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植物蛋白質(zhì)組學 版權(quán)信息
- ISBN：9787030694980
- 條形碼：9787030694980 ; 978-7-03-069498-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
植物蛋白質(zhì)組學 內(nèi)容簡介
本書共23章，首先對植物蛋白質(zhì)組研究進行了概述；隨后介紹了該領(lǐng)域主要技術(shù)方法及定量蛋白質(zhì)組學研究進展，進而介紹了植物線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等亞細胞器蛋白質(zhì)組研究情況；重點介紹了磷酸化、泛素化、糖基化和乙；刃揎椀鞍踪|(zhì)組學技術(shù)原理及其在植物中的應(yīng)用，以及蛋白質(zhì)組學相關(guān)技術(shù)在熱帶作物、中草藥和其他植物根系等中應(yīng)用進展；特別介紹了生物鐘、植物蛋白結(jié)構(gòu)和功能研究；很后還討論了植物蛋白質(zhì)組研究熱點問題，對整合生物學及生物信息技術(shù)的應(yīng)用進行了小結(jié)，展望了相關(guān)研究的前景。本書內(nèi)容全面、圖文并茂，適于蛋白質(zhì)組學、植物分子生物學、生物化學、生物技術(shù)等領(lǐng)域的高年級本科生、研究生、青年教師和科研人員閱讀參考。
植物蛋白質(zhì)組學 目錄
目錄
第1章緒論 1
1.1 概述 1
1.2 人類基因組計劃 2
1.2.1 人類基因組計劃簡介 2
1.2.2 人類基因組計劃的產(chǎn)生及發(fā)展過程 2
1.2.3 中國在人類基因組計劃中的作用 4
1.2.4 人類基因組草圖的完成 4
1.2.5 人類基因組計劃對后續(xù)研究的巨大影響 5
1.3 各種植物基因組研究進展 6
1.3.1 各種生物基因組計劃概況 6
1.3.2 各種植物基因組計劃 6
1.3.3 在頂級期刊上發(fā)表的各種植物基因組信息分析 14
1.4 各種組學技術(shù)在植物研究中的應(yīng)用 16
1.4.1 植物轉(zhuǎn)錄組 16
1.4.2 植物代謝組 19
1.4.3 植物表型組 21
1.5 蛋白質(zhì)組學發(fā)展概述 23
1.5.1 蛋白質(zhì)研究概述 23
1.5.2 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析 25
1.5.3 蛋白質(zhì)組研究發(fā)展歷史 29
1.5.4 人類蛋白質(zhì)組研究計劃 31
1.5.5 中國人類蛋白質(zhì)組研究計劃 34
1.6 植物蛋白質(zhì)組研究 35
1.6.1 植物蛋白質(zhì)組研究概述 35
1.6.2 前基因組時代的植物蛋白質(zhì)組研究 35
1.6.3 后基因組時代的植物蛋白質(zhì)組研究 38
1.6.4 植物蛋白質(zhì)組研究*新進展及發(fā)展趨勢 40
參考文獻 42
第2章植物蛋白質(zhì)組研究技術(shù)體系 45
2.1 概述 45
2.2 植物蛋白樣品制備技術(shù) 45
2.2.1 適合雙向電泳的植物蛋白樣品制備技術(shù) 45
2.2.2 適合雙向熒光差異凝膠電泳的植物蛋白樣品制備技術(shù) 47
2.2.3 激光捕獲顯微切割技術(shù) 48
2.2.4 高豐度蛋白去除技術(shù) 50
2.2.5 自由流動電泳技術(shù) 54
2.3 蛋白質(zhì)組分離技術(shù) 55
2.3.1 基于凝膠的分離技術(shù) 55
2.3.2 毛細管電泳技術(shù) 63
2.3.3 基于多維色譜的非膠分離技術(shù) 71
2.3.4 蛋白質(zhì)芯片技術(shù) 75
2.4 蛋白質(zhì)組鑒定技術(shù) 78
2.4.1 生物質(zhì)譜技術(shù) 78
2.4.2 酵母雙雜交系統(tǒng) 85
2.4.3 生物傳感芯片質(zhì)譜 86
2.4.4 噬菌體展示技術(shù) 89
2.4.5 定點突變技術(shù) 92
2.5 展望 95
2.5.1 激光捕獲顯微切割技術(shù) 95
2.5.2 雙向電泳技術(shù) 96
2.5.3 雙向熒光差異凝膠電泳技術(shù) 97
2.5.4 毛細管電泳技術(shù) 97
2.5.5 蛋白質(zhì)芯片技術(shù) 97
2.5.6 生物質(zhì)譜技術(shù) 98
2.5.7 定點突變技術(shù) 99
參考文獻 99
第3章質(zhì)譜技術(shù)在植物蛋白質(zhì)組學研究中的應(yīng)用 109
3.1 概述 109
3.1.1 質(zhì)譜技術(shù)發(fā)展簡史 110
3.1.2 質(zhì)譜技術(shù)在生命科學研究中的應(yīng)用 111
3.2 質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理和使用維護 111
3.2.1 電離源 112
3.2.2 質(zhì)量分析器 117
3.2.3 質(zhì)譜儀的使用和維護 124
3.3 串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù) 126
3.3.1 串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀 127
