شیره آوند چوبی حاوی پروتئین در پنبه که به واکنش تنش محیطی و توسعه دیواره سلولی کمک می کن
چکیده
شیره آوند چوبی یک گیاه عمدتاً مسئول انتقال ملکول ها از سیستم ریشه زیرزمینی به بخش های بالای سطح زمین است. برای درک نقشی که ریشه ها در رشد و توسعه پنبه بازی میکنند ، مؤلفه های موجود در شیره آوند چوبی را باید توضیح دهیم. ما در مطالعه حاضر از رویکرد پروتئومیکز (پروتئین شناسی) HPLC ESI MS/MS تفنگ شکاری استفاده کرده ایم تا 455 پپتید را از شیره آوند چوبی گیاهان پنبه ای صحرایی در مرحله شکفتگی اوج (شکوفه دادن اوج) شناسایی کنیم. مشخص شد که 384 مورد (84.4 درصد) از این پپتیدها پروتئین های تراوشی هستند و 320 مورد (70.3 درصد) از آنها دارای عملکرد ملکولی خاص هستند. بر اساس تحلیل آنتولوژی ژن، 348 پپتید از لحاظ عملکرد ملکولی، فرآیند بیولوژیکی، و موضع یابی ملکولی توضیح داده شدند که بترتیب 46.9 و 45.1 درصد آنها مربوط به فعالیت تحریک کننده و فعالیت اجباری بودند. پیش بینی شد که بسیاری از پروتئین های موجود در شیره آوند چوبی در مراحل مختلفی از تمایز آوند چوبی درگیر هستند: از جمله متابولیسم دیواره سلولی، توسعه و الگوسازی دیواره سلولی ثانوی، و مرگ سلولی برنامه ریزی شده. شناسایی آنزیم های آبکافت نشاسته و قند نیشکر، اثر متقابل بین ریشه ها و بخش های بالای زمین جنبه متابولیسم کربوهیدرات را نشان داد. بسیاری از پروتئین های شناسایی شده در این مطالعه در مکانیزم های دفاعی درگیر هستند: از جمله پروتئین های بیماری زا مانند پروکسیدازها، کیتینازها، و پروتئین های شبه-جوانه ، پروتئازهای درگیر در مقاومت بیماری، و پروتئین های فیتو آلکسین فنیل پروپانوید مرتبط با ترکیب. قسمت کمی از پروتئین های علامت دهی شناسایی شده، پروتئین های آرابینو گالاکتان شبه-فاسیلین و کینازها بودند. نتایج مطالعه حاضر، بینش های مفیدی را برای مکانیزم های ارتباطی بین ریشه های پنبه و باقیمانده گیاه پنبه فراهم می سازد.
مقدمه
ریشه های نقش مهم و منحصر به فردی در گیاهان دارند. بعنوان مثال ریشه ها مسئول جذب و توزیع آب و مواد معدنی مغذی هستند که برای رشد و نموی گیاه ضروری هستند. ریشه ها همچنین مسئول محکم کردن گیاه در خاک هستند. مطالعات اخیر اثبات کرده اند که مجموعه ای از مواد آلی مانند پروتئین ها در ریشه ها ترکیب میشوند و این متابولیت ها سپس از طریق آوندهای بافت چوبی به بخش های بالایی گیاه منتقل میشوند. این متابولیت های منتقل شده شامل هورمون ها، اسیدهای آمینه، پروتئین ها، اولیگو ساکاریدها و پلی ساکاریدها هستند و ظاهراً عملکردهای مختلفی دارند (ساتوه 2006، آلوارز و همکارانش 2008، فلورل و همکارانش 2008، لیگات و همکارانش 2011).
اصلاح دیواره سلولی
چندین پروتئین شناسایی شده در شیره آوند چوبی پنبه از لحاظ کارکردی با متابولیسم دیواره سلولی همراه هستند (جدول 2، جدول S1 مکمل). بسیاری از این پروتئین ها هیدرولازهای گلیکوزیل هستند که در تجزیه دیواره سلولی دخیل هستند. پروتئین های شناسایی شده شامل بتا-گلیکوسیداز (خانواده GH 1)، اندو-1،4-بتا-گلوکاناز (خانواده GH 5)، اندو-1،3-بتا-گلوکاناز (خانواده GH 17)، پلی گالاکتوروناز (خانواده GH 28)، آلفا زیلوسیدازها (خانواده GH 31)، و آرابینو سیداز (خانواده GH 51) هستند. تشکیل دیواره سلولی ثانوی در عناصر نایی با تخریب همزمان دیواره های سلولی اصلی همراه است؛ این فرآیند با فعالیت بسیاری از آنزیم های فروسایی دیواره سلولی همراه است (دِمورا و همکارانش 2002).
