(yīng)用到各種生命科學(xué)領(lǐng)域，如細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等。對于一些生命表達(dá)現(xiàn)象如蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、細(xì)胞的分化以及信號的傳導(dǎo)等也有所涉及。在醫(yī)療方面蛋白組研究也是尋找疾病分子標(biāo)記以及藥物靶標(biāo)重要的方法。植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在很多作物，如甘藍(lán)、棉花、白菜、玉米、水稻、甜瓜等。在甜菜上也開展了各個方向的研究。甜菜已經(jīng)于2014年完成了全基因組測序，基于轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)和注釋的序列同源性的基礎(chǔ)上，共預(yù)測了27421個蛋白質(zhì)編碼基因[28]。從而能為后基因組學(xué)研究提供必要的基礎(chǔ)，從更多方面揭示甜菜及各種作物在不同環(huán)境條件的各種反應(yīng)，更有效地為科研工作提供理論依據(jù)和參考。近年來各種組學(xué)研究正廣泛地開展著，蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)是新興的后基因組時代組學(xué)技術(shù)[29]。蛋白質(zhì)組學(xué)與其它學(xué)科研究的交叉也變得日益顯著和重要。預(yù)期，蛋白質(zhì)組學(xué)與其它組學(xué)研究如基因組學(xué)，轉(zhuǎn)錄組學(xué)等領(lǐng)域的交叉，以生物信息學(xué)為輔助學(xué)科，所呈現(xiàn)出的系統(tǒng)生物學(xué)（System Biology）研究模式，將成為未來生命科學(xué)令人激動的最新前沿研究。

[1]Dhar,B.R,Elbeshbishy,E,Hafez,H,Lee,H.S.Hydrogen production from sugar beet juice using an integrated biohydrogen process of dark fermentation and microbial electrolysis cell[J].Bioresour Technol.,2015,198:223-230.

[2]Swinbanks,D.Government backs proteome proposal[J].Nature,1995,378:653.

[3]Draycott,A.P.Sugar Beet[M].Oxford:Blackwell,2006.

[4]Benoit,I,Zhou,M,VivasDuarte,A,et al.Spatial differentiation of gene expression in Aspergillus niger colony grown for sugar beet pulp utilization[R].Sci Rep.,2015,5:13592.

[5]Liu,H,Wang,Q,Yu,M,Zhang,Y.Transgenic salt-tolerant sugar beet(Beta vulgaris L)constitutively expressing an Arabidopsis thaliana vacuolar Na/H antiporter gene,AtNHX3,accumulates more soluble sugar but less salt in storage roots[J].Plant Cell Environ. 2008,31,1325-1334.

[6]Liebler D C.Introduction to Proteomics:Tools for the new biology[M].New Jersey:Humana Press,2002.

[7]曾嶸，夏其昌.蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展與趨勢[J].中國科學(xué)院院刊，2002，17（3）：49-51.

[8]Dubrova IuE.Use of methods of 2-dimensional electrophoresis in population genetics[J].Genetika.,1983 Mar,19(3):345-52.

[9]王華忠.單胚甜菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育遺傳機制及其利用研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2007.

[10]施真，程大友，羅成飛，等.甜菜線粒體atp6基因轉(zhuǎn)錄本的RNA編輯位點研究[J].分子植物育種，2012，10（4）：428-432.

[11]王有昭，程大友.中國甜菜主要品系細(xì)胞質(zhì)育性相關(guān)片段的分子差異[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

[12]曹洪祥.甜菜M14品系花器器官特異表達(dá)蛋白質(zhì)的研究[D].哈爾濱：黑龍江大學(xué)，2009.

[13]牛佳，程大友.甜菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系及其保持系花期蛋白差異表達(dá)分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

[14]W Weso?owski,M Szklarczyk,M Szalonek,J S?owińska.Analysis of the mitochondrial proteome in cytoplasmic male-sterile and male-fertile beets[J].Journal of Proteomics,2015,119:61-74.

[15]Hajheidari M,Abdollahian-Noghabi M.Proteome analysis of sugar beet leaves under drought stress[J].Proteomics,2005,5(4): 950-960.

