基于iTRAQ技术对棉花叶片响应化学打顶的差异蛋白质组学分析

[目的]比较化学打顶和人工打顶方式下棉花植株生理变化及蛋白质的差异表达,为化学打顶的作用机理提供理论依据.[方法]以黄河流域大面积推广的冀棉863为试验品种,于2015—2016年设置人工打顶、化学打顶和未打顶3种处理,于7月20日进行统一打顶处理,化学打顶剂为人工喷施,用量为1.125 L·hm-2.打顶处理后定期测定各处理间棉花株高与主茎功能叶内源激素含量.株高测量为子叶节到主茎生长点的高度,使用直尺测量.使用酶联免疫法测定棉花功能叶的生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)和玉米素核苷(ZR)含量.采用iTRAQ技术对人工打顶和化学打顶处理的打顶后20 d的主茎功能叶进行差异蛋白质组学分析.[结果]与人工打顶的棉花相比,化学打顶处理株高显著高于人工打顶处理,两年试验中分别高11.8%和14.5%,但显著低于未打顶处理,两年试验中分别低6.0%和6.5%,喷施化学打顶剂有效抑制了棉花株高的增长.不同打顶处理对棉花功能叶GA3含量影响较大,打顶后GA3含量变化为单峰曲线,处理30 d各处理之间达到显著差异,GA3含量为未打顶>化学打顶>人工打顶,30 d后化学打顶与未打顶处理呈下降趋势,人工打顶处理则在20 d时出现下降趋势,在处理后50 d时各处理GA3含量无显著差异.2016年IAA含量峰值出现在处理后40 d,化学打顶处理峰值显著低于其他两个处理,2015年3种打顶处理间无显著差异.ABA含量在处理后40 d时达到最大值,未打顶处理峰值显著低于其他两个处理.3种打顶处理的ZR含量无显著差异.化学打顶与人工打顶处理相比,iTRAQ标记方法检测到69个差异表达蛋白,29个上调表达,40个下调表达,其中碳水化合物和能量代谢相关的蛋白多下调表达,降低了植株的长势;与GA调节正相关蛋白多上调表达,增强GA效应.[结论]化学打顶能有效控制棉花株高,对棉花功能叶的GA含量影响较大,化学打顶处理含量显著高于人工打顶处理,与人工打顶处理相比,化学打顶与植物生长发育相关蛋白多下调表达,可能是植株通过降低碳水化合物合成,减少能量代谢,增加GA含量,激活GA效应来实现株高的控制.