Abstract
The xylem sap of a plant is primarily responsible for transporting molecules from the underground root system to the aboveground parts of the plant body. In order to understand the role that roots play in cotton growth and development, the components present in xylem sap must be elucidated. In this study, we used a shotgun HPLC-ESI-MS/MS proteomics approach to identify 455 peptides from the xylem sap of field-grown cotton plants at peak blooming stage. Of these peptides, 384 (84.4 %) were found to be secreted proteins and 320 (70.3 %) had special molecular functions. Based on Gene Ontology (GO) analysis, 348 peptides were annotated in terms of molecular function, biological process, and cellular localization, with 46.9 and 45.1 % being related to catalytic activity and binding activity, respectively. Many xylem sap-containing proteins were predicted to be involved in different phases of xylem differentiation including cell wall metabolism, secondary cell wall development and patterning, and programmed cell death. The identification of starch and sucrose hydrolyzing enzymes implicated the interaction between roots and aboveground parts on the aspect of carbohydrate metabolism. Many of the proteins identified in this study are involved in defense mechanisms including pathogenrelated proteins, such as peroxidases, chitinases, and germinlike proteins, proteases involved in disease resistance, and phytoalexin phenylpropanoid synthesis-related proteins. The majority of identified signaling proteins were fasciclin-like arabinogalactan proteins and kinases. The results of this study provide useful insight into the communication mechanisms between cotton roots and the rest of the cotton plant.
Introduction
Roots have unique and important roles in plants. For example, roots are responsible for obtaining, as well as distributing, water and mineral nutrients essential for plant growth and development. Roots are also responsible for anchoring the plant in the soil. Recent studies have demonstrated that an assortment of organic matter, including proteins, is synthesized in the roots and that these metabolites are then transported to the upper parts of the plant through the xylem vessels. These transported metabolites include hormones, amino acids, proteins, and both oligo- and polysaccharides and they have been shown to perform a variety of different functions (Satoh 2006; Alvarez et al. 2008; Floerl et al. 2008; Ligat et al. 2011).
Cell wall modification
Several proteins identified in the cotton xylem sap are functionally associated with cell wall metabolism (Table 2; supplementary Table S1). Many of these proteins are glycosyl hydrolases that are involved in breaking down the cell wall. The identified proteins included beta-glucosidase (GH family 1), endo-1,4-beta-glucanase (GH family 5), endo-1,3-betaglucanase (GH family 17), polygalacturonase (GH family 28), alpha-xylosidases (GH family 31), and arabinosidase (GH family 51). Secondary cell wall formation in tracheary elements is simultaneously coupled with the degradation of primary cell walls; this process is accompanied with the activity of many cell wall degrading enzymes (Demura et al. 2002).
چکیده
مقدمه
مواد و روشها
ژنوتیپ پنبه و کشت آن
جمع آوری شیره آوند چوبی
آماده سازی پروتئین
هضم به شکل محلول
LS-MS/MS
تحلیل داده
تفسیر آنتولوژی ژن پروتئین های شناسایی شده
نتایج
شناسایی و تفسیر پپتیدهای بدست آمده از شیره آوند چوبی پنبه
خصوصیات شیره آوند چوبی حاوی پروتئین: جرم ملکولی و نقاط ایزوالکتریک
عملکردهای ملکولی شیره آوند چوبی حاوی پروتئین
موضع یابی بالقوه شیره آوند چوبی حاوی پروتئین
بحث
منشأ بالقوه شیره آوند چوبی حاوی پروتئین
نقش های پیش بینی شده شیره آوند چوبی حاوی پروتئین
متابولیسم سوکروز (قند نیشکر) و نشاسته
علامت دهی: واکنش پروتئین های آرابینو گالاکتان به فشار
شناسایی کیتین و علامت دهی
پروتئین های وابسته به بیماری زایی (PR)
پروتئازها و دفاع گیاهان
اصلاح دیواره سلولی
Abstract
Introduction
Materials and methods
Cotton genotype and its cultivation
Xylem sap collection
Protein preparation
In-solution digestion
LC-MS/MS
Data analysis
GO annotation of identified proteins
Results
Identification and annotation of peptides obtained from the xylem sap of cotton
Characteristics of the xylem sap-containing proteins: molecular mass and isoelectric points
Molecular functions of the xylem sap-containing proteins
Potential localization of the xylem sap-containing proteins
Classification of known proteins predicted to be secreted proteins
Discussion
Potential origin of xylem sap-containing proteins
The predicted roles of xylem sap-containing proteins
Starch and sucrose metabolism
Signaling: arabinogalactan proteins response to stress
Chitin recognition and signaling
Pathogenesis-related (PR) proteins
Proteases and plant defense
Cell wall modification
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه