植物蛋白質組學

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 各種組學技術在植物研究中的應用 16
1.4.1 植物轉錄組 16
1.4.2 植物代謝組 19
1.4.3 植物表型組 21
1.5 蛋白質組學發(fā)展概述 23
1.5.1 蛋白質研究概述 23
1.5.2 蛋白質結構解析 25
1.5.3 蛋白質組研究發(fā)展歷史 29
1.5.4 人類蛋白質組研究計劃 31
1.5.5 中國人類蛋白質組研究計劃 34
1.6 植物蛋白質組研究 35
1.6.1 植物蛋白質組研究概述 35
1.6.2 前基因組時代的植物蛋白質組研究 35
1.6.3 后基因組時代的植物蛋白質組研究 38
1.6.4 植物蛋白質組研究*新進展及發(fā)展趨勢 40
參考文獻 42
第2章植物蛋白質組研究技術體系 45
2.1 概述 45
2.2 植物蛋白樣品制備技術 45
2.2.1 適合雙向電泳的植物蛋白樣品制備技術 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 47
2.2.3 激光捕獲顯微切割技術 48
2.2.4 高豐度蛋白去除技術 50
2.2.5 自由流動電泳技術 54
2.3 蛋白質組分離技術 55
2.3.1 基于凝膠的分離技術 55
2.3.2 毛細管電泳技術 63
2.3.3 基于多維色譜的非膠分離技術 71
2.3.4 蛋白質芯片技術 75
2.4 蛋白質組鑒定技術 78
2.4.1 生物質譜技術 78
2.4.2 酵母雙雜交系統(tǒng) 85
2.4.3 生物傳感芯片質譜 86
2.4.4 噬菌體展示技術 89
2.4.5 定點突變技術 92
2.5 展望 95
2.5.1 激光捕獲顯微切割技術 95
2.5.2 雙向電泳技術 96
2.5.3 雙向熒光差異凝膠電泳技術 97
2.5.4 毛細管電泳技術 97
2.5.5 蛋白質芯片技術 97
2.5.6 生物質譜技術 98
2.5.7 定點突變技術 99
參考文獻 99
第3章質譜技術在植物蛋白質組學研究中的應用 109
3.1 概述 109
3.1.1 質譜技術發(fā)展簡史 110
3.1.2 質譜技術在生命科學研究中的應用 111
3.2 質譜儀的構造原理和使用維護 111
3.2.1 電離源 112
3.2.2 質量分析器 117
3.2.3 質譜儀的使用和維護 124
3.3 串聯(lián)質譜技術 126
3.3.1 串聯(lián)四極桿質譜儀 127
3.3.2 四極桿-高分辨串聯(lián)質譜儀 128
3.3.3 組合式質譜儀 131
3.4 色譜技術 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 質譜數據的采集與分析 140
3.5.1 質譜儀的性能指標 140
3.5.2 單同位素峰和同位素分布 141
3.5.3 質譜數據采集方式 145
3.5.4 液相色譜質譜聯(lián)用色譜圖 148
3.6 基于質譜的蛋白質組學研究 149
3.7 總結與展望 154
參考文獻 154
第4章蛋白質組研究中的生物信息學 156
4.1 生物信息學與植物蛋白質組信息學 156
4.1.1 生物信息學概述 156
4.1.2 植物蛋白質組生物信息學及其應用 158
4.1.3 植物蛋白質組生物信息學展望 158
4.2 蛋白質組學研究相關數據庫 159
4.2.1 常用的核酸數據庫 159
4.2.2 常用的蛋白質分析數據庫 160
4.3 蛋白質組數據產生相關軟件及其使用 162
4.3.1 雙向電泳圖像分析軟件 162
4.3.2 質譜數據搜索軟件 167
4.3.3 蛋白質組數據統(tǒng)計分析軟件 169
4.3.4 基于質譜數據的定量蛋白質組學分析軟件 170
4.3.5 質譜數據的 de novo蛋白質鑒定軟件 171
4.4 蛋白質結構分析相關工具及其使用 173
4.4.1 蛋白質序列比對軟件 173
4.4.2 蛋白質一級結構分析軟件 176
4.4.3 蛋白質二級結構分析軟件 177
4.4.4 蛋白質三級結構分析軟件 179
4.5 蛋白質功能分析相關工具及其使用 182
4.5.1 基于序列同源性預測蛋白質功能 183
4.5.2 基于相互作用網絡預測蛋白質功能 184
4.5.3 基于基因組上下文預測蛋白質功能 186
4.5.4 基于蛋白質結構預測功能 187
