作者:唐一尘 来源:中国科学报 发布时间:2020/3/17 21:09:14
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绘制植物科学的分子图

 

科学家为模式植物拟南芥绘制“蓝图”。图片来源:Chair of Proteomics and Bioanalytics

 

任何生物体的每个细胞都包含完整的遗传信息,或者说是一个生物的“蓝图”,编码所谓的DNA核苷酸构建块序列。但是植物是如何创造出各种各样的组织的呢?比如将光能转化成化学能并产生氧气的叶子,或者从土壤中吸收养分的根?答案就在各自组织细胞的蛋白质模式。

蛋白质是每个细胞的主要分子。它们是生物催化剂,在细胞内部和细胞之间传递信号,形成细胞结构等等。德国慕尼黑工业大学的蛋白质组学和生物分析教授Bernhard Kuster解释说:“要形成这些蛋白质模式,不仅重要的是组织中存在哪些蛋白质,更重要的是数量。”例如,与光合作用机制有关的蛋白质主要存在于树叶中,也存在于种子中,但含量要低1000倍。

研究小组利用生化和高通量分析方法对拟南芥模型进行了检测,以发现更多关于其分子组成的信息。相关论文近日刊登于《自然》。

40年来,这种开着白色小花的不起眼的杂草一直是植物生物学的“实验室老鼠”。它很小且容易种植,从对拟南芥的基础研究中获得的见解往往可以转移到作物上,这一事实也使拟南芥成为植物育种研究的有趣对象。

研究人员表示,大部分数据都是使用液相色谱—串联质谱法生成的,这种方法可以在一个实验中同时分析数千种蛋白质,而生物信息学方法可以帮助分析大量数据。“我们第一次全面绘制了拟南芥模型植物组织的所有蛋白质。这让我们对植物的复杂生物学有了新的认识。”Kuster说。

所有研究工作的结果都总结在一个虚拟图集中,为以下问题提供了初步答案:2.7万个基因中有多少是蛋白质(> 18000);它们在生物体中的位置(如花、叶或茎);数量有多少。所有数据都可以在ProteomicsDB的在线数据库中免费获得。

在未来,研究人员将把注意力转向对农作物的分析,研究当植物受到害虫攻击时,蛋白质组是如何变化的,或者植物是如何适应气候变化的。

相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2094-2

 
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