3.3.2 四極桿-高分辨串聯(lián)質(zhì)譜儀 128
3.3.3 組合式質(zhì)譜儀 131
3.4 色譜技術(shù) 132
3.4.1 氣相色譜 133
3.4.2 液相色譜 134
3.4.3 多維液相色譜 137
3.5 質(zhì)譜數(shù)據(jù)的采集與分析 140
3.5.1 質(zhì)譜儀的性能指標 140
3.5.2 單同位素峰和同位素分布 141
3.5.3 質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集方式 145
3.5.4 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用色譜圖 148
3.6 基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學研究 149
3.7 總結(jié)與展望 154
參考文獻 154
第4章蛋白質(zhì)組研究中的生物信息學 156
4.1 生物信息學與植物蛋白質(zhì)組信息學 156
4.1.1 生物信息學概述 156
4.1.2 植物蛋白質(zhì)組生物信息學及其應(yīng)用 158
4.1.3 植物蛋白質(zhì)組生物信息學展望 158
4.2 蛋白質(zhì)組學研究相關(guān)數(shù)據(jù)庫 159
4.2.1 常用的核酸數(shù)據(jù)庫 159
4.2.2 常用的蛋白質(zhì)分析數(shù)據(jù)庫 160
4.3 蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)產(chǎn)生相關(guān)軟件及其使用 162
4.3.1 雙向電泳圖像分析軟件 162
4.3.2 質(zhì)譜數(shù)據(jù)搜索軟件 167
4.3.3 蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件 169
4.3.4 基于質(zhì)譜數(shù)據(jù)的定量蛋白質(zhì)組學分析軟件 170
4.3.5 質(zhì)譜數(shù)據(jù)的 de novo蛋白質(zhì)鑒定軟件 171
4.4 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析相關(guān)工具及其使用 173
4.4.1 蛋白質(zhì)序列比對軟件 173
4.4.2 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)分析軟件 176
4.4.3 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分析軟件 177
4.4.4 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)分析軟件 179
4.5 蛋白質(zhì)功能分析相關(guān)工具及其使用 182
4.5.1 基于序列同源性預(yù)測蛋白質(zhì)功能 183
4.5.2 基于相互作用網(wǎng)絡(luò)預(yù)測蛋白質(zhì)功能 184
4.5.3 基于基因組上下文預(yù)測蛋白質(zhì)功能 186
4.5.4 基于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測功能 187
4.5.5 基于功能注釋分析蛋白質(zhì)功能 187
4.5.6 Gene Ontology與 KEGG分析 187
4.6 生物信息學常用的編程語言及 R語言在蛋白質(zhì)組學中的應(yīng)用 188
4.6.1 生物信息學常用的編程語言 188
4.6.2 R語言在蛋白質(zhì)組學中的應(yīng)用實例 189
參考文獻 195
第5章定量蛋白質(zhì)組學 197
5.1 概述 197
5.2 無標記定量蛋白質(zhì)組學技術(shù) 198
5.2.1 基于二級譜圖的無標記定量技術(shù) 198
5.2.2 基于一級譜圖的無標記定量技術(shù) 198
5.2.3 無標記定量實現(xiàn)流程 199
5.2.4 無標記定量實現(xiàn)模式 200
5.2.5 保留時間對齊 202
5.2.6 數(shù)據(jù)歸一化 202
5.2.7 蛋白質(zhì)豐度比計算 202
5.2.8 統(tǒng)計學分析 203
5.3 標記定量蛋白質(zhì)組技術(shù) 203
5.3.1 體外標記 203
5.3.2 體內(nèi)標記 211
5.4 靶向定量蛋白質(zhì)組技術(shù) 220
5.4.1 原理 220
5.4.2 特點 221
5.4.3 實驗流程 221
5.5 基于 SWATH的定量蛋白質(zhì)組技術(shù) 222
5.5.1 原理 222
5.5.2 數(shù)據(jù)處理方法 223
5.5.3 實驗流程 223
5.5.4 應(yīng)用實例 224
5.5.5 方法優(yōu)劣 225
5.6 展望 226
5.6.1 無標記定量技術(shù) 226
5.6.2 雙向熒光差異凝膠電泳技術(shù) 226
5.6.3 SILAC技術(shù) 226
參考文獻 227
第6章植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組 237
6.1 概述 237
