植物蛋白質(zhì)組學(xué)

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(jìn)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(xué)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(xué)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(jìn)展及發(fā)展趨勢 40
參考文獻(xiàn) 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(xì)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(diǎn)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(xì)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(diǎn)突變技術(shù) 99
參考文獻(xiàn) 99
第3章質(zhì)譜技術(shù)在植物蛋白質(zhì)組學(xué)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(xué)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(hù) 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(hù) 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(biāo) 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(xué)研究 149
3.7 總結(jié)與展望 154
參考文獻(xiàn) 154
第4章蛋白質(zhì)組研究中的生物信息學(xué) 156
4.1 生物信息學(xué)與植物蛋白質(zhì)組信息學(xué) 156
4.1.1 生物信息學(xué)概述 156
4.1.2 植物蛋白質(zhì)組生物信息學(xué)及其應(yīng)用 158
4.1.3 植物蛋白質(zhì)組生物信息學(xué)展望 158
4.2 蛋白質(zhì)組學(xué)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(xué)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(xué)常用的編程語言及 R語言在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用 188
4.6.1 生物信息學(xué)常用的編程語言 188
4.6.2 R語言在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用實例 189
參考文獻(xiàn) 195
第5章定量蛋白質(zhì)組學(xué) 197
5.1 概述 197
5.2 無標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù) 198
5.2.1 基于二級譜圖的無標(biāo)記定量技術(shù) 198
5.2.2 基于一級譜圖的無標(biāo)記定量技術(shù) 198
5.2.3 無標(biāo)記定量實現(xiàn)流程 199
5.2.4 無標(biāo)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(xué)分析 203
5.3 標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組技術(shù) 203
5.3.1 體外標(biāo)記 203
5.3.2 體內(nèi)標(biāo)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(diǎn) 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(biāo)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(xiàn) 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(yán)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(jī)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(jī)離子 243
6.4.4 合成有機(jī)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(jìn)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(jìn) 248
6.6.1 植物蛋白提取不同方法優(yōu)缺點(diǎn) 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(diǎn) 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(xué)技術(shù)在植物耐鹽研究中應(yīng)用進(jìn)展 254
6.7.1 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)解決植物抗鹽機(jī)制問題的主要優(yōu)勢 254
6.7.2 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在植物抗鹽機(jī)制研究中的應(yīng)用 255
6.7.3 蛋白質(zhì)組學(xué)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(xiàn) 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(xì)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(biāo)記富集法 304
7.4.4 TurboID的標(biāo)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(yùn)和代謝物的跨膜運(yùn)輸 317
7.6.1 線粒體蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)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(yùn) 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