Identifying differentially expressed proteins in sorghum cell cultures exposed to osmotic stress.
Identifying differentially expressed proteins in sorghum cell cultures exposed to osmotic stress.
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DOI：
10.1038/s41598-018-27003-1
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发表时间：
2018-06-06
影响因子：
4.6
通讯作者：
Chivasa S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ngara R;Ramulifho E;Movahedi M;Shargie NG;Brown AP;Chivasa S
干旱胁迫会引起植物的生理变化和生长障碍，导致植物生物量和作物产量显著下降。然而，某些植物物种表现出显著的适应能力，在严重缺水的情况下保持几乎正常的产量。例如，高粱是一种天然耐旱作物，是研究植物对干旱适应性反应的理想材料。在这里，我们使用山梨醇治疗，以模拟干旱诱导的渗透胁迫高粱细胞悬浮培养物和分析馏分富集的细胞外基质蛋白质使用同量异位素标签的相对和绝对定量技术。山梨醇诱导蛋白质分泌的总体增加，其中假定的氧化还原蛋白、蛋白酶和糖基水解酶在响应蛋白质中具有突出的特征。所选候选人的基因表达分析揭示了在转录水平上的调节。对于一些候选高粱品种，耐旱和耐旱敏感的高粱品种之间存在显著的基因表达差异。这项研究表明，蛋白质分泌是高粱对渗透胁迫反应的主要组成部分。此外，我们的数据提供了候选基因，这些基因可能在高粱耐旱性中具有推定的功能，并提供了一个基因库，可以开发为潜在的生物标志物，用于快速鉴定植物育种计划中的耐旱品系。
Drought stress triggers remarkable physiological changes and growth impediments, which significantly diminish plant biomass and crop yield. However, certain plant species show notable resilience, maintaining nearly normal yields under severe water deficits. For example, sorghum is a naturally drought-tolerant crop, which is ideal for studying plant adaptive responses to drought. Here we used sorbitol treatments to simulate drought-induced osmotic stress in sorghum cell suspension cultures and analysed fractions enriched for extracellular matrix proteins using isobaric tags for relative and absolute quantification technology. Sorbitol induced an overall increase in protein secretion, with putative redox proteins, proteases, and glycosyl hydrolases featuring prominently among the responsive proteins. Gene expression analysis of selected candidates revealed regulation at the transcriptional level. There was a notable differential gene expression between drought-tolerant and drought-sensitive sorghum varieties for some of the candidates. This study shows that protein secretion is a major component of the sorghum response to osmotic stress. Additionally, our data provide candidate genes, which may have putative functions in sorghum drought tolerance, and offer a pool of genes that could be developed as potential biomarkers for rapid identification of drought tolerant lines in plant breeding programs.
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