6.2 土壤鹽漬化的嚴重影響 238
6.2.1 土壤鹽漬化影響糧食安全 238
6.2.2 土壤鹽漬化影響植物正常生長發(fā)育 238
6.3 耐鹽植物主要類型及特征 239
6.3.1 甜土植物 239
6.3.2 鹽生植物 240
6.3.3 真鹽生植物 241
6.4 植物耐鹽主要機制 242
6.4.1 形態(tài)適應(yīng)在植物耐鹽中的重要作用 242
6.4.2 滲透調(diào)節(jié)在植物耐鹽中的重要作用 243
6.4.3 吸收和積累無機離子 243
6.4.4 合成有機物質(zhì) 243
6.4.5 離子區(qū)隔化在植物耐鹽中的作用 244
6.5 植物抗鹽的基因和蛋白質(zhì)研究進展 244
6.5.1 植物抗鹽蛋白及其基因工程研究 244
6.5.2 植物抗鹽的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 245
6.6 鹽生植物蛋白提取方法比較和改進 248
6.6.1 植物蛋白提取不同方法優(yōu)缺點 248
6.6.2 鹽生植物蛋白提取方法 249
6.6.3 鹽生植物蛋白提取方法除鹽效果 250
6.6.4 鹽生植物蛋白提取方法能產(chǎn)生更多蛋白點 252
6.6.5 鹽生植物蛋白提取方法的質(zhì)譜兼容性 253
6.7 植物蛋白質(zhì)組學技術(shù)在植物耐鹽研究中應(yīng)用進展 254
6.7.1 蛋白質(zhì)組學技術(shù)解決植物抗鹽機制問題的主要優(yōu)勢 254
6.7.2 蛋白質(zhì)組學技術(shù)在植物抗鹽機制研究中的應(yīng)用 255
6.7.3 蛋白質(zhì)組學技術(shù)在植物抗鹽性中主要研究方向 256
6.8 甜土植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組研究 256
6.8.1 甜土植物耐鹽蛋白質(zhì)組研究概況 256
6.8.2 甜土植物擬南芥耐鹽蛋白質(zhì)組研究 257
6.8.3 甜土植物水稻耐鹽蛋白質(zhì)組研究 259
6.9 鹽生植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組研究 263
6.9.1 鹽生植物耐鹽蛋白質(zhì)組研究概況 263
6.9.2 鹽生模式植物鹽芥耐鹽蛋白質(zhì)組研究 265
6.9.3 鹽生植物紅樹耐鹽蛋白質(zhì)組研究 270
6.10 真鹽生植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組研究 273
6.10.1 真鹽生植物耐鹽蛋白質(zhì)組研究概況 273
6.10.2 真鹽生植物鹽角草耐鹽蛋白質(zhì)組研究 273
6.10.3 真鹽生植物海馬齒耐鹽蛋白質(zhì)組研究 281
6.11 植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組研究主要問題及前景展望 283
參考文獻 286
第7章植物線粒體蛋白質(zhì)組 292
7.1 概述 292
7.2 線粒體與細胞質(zhì)雄性不育 293
7.2.1 線粒體基因編碼蛋白和核基因編碼蛋白 294
7.2.2 模式植物雄性不育系 294
7.2.3 “自私基因”與線粒體“解毒蛋白” 296
7.3 線粒體對植物響應(yīng)逆境脅迫的調(diào)控 297
7.3.1 植物呼吸作用對逆境脅迫的響應(yīng) 298
7.3.2 ROS信號 299
7.3.3 AOX的逆境響應(yīng) 300
7.4 植物線粒體蛋白質(zhì)純化方法 301
7.4.1 密度梯度離心法 302
7.4.2 自由流動電泳法 303
7.4.3 生物素標記富集法 304
7.4.4 TurboID的標記策略 306
7.5 植物線粒體氧化磷酸化蛋白復(fù)合體及三羧酸循環(huán) 307
7.5.1 ROS的產(chǎn)生 308
7.5.2 蛋白復(fù)合體的組裝 309
7.5.3 蛋白復(fù)合體活性的測定 311
7.5.4 三羧酸酶活性的測定 314
7.6 植物線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運和代謝物的跨膜運輸 317
7.6.1 線粒體蛋白質(zhì)的跨膜運輸 317
7.6.2 外膜蛋白 TOM- 內(nèi)膜蛋白 TIM 319
7.6.3 三羧酸循環(huán)途徑中間產(chǎn)物的跨膜轉(zhuǎn)運 322
7.7 植物線粒體蛋白質(zhì)組的穩(wěn)態(tài)調(diào)控 324
7.7.1 植物線
第1章緒論 1
1.1 概述 1
1.2 人類基因組計劃 2
1.2.1 人類基因組計劃簡介 2
1.2.2 人類基因組計劃的產(chǎn)生及發(fā)展過程 2
1.2.3 中國在人類基因組計劃中的作用 4
1.2.4 人類基因組草圖的完成 4
1.2.5 人類基因組計劃對后續(xù)研究的巨大影響 5
1.3 各種植物基因組研究進展 6
1.3.1 各種生物基因組計劃概況 6
1.3.2 各種植物基因組計劃 6
1.3.3 在頂級期刊上發(fā)表的各種植物基因組信息分析 14
1.4 各種組學技術(shù)在植物研究中的應(yīng)用 16
1.4.1 植物轉(zhuǎn)錄組 16
1.4.2 植物代謝組 19
1.4.3 植物表型組 21
1.5 蛋白質(zhì)組學發(fā)展概述 23