[16]Rajabi A,Ranji Z.A preliminary study on genotypic differences in transcript abundance of drought-responsive genes in sugar beet[J]. Pak J Biol Sci.,2007,10(20):3599-3605.

[17]Yongxue Zhang,Jingdong Nan,and Bing Yu.OMICS Technologies and Applications in Sugar Beet[J].Front Plant Sci.,2016; 7(Pt A):900.

[18]Dalke,L,Filutowicz,A,Pawelska-Koziuska,K.Results of investigations on hybrids between tetraploid monogerm sugar beet and Beta corolliftora 2n-36[J].Biul.Inst.Hod.Aklim.Rosl.,1971,6:3-7.

[19]Fernandez-Garcia,N,Hernandez,M,Casado-vela,J.,et al.Changes to the proteome and targeted metabolites of xylem sap in Brassica oleracea in response to salt stress[J].Plant Cell Environ.,2011,34(5):821-836.

[20]Li H,Pan Y.Salt stress response of membrane proteome of sugar beet monosomic addition line M14[J].J Proteomics,2015, 127(Pt A):18-33.

[21]Yang L,Zhang Y.Proteomic analysis of salt tolerance in sugar beet monosomic addition line M14[J].J Proteome Res.,2013,12(11): 4931-4950.

[22]Yu B,Li J,Koh J.Quantitative proteomics and phosphoproteomics of sugar beet monosomic addition line M14 in response to salt stress[J].J Proteomics,2016,143:286-97.

[23]Pi Z,Stevanato P,Sun F.Proteomic changes induced by potassium deficiency and potassium substitution by sodium in sugar beet[J]. Journal of Plant Research,2016,129(3):527-538.

[24]Katherine Mills-Lujan,David L.Andrews.The Roles of Phosphorylation and SHAGGY-Like Protein Kinases in Geminivirus C4 Protein Induced Hyperplasia[J].PLOS ONE,2015,10(3):1681-1691

[25]吳則東，張文彬，王華忠.甜菜叢根病研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2012，28(16)：131-137.

[26]于嘉林，李大偉，劉儀.甜菜壞死黃脈病毒75kDa通讀蛋白基因構(gòu)建與表達(dá)[J].生物工程學(xué)報，1995（1）：6-12.

[27]Catusse J,Meinhard J.Proteomics reveals potential biomarkers of seed vigor in sugar beet[J].Proteomics,2011,11(9):1569-1580.

[28]Dohm,J.C,Minoche,A.E,Holtgr?we,D.,et al.The genome of the recently domesticated crop plant sugar beet(Beta vulgaris)[J]. Nature.,2014,505(7484):546-549.

[29]Dunajska-Ordak,K,Skorupa-Klaput,M,Kurnik,K,Tretyn,A,and Tyburski,J.Cloning and expression analysis of a gene encoding for ascorbate peroxidase and responsive to salt stress in Beet(Beta vulgaris)[J].Plant Mol.Biol.Rep.,2013,32(1):162-175.

Research Progress of Proteomics in Sugar Beet

ZHANG Hui1,2,BAI Chen2*,WANG Hua-zhong3*,ZHANG Hui-zhong2,LI Xiao-dong2,FU Zeng-juan2,et al
(1.Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081;2.Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Hohhot 010031;3.Institute of Sugarbeet,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150080)

This paper summarizes the concept and research methods of proteomics,also introduces situation of sugar beet proteomics study in recent years and the prospects of plant proteomics.

sugar beet;proteomics;molecular breeding

S566.3

B

1007－2624（2017）02－0058－05

10.13570/j.cnki.scc.2017.02.020

2016-11-08

內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金（2016MS0374）。

張輝（1985-），男，河北滄州人，助理研究員，在讀博士，研究方向：甜菜遺傳育種。E-mail：zhanghui_lxx@163.com

白晨（1959-），男，研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事甜菜遺傳育種及分子育種。E-mail：nmgnkybc@163.com

王華忠（1957-），男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事甜菜遺傳育種與種質(zhì)資源創(chuàng)新。E-mail：wwhhzz0451@163.com