4.5.5 基于功能注釋分析蛋白質功能 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語言在蛋白質組學中的應用 188
4.6.1 生物信息學常用的編程語言 188
4.6.2 R語言在蛋白質組學中的應用實例 189
參考文獻 195
第5章定量蛋白質組學 197
5.1 概述 197
5.2 無標記定量蛋白質組學技術 198
5.2.1 基于二級譜圖的無標記定量技術 198
5.2.2 基于一級譜圖的無標記定量技術 198
5.2.3 無標記定量實現流程 199
5.2.4 無標記定量實現模式 200
5.2.5 保留時間對齊 202
5.2.6 數據歸一化 202
5.2.7 蛋白質豐度比計算 202
5.2.8 統(tǒng)計學分析 203
5.3 標記定量蛋白質組技術 203
5.3.1 體外標記 203
5.3.2 體內標記 211
5.4 靶向定量蛋白質組技術 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的定量蛋白質組技術 222
5.5.1 原理 222
5.5.2 數據處理方法 223
5.5.3 實驗流程 223
5.5.4 應用實例 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 226
5.6.2 雙向熒光差異凝膠電泳技術 226
5.6.3 SILAC技術 226
參考文獻 227
第6章植物鹽逆境應答蛋白質組 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)適應在植物耐鹽中的重要作用 242
6.4.2 滲透調節(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 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 植物抗鹽的信號轉導途徑 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生更多蛋白點 252
6.6.5 鹽生植物蛋白提取方法的質譜兼容性 253
6.7 植物蛋白質組學技術在植物耐鹽研究中應用進展 254
6.7.1 蛋白質組學技術解決植物抗鹽機制問題的主要優(yōu)勢 254
6.7.2 蛋白質組學技術在植物抗鹽機制研究中的應用 255
6.7.3 蛋白質組學技術在植物抗鹽性中主要研究方向 256
6.8 甜土植物鹽逆境應答蛋白質組研究 256
6.8.1 甜土植物耐鹽蛋白質組研究概況 256
6.8.2 甜土植物擬南芥耐鹽蛋白質組研究 257
6.8.3 甜土植物水稻耐鹽蛋白質組研究 259
6.9 鹽生植物鹽逆境應答蛋白質組研究 263
6.9.1 鹽生植物耐鹽蛋白質組研究概況 263
6.9.2 鹽生模式植物鹽芥耐鹽蛋白質組研究 265
6.9.3 鹽生植物紅樹耐鹽蛋白質組研究 270
6.10 真鹽生植物鹽逆境應答蛋白質組研究 273
6.10.1 真鹽生植物耐鹽蛋白質組研究概況 273
6.10.2 真鹽生植物鹽角草耐鹽蛋白質組研究 273
6.10.3 真鹽生植物海馬齒耐鹽蛋白質組研究 281
6.11 植物鹽逆境應答蛋白質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組 292
7.1 概述 292
7.2 線粒體與細胞質雄性不育 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 線粒體對植物響應逆境脅迫的調控 297
7.3.1 植物呼吸作用對逆境脅迫的響應 298
7.3.2 ROS信號 299
7.3.3 AOX的逆境響應 300
7.4 植物線粒體蛋白質純化方法 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合體及三羧酸循環(huán) 307
7.5.1 ROS的產生 308
7.5.2 蛋白復合體的組裝 309
7.5.3 蛋白復合體活性的測定 311
7.5.4 三羧酸酶活性的測定 314
7.6 植物線粒體蛋白質的轉運和代謝物的跨膜運輸 317
7.6.1 線粒體蛋白質的跨膜運輸 317
7.6.2 外膜蛋白 TOM- 內膜蛋白 TIM 319
7.6.3 三羧酸循環(huán)途徑中間產物的跨膜轉運 322
7.7 植物線粒體蛋白質組的穩(wěn)態(tài)調控 324
7.7.1 植物線