1.5.1 蛋白質(zhì)研究概述 23
1.5.2 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析 25
1.5.3 蛋白質(zhì)組研究發(fā)展歷史 29
1.5.4 人類蛋白質(zhì)組研究計劃 31
1.5.5 中國人類蛋白質(zhì)組研究計劃 34
1.6 植物蛋白質(zhì)組研究 35
1.6.1 植物蛋白質(zhì)組研究概述 35
1.6.2 前基因組時代的植物蛋白質(zhì)組研究 35
1.6.3 后基因組時代的植物蛋白質(zhì)組研究 38
1.6.4 植物蛋白質(zhì)組研究*新進展及發(fā)展趨勢 40
參考文獻 42
第2章植物蛋白質(zhì)組研究技術(shù)體系 45
2.1 概述 45
2.2 植物蛋白樣品制備技術(shù) 45
2.2.1 適合雙向電泳的植物蛋白樣品制備技術(shù) 45
2.2.2 適合雙向熒光差異凝膠電泳的植物蛋白樣品制備技術(shù) 47
2.2.3 激光捕獲顯微切割技術(shù) 48
2.2.4 高豐度蛋白去除技術(shù) 50
2.2.5 自由流動電泳技術(shù) 54
2.3 蛋白質(zhì)組分離技術(shù) 55
2.3.1 基于凝膠的分離技術(shù) 55
2.3.2 毛細管電泳技術(shù) 63
2.3.3 基于多維色譜的非膠分離技術(shù) 71
2.3.4 蛋白質(zhì)芯片技術(shù) 75
2.4 蛋白質(zhì)組鑒定技術(shù) 78
2.4.1 生物質(zhì)譜技術(shù) 78
2.4.2 酵母雙雜交系統(tǒng) 85
2.4.3 生物傳感芯片質(zhì)譜 86
2.4.4 噬菌體展示技術(shù) 89
2.4.5 定點突變技術(shù) 92
2.5 展望 95
2.5.1 激光捕獲顯微切割技術(shù) 95
2.5.2 雙向電泳技術(shù) 96
2.5.3 雙向熒光差異凝膠電泳技術(shù) 97
2.5.4 毛細管電泳技術(shù) 97
2.5.5 蛋白質(zhì)芯片技術(shù) 97
2.5.6 生物質(zhì)譜技術(shù) 98
2.5.7 定點突變技術(shù) 99
參考文獻 99
第3章質(zhì)譜技術(shù)在植物蛋白質(zhì)組學研究中的應(yīng)用 109
3.1 概述 109
3.1.1 質(zhì)譜技術(shù)發(fā)展簡史 110
3.1.2 質(zhì)譜技術(shù)在生命科學研究中的應(yīng)用 111
3.2 質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理和使用維護 111
3.2.1 電離源 112
3.2.2 質(zhì)量分析器 117
3.2.3 質(zhì)譜儀的使用和維護 124
3.3 串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù) 126
3.3.1 串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀 127
3.3.2 四極桿-高分辨串聯(lián)質(zhì)譜儀 128
3.3.3 組合式質(zhì)譜儀 131
3.4 色譜技術(shù) 132
3.4.1 氣相色譜 133
3.4.2 液相色譜 134
3.4.3 多維液相色譜 137
3.5 質(zhì)譜數(shù)據(jù)的采集與分析 140
3.5.1 質(zhì)譜儀的性能指標 140
3.5.2 單同位素峰和同位素分布 141
3.5.3 質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集方式 145
3.5.4 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用色譜圖 148
3.6 基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學研究 149
3.7 總結(jié)與展望 154
參考文獻 154
第4章蛋白質(zhì)組研究中的生物信息學 156
4.1 生物信息學與植物蛋白質(zhì)組信息學 156
4.1.1 生物信息學概述 156
4.1.2 植物蛋白質(zhì)組生物信息學及其應(yīng)用 158
4.1.3 植物蛋白質(zhì)組生物信息學展望 158
4.2 蛋白質(zhì)組學研究相關(guān)數(shù)據(jù)庫 159
4.2.1 常用的核酸數(shù)據(jù)庫 159
4.2.2 常用的蛋白質(zhì)分析數(shù)據(jù)庫 160
4.3 蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)產(chǎn)生相關(guān)軟件及其使用 162
4.3.1 雙向電泳圖像分析軟件 162
4.3.2 質(zhì)譜數(shù)據(jù)搜索軟件 167
4.3.3 蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件 169
4.3.4 基于質(zhì)譜數(shù)據(jù)的定量蛋白質(zhì)組學分析軟件 170
4.3.5 質(zhì)譜數(shù)據(jù)的 de novo蛋白質(zhì)鑒定軟件 171
4.4 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析相關(guān)工具及其使用 173
