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Abstrakt
Identifizierung hitzeinduzierter Proteome in Tomatenmikrosporen mittels LCM-Proteomik-Analyse
Li H, Zhu Y, Rangu M, Wu X, Bhatti S, Zhou S, Yang Y, Fish T und Thannhauser TW
Die Pollenentwicklung ist sehr anfällig für Hitzestress (HS) und die Produktion nicht lebensfähigen Pollens führt zu einer Verringerung der Samen- und Fruchtbildung bei Pflanzen. Diese Studie wurde durchgeführt, um HS-induzierte Pollenproteine und die damit verbundenen biologischen Prozesse bei Tomaten (Solanum lycopersicum) zu identifizieren. Tomatenpflanzen der Sorte „Micro-Tom“ wurden zur Hitzebehandlung zwei Wochen lang bei 32 °C/22 °C (Tag/Nacht, 12/12 Stunden) inkubiert, und die unbehandelten Kontrollpflanzen wurden für den gleichen Zeitraum bei 25 °C/22 °C inkubiert. Es wurde bestätigt, dass 5 mm lange Blütenknospen die hitzeempfindlichen einkernigen Mikrosporen enthielten. Pollenzellen wurden mittels Laser-Capture-Mikrodissektion (LCM) geerntet und Proteine mithilfe einer einstufigen Methode unter hohem Druck und Vakuum extrahiert. Ungefähr 60.000 mit LCM geerntete Mikrosporenzellen lieferten etwa 18–20 μg Proteine. Die Proteomikanalyse mit Tandem-Mass-Tags (TMT) identifizierte insgesamt 6018 Proteine, 4784 Proteine wurden quantifiziert, 37 Proteine wurden als HS-hochregulierte, signifikant veränderte Proteine (SCPs) identifiziert und 83 Proteine als HS-herunterregulierte (dn) SCPs. Weitere Analysen mit dem pflanzlichen MetGenMap-System zeigten, dass die HS-hochregulierten SCPs in den biologischen Prozessen Hitzeakklimatisierung, Pollenwandbildung, Proteinfaltung/-rückfaltung der Genontologie (GO) angereichert waren und die HS-dn-regulierten SCPs in die GO-Begriffe Kohlenhydratkatabolismus und De-novo-Proteinbiosynthese eingeordnet wurden. Biologische Prozesse wie Mitose, Resistenz gegen oxidativen Stress und Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechselprozesse enthalten sowohl die HS-hoch- als auch die dn-regulierten SCPs. Diese Ergebnisse zeigen, dass der LCM-TMT-Proteomik-Workflow bei der Identifizierung von HS-induzierten Pollenproteomen hocheffizient ist. Diese durch HS induzierten SCPs werden zur Erforschung der Hitzetoleranz von Tomatenpollen verwendet. Die Proteomikdaten sind über ProteomeXchange unter der Kennung PXD010218 verfügbar.