4.4.1 蛋白質(zhì)序列比對軟件 173
4.4.2 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)分析軟件 176
4.4.3 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分析軟件 177
4.4.4 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)分析軟件 179
4.5 蛋白質(zhì)功能分析相關(guān)工具及其使用 182
4.5.1 基于序列同源性預(yù)測蛋白質(zhì)功能 183
4.5.2 基于相互作用網(wǎng)絡(luò)預(yù)測蛋白質(zhì)功能 184
4.5.3 基于基因組上下文預(yù)測蛋白質(zhì)功能 186
4.5.4 基于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測功能 187
4.5.5 基于功能注釋分析蛋白質(zhì)功能 187
4.5.6 Gene Ontology與 KEGG分析 187
4.6 生物信息學常用的編程語言及 R語言在蛋白質(zhì)組學中的應(yīng)用 188
4.6.1 生物信息學常用的編程語言 188
4.6.2 R語言在蛋白質(zhì)組學中的應(yīng)用實例 189
參考文獻 195
第5章定量蛋白質(zhì)組學 197
5.1 概述 197
5.2 無標記定量蛋白質(zhì)組學技術(shù) 198
5.2.1 基于二級譜圖的無標記定量技術(shù) 198
5.2.2 基于一級譜圖的無標記定量技術(shù) 198
5.2.3 無標記定量實現(xiàn)流程 199
5.2.4 無標記定量實現(xiàn)模式 200
5.2.5 保留時間對齊 202
5.2.6 數(shù)據(jù)歸一化 202
5.2.7 蛋白質(zhì)豐度比計算 202
5.2.8 統(tǒng)計學分析 203
5.3 標記定量蛋白質(zhì)組技術(shù) 203
5.3.1 體外標記 203
5.3.2 體內(nèi)標記 211
5.4 靶向定量蛋白質(zhì)組技術(shù) 220
5.4.1 原理 220
5.4.2 特點 221
5.4.3 實驗流程 221
5.5 基于 SWATH的定量蛋白質(zhì)組技術(shù) 222
5.5.1 原理 222
5.5.2 數(shù)據(jù)處理方法 223
5.5.3 實驗流程 223
5.5.4 應(yīng)用實例 224
5.5.5 方法優(yōu)劣 225
5.6 展望 226
5.6.1 無標記定量技術(shù) 226
5.6.2 雙向熒光差異凝膠電泳技術(shù) 226
5.6.3 SILAC技術(shù) 226
參考文獻 227
第6章植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組 237
6.1 概述 237
6.2 土壤鹽漬化的嚴重影響 238
6.2.1 土壤鹽漬化影響糧食安全 238
6.2.2 土壤鹽漬化影響植物正常生長發(fā)育 238
6.3 耐鹽植物主要類型及特征 239
6.3.1 甜土植物 239
6.3.2 鹽生植物 240
6.3.3 真鹽生植物 241
6.4 植物耐鹽主要機制 242
6.4.1 形態(tài)適應(yīng)在植物耐鹽中的重要作用 242
6.4.2 滲透調(diào)節(jié)在植物耐鹽中的重要作用 243
6.4.3 吸收和積累無機離子 243
6.4.4 合成有機物質(zhì) 243
6.4.5 離子區(qū)隔化在植物耐鹽中的作用 244
6.5 植物抗鹽的基因和蛋白質(zhì)研究進展 244
6.5.1 植物抗鹽蛋白及其基因工程研究 244
6.5.2 植物抗鹽的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 245
6.6 鹽生植物蛋白提取方法比較和改進 248
6.6.1 植物蛋白提取不同方法優(yōu)缺點 248
6.6.2 鹽生植物蛋白提取方法 249
6.6.3 鹽生植物蛋白提取方法除鹽效果 250
6.6.4 鹽生植物蛋白提取方法能產(chǎn)生更多蛋白點 252
6.6.5 鹽生植物蛋白提取方法的質(zhì)譜兼容性 253
6.7 植物蛋白質(zhì)組學技術(shù)在植物耐鹽研究中應(yīng)用進展 254
6.7.1 蛋白質(zhì)組學技術(shù)解決植物抗鹽機制問題的主要優(yōu)勢 254
6.7.2 蛋白質(zhì)組學技術(shù)在植物抗鹽機制研究中的應(yīng)用 255
6.7.3 蛋白質(zhì)組學技術(shù)在植物抗鹽性中主要研究方向 256
6.8 甜土植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組研究 256
6.8.1 甜土植物耐鹽蛋白質(zhì)組研究概況 256
6.8.2 甜土植物擬南芥耐鹽蛋白質(zhì)組研究 257
6.8.3 甜土植物水稻耐鹽蛋白質(zhì)組研究 259
6.9 鹽生植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組研究 263
6.9.1 鹽生植物耐鹽蛋白質(zhì)組研究概況 263
6.9.2 鹽生模式植物鹽芥耐鹽蛋白質(zhì)組研究 265
6.9.3 鹽生植物紅樹耐鹽蛋白質(zhì)組研究 270
6.10 真鹽生植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組研究 273
6.10.1 真鹽生植物耐鹽蛋白質(zhì)組研究概況 273
6.10.2 真鹽生植物鹽角草耐鹽蛋白質(zhì)組研究 273
6.10.3 真鹽生植物海馬齒耐鹽蛋白質(zhì)組研究 281
6.11 植物鹽逆境應(yīng)答蛋白質(zhì)組研究主要問題及前景展望 283
參考文獻 286
第7章植物線粒體蛋白質(zhì)組 292
7.1 概述 292
7.2 線粒體與細胞質(zhì)雄性不育 293
7.2.1 線粒體基因編碼蛋白和核基因編碼蛋白 294
7.2.2 模式植物雄性不育系 294
7.2.3 “自私基因”與線粒體“解毒蛋白” 296
7.3 線粒體對植物響應(yīng)逆境脅迫的調(diào)控 297
7.3.1 植物呼吸作用對逆境脅迫的響應(yīng) 298
7.3.2 ROS信號 299
7.3.3 AOX的逆境響應(yīng) 300
7.4 植物線粒體蛋白質(zhì)純化方法 301
7.4.1 密度梯度離心法 302
7.4.2 自由流動電泳法 303
7.4.3 生物素標記富集法 304
7.4.4 TurboID的標記策略 306
7.5 植物線粒體氧化磷酸化蛋白復(fù)合體及三羧酸循環(huán) 307
7.5.1 ROS的產(chǎn)生 308
7.5.2 蛋白復(fù)合體的組裝 309
7.5.3 蛋白復(fù)合體活性的測定 311
7.5.4 三羧酸酶活性的測定 314
7.6 植物線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運和代謝物的跨膜運輸 317
7.6.1 線粒體蛋白質(zhì)的跨膜運輸 317
7.6.2 外膜蛋白 TOM- 內(nèi)膜蛋白 TIM 319
7.6.3 三羧酸循環(huán)途徑中間產(chǎn)物的跨膜轉(zhuǎn)運 322
7.7 植物線粒體蛋白質(zhì)組的穩(wěn)態(tài)調(diào)控 324
7.7.1 植物線
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植物蛋白質(zhì)組學 節(jié)選
第1章緒論 1.1 概述 伴隨著人類基因組計劃（Human Genome Project，HGP）的完成，各種生物基因組測序計劃，特別是各種植物基因組（ plant genome）測序計劃相繼開展并陸續(xù)公布基因組信息，生命科學研究進入了后基因組時代（ post-genome era）。人類基因組計劃在研究人類基因過程中建立起來的策略、思想與技術(shù)，構(gòu)成了生命科學研究領(lǐng)域的一門新學科 —基因組學（genomics）。基因組學是在各種生物基因組靜態(tài)堿基序列解析之后，對基因組動態(tài)的生物學功能進行研究，其內(nèi)容包括基因組發(fā)現(xiàn)、基因表達分析、突變檢測及基因互助功能研究等各個方面。人類基因組學積累起來的一整套理論和技術(shù)體系同樣適用于研究各種微生物、植物及動物基因組。隨著各種生物海量基因組數(shù)據(jù)的公布，如何解析這些基因的功能并將其成功應(yīng)用在生命科學研究中，已經(jīng)成為*近 20年并必將成為隨后幾十年的研究熱點和難點。后基因組時代主要利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，通過發(fā)展和利用新的實驗手段，在植物基因組和系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，從而使植物生物學研究從對單一基因或蛋白質(zhì)研究轉(zhuǎn)向?qū)Χ鄠基因或蛋白質(zhì)同時進行系統(tǒng)性研究的新時代。 為了在基因表達整體水平上研究基因組中各個基因的轉(zhuǎn)錄情況及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律，轉(zhuǎn)錄組學（transcriptomics）應(yīng)運而生。但是，隨著基因組和轉(zhuǎn)錄組研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)基因組中很多基因并不能表達成完整的 mRNA，甚至很多預(yù)測的基因根本不表達，而成功表達的很多基因并不能*終翻譯成蛋白質(zhì)。眾所周知，蛋白質(zhì)，特別是各種酶，才是生物學功能的具體執(zhí)行者。因此，為了研究一個物種的細胞、組織或生物體的基因組所表達的全套蛋白質(zhì)及其變化規(guī)律，一門嶄新的研究各種生物蛋白質(zhì)組（ proteome）的學科—蛋白質(zhì)組學（proteomics）誕生了。同時，為了對生物體內(nèi)所有分子質(zhì)量在 1kDa以內(nèi)的小分子代謝物進行定量分析，并尋找代謝物與生理病理變化的相對關(guān)系，代謝組學（ metabolomics）順勢產(chǎn)生，并越來越引起人們的重視。為了研究某一生物或細胞在各種環(huán)境條件下表達的基因、積累的蛋白質(zhì)和產(chǎn)生的小分子代謝物對生物表型的影響，表型組學（ phenomics）也激發(fā)了人們巨大的研究熱情。 *近研究顯示，單一組學研究存在不同程度的局限性，更多有條件的研究人員，在基因組測序的基礎(chǔ)上，整合轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組和表型組學研究成果，開展了各種生物特別是植物的多層組學整合（ integrated multi-omics）研究。多層組學整合分析是根據(jù)系統(tǒng)生物學的功能層級邏輯，分析目標分子的功能，對相關(guān)基因和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)進行整合分析，進而開展相互驗證補充，實現(xiàn)對生物變化的綜合了解，提出分子生物學變化機制模型。隨著生命科學發(fā)展進步，多層組學研究思路必將越來越受到科學家的重視，將在解析生命科學奧秘中發(fā)揮越來越重要的作用。 1.2 人類基因組計劃 1.2.1 人類基因組計劃簡介 基因組研究是生物科學近 20多年的研究熱點，人類基因組計劃被評選為 20世紀三大科學工程之一。 人類基因組計劃*初是由美國科學家于 1985年率先提出、 1990年正式啟動的，是一項規(guī)模宏大，跨國、跨學科的科學探索工程。全世界包括美國、英國、法國、德國、日本和中國共 6個國家的科學家共同參與了這一預(yù)算高達 30億美元的龐大計劃，其宗旨在于測定人類 46條染色體及其 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（圖 1-1）中所包含的由約 30億個堿基對（ 3Gb）組成的核苷酸序列，從而繪制出人類基因組圖譜，并辨識其載有的基因及序列，達到破譯人類遺傳信息的*終目的。按照此計劃的*初設(shè)想，在 2005年之前，要把人體內(nèi)約 2.5萬個基因的密碼全部解開，同時繪制出人類基因組圖譜。換句話說，就是要揭開組成人體 2.5萬個基因的 3Gb核苷酸序列的秘密。人類基因組計劃是人類科學史上的一項偉大工程，被譽為生命科學的阿波羅登月計劃。 圖 1-1 人類 46條染色體（左）及 DNA雙螺旋（右）結(jié)構(gòu)示意圖 1.2.2 人類基因組計劃的產(chǎn)生及發(fā)展過程 早在 20世紀 70年代，以 1975年桑格（ Sanger）的雙脫氧鏈終止法（ Sanger法）和 1976年馬克西姆（ Maxam）的化學鏈降解法為基礎(chǔ)的**代 DNA測序技術(shù)的發(fā)明及推廣應(yīng)用，就促使科學家萌生了測定人類基因組完整序列的大膽設(shè)想。隨后，桑格于 1977年測定了**個基因組序列，是噬菌體 X174的基因組，發(fā)現(xiàn)其全長共含有 5375個堿基（ Sanger and Nicklen，1977）。自此，人類獲得了窺探生命遺傳差異本質(zhì)的能力，并以此為開端步入基因組學時代。研究人員在 Sanger法的多年實踐之中不斷對其進行改進。從 1977年**代 DNA測序技術(shù)（Sanger法）發(fā)展至今，經(jīng)過 40多年積累，測序技術(shù)已取得了相當大的發(fā)展，從**代到第三代乃至第四代 Nanopore，測序讀長從長到短，再從短到長，進步神速。測序技術(shù)的每一次變革，都對基因組研究、疾病醫(yī)療研究、藥物研發(fā)和生物育種等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大推動作用。 20世紀 80年代，人類基因組研究已具有一定雛形，許多國家已經(jīng)開展前期探索性研究，并形成一定規(guī)模。這方面的研究進展引起了美國政府的高度關(guān)注， 1984年，R. White和 M. Mendelsonhn受美國能源部的委托，在猶他州的 Alta召集全世界人類基因組研究專家召開了一個小型專業(yè)學術(shù)會議，專門討論測定整個人類基因組 DNA序列的可能性、意義和前景。隨后，1985年 5月在加利福尼亞州的 Santa Cruz，由美國能源部 R. L. Sinsheimer主持專門會議，正式提出測定人類基因組全序列的設(shè)想，并形成了由美國能源部牽頭組織的“人類基因組計劃”草案。 1986年 3月，在新墨西哥州的 Santa Fe，全世界人類基因組研究專家討論了這一計劃的可行性，隨后美國能源部正式宣布實施人類基因組研究計劃。 1986年，諾貝爾獎得主杜爾貝科（ R. Dulbecco）在 Science上撰文回顧了腫瘤研究的進展，指出要么依舊采用零敲碎打的策略，要么從整體上研究和分析人類基因組，明確指出如果人們想要理解人類腫瘤發(fā)生機制，就應(yīng)從人類基因組測序工作開始。 1986年，遺傳學家 V. McKusick提出“基因組學”概念，即從整個基因組的層次研究遺傳規(guī)律的一門學科。 1987年初，美國能源部和美國國立衛(wèi)生研究院共同為人類基因組計劃下?lián)芗s 550萬美元啟動經(jīng)費，且當年撥款金額達到 1.66億美元。 1988年，美國成立了“國家人類基因組研究中心”，由諾貝爾獎得主、 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者 J. Watson博士出任**任研究中心主任，組織實施人類基因組計劃。 1990年 10月 1日，經(jīng)美國國會批準美國人類基因組計劃正式啟動，總體計劃在 15年內(nèi)投入至少 30億美元進行人類全基因組的分析。 私營公司也積極啟動了人類基因組測序計劃。 1998年 5月 11日，世界上*大的測序儀生產(chǎn)商美國 PE Biosystems公司，以其剛研制成功的 300臺*新毛細管自動測序儀（ ABI 3700）和 2億美元資金，聯(lián)合克雷格 文特爾博士（Dr. Craig Venter）創(chuàng)立了塞萊拉基因組技術(shù)公司（Celera Genomics Corporation），總部設(shè)在美國馬里蘭州的羅克維爾，其主要目標是開發(fā)基因信息并使之商品化。成立之初，公司就宣稱要在 3年內(nèi)，以所謂的人類全基因組鳥槍法（又稱霰彈法， shotgun sequencing）策略完成人類基因組測序，并聲稱要對 200～ 400個重要基因申請專利，并將所有序列信息保密 3個月。塞萊拉基因組技術(shù)公司成立之初就有雇員 300多人，購買了當時號稱“全球第三”的超大型計算機，號稱擁有了超過全球所有序列組裝解讀力量總和的實力。就在 6國共同宣布工作框架圖構(gòu)建完成的同一天，塞萊拉基因組技術(shù)公司宣稱已組裝出完整的人類遺傳密碼。塞萊拉基因組技術(shù)公司此舉，是對公益性 HGP的競爭與挑戰(zhàn)，同時巨大地推進了人類基因組測序的進程。至此，兩個不同的組織使用不同的方法實現(xiàn)了它們共同的目標：完成對整個人類基因組測序的工作，并且兩者的結(jié)果驚人的相似。 人類基因組計劃的研究目標是，通過測出人類基因組 DNA的 3Gb序列，獲得人類基因組的遺傳圖譜、物理圖譜、序列圖譜和轉(zhuǎn)錄圖譜這 4張精細圖譜，發(fā)現(xiàn)所有人類基因，找出它們在染色體上的具體位置，破譯人類全部遺傳信息，進而解碼生命、了解生命起源、了解生命體生長發(fā)育規(guī)律、認識種屬之間和個體之間存在差異的原因、認識疾病發(fā)生機制及長壽與衰老等生命現(xiàn)象，并為疾病的診治提供科學依據(jù)。 在美國的主導(dǎo)和引領(lǐng)下，世界上其他幾個國家也積極配合開展人類基因組測序的工作。意大利國家研究委員會從 1987年開始實施 HGP，其特點是技術(shù)多樣、主要集中在人類基因組 Xq24-qter區(qū)域。英國于 1989年 2月開始啟動 HGP，由英國癌癥研究基金會與英國醫(yī)學研究委員會共同負責全國協(xié)調(diào)和資金調(diào)控，在劍橋大學附近 Sanger測序中心建立了“英國人類基因組資源中心”，具體負責該項目。法國的 HGP啟動于 1990年 6月，由法國科學研究部委托國家醫(yī)學科學院制定 HGP研究框架，主要特點是注重整體基因組、 cDNA和自動化研究，并建立了人類多態(tài)性研究中心，對全基因組重疊群、微衛(wèi)星標記（遺傳圖）構(gòu)建及馳名世界的基因組經(jīng)典研究材料 CEPH家系方面產(chǎn)生了巨大影響。德國隨后于 1995年開始實施 HGP，雖然加入 HGP較晚，但進展迅速，來勢迅猛，先后成立了人類基因組資源中心和基因掃描定位中心，并集中精力對人類 21號染色體開展大規(guī)模測序。 幾乎同時，歐盟于 1990年 6月通過了“歐洲人類基因組計劃”，主要資助 23個實驗室，重點用于“人類基因資源中心”的建立和運轉(zhuǎn)。另外，丹麥、俄羅斯、日本、韓國、澳大利亞等國家也開展了部分人類基因組測序工作，提交了大量寶貴的基因信息。 1.2.3 中國在人類基因組計劃中的作用 中國也積極參與并大力推進了人類基因組計劃。早在 1994年，中國 HGP就在吳旻、強伯勤、陳竺、楊煥明等科學家的倡導(dǎo)下啟動，*初由國家自然科學基金委員會和 863計劃分別資助，先后啟動了“中華民族基因組中若干位點基因結(jié)構(gòu)的研究”和“重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、結(jié)構(gòu)和功能研究”兩個重大研究專項。隨后， 1998年在科技部的領(lǐng)導(dǎo)和牽線下，在上海成立了南方基因中心。中國科學院通過整合遺傳與發(fā)育生物學研究所的部分資源，于 1998年在北京成立了國家人類基因組北方研究中心，并于 1999年 7月在國際人類基因組研究中心注冊，承擔人類 3號染色體短臂上一個約 30Mb的測序任務(wù)，該區(qū)域約占人類整個基因組的 1%。由于承擔該項目，中國成為參加這項國際合作研究龐大計劃的唯一發(fā)展中國家。 與此同時，我國人類基因組研究計劃隊伍中以汪建博士為代表的部分科學家，從中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所分離，于 1999年 9月 9日成立了北京華大基因研究中心［ The Beijing Genomics Institute（BGI），以下簡稱華大基因］，以公司化形式進一步推進中國人類基因組計劃。華大基因堅持“以任務(wù)帶學科、帶隊伍、帶產(chǎn)業(yè)”，先后高效率、高質(zhì)量地參與、合作或獨立完成了國際人類基因組計劃“中國部分”（1%）、國際人類單體型圖計劃（ 10%）、水稻基因組計劃、家蠶基因組計劃、家雞基因組計劃、抗 SARS研究、“炎黃一號”等多項具有國際先進水平的科研工作，為中國和世界基因組科學的發(fā)展做出了突出貢獻，奠定了中國基因組學科的國際領(lǐng)先地位，在 Nature、Science等國際一流的期刊上發(fā)表了多篇論文；同時，建立了大規(guī)；蚪M測序、高性能生物信息處理
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