蛋白質(zhì)組學(xué)在農(nóng)業(yè)生物科學(xué)研究中的應(yīng)用

郭瑞坤

摘? ?要：所謂蛋白質(zhì)組學(xué)，是指圍繞蛋白質(zhì)組，對(duì)細(xì)胞、組織或者生物體蛋白質(zhì)組成及其變化規(guī)律進(jìn)行研究的一門(mén)學(xué)科。利用這種技術(shù)，能夠進(jìn)一步掌握生物的生長(zhǎng)規(guī)律、組織結(jié)構(gòu)。動(dòng)植物體中都含有大量的蛋白質(zhì)，其是組織結(jié)構(gòu)的重要組成成分，而蛋白質(zhì)的生長(zhǎng)很大程度上與生物基因的控制有關(guān)聯(lián)性。基于對(duì)基因特性的利用，以定向的方式控制蛋白質(zhì)的形成，這樣可以對(duì)生物產(chǎn)生的某些重大疾病進(jìn)行有針對(duì)性治療。同時(shí)，蛋白質(zhì)組學(xué)在農(nóng)業(yè)生物科學(xué)研究中也得到了廣泛應(yīng)用，不僅能夠提升農(nóng)業(yè)種植的效率，而且可以利用蛋白質(zhì)的特性提高其抗病能力。

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)組學(xué);農(nóng)業(yè)生物科學(xué);應(yīng)用研究

文章編號(hào)： 1005-2690（2020）08-0119-01? ? ? ?中圖分類號(hào)： S188? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，生物研究領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步，而對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究也獲得了進(jìn)一步突破。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究成果不僅可以在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)還能夠應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是我國(guó)社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要保障。然而我國(guó)目前面臨著農(nóng)村人口大量流失、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)落后等現(xiàn)狀，要想保證我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，必須加大對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究。而蛋白質(zhì)組學(xué)能夠借助基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的控制，可以更好地提升我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)水平。同時(shí)蛋白質(zhì)組學(xué)還能夠使人們從對(duì)基因、核酸層次的認(rèn)識(shí)順利過(guò)渡到直接從蛋白質(zhì)層次對(duì)諸多基因產(chǎn)物的認(rèn)識(shí)。某種生物的基因組成相對(duì)固定，但是不同組織的蛋白質(zhì)表達(dá)卻并不相同，從這方面來(lái)看，蛋白質(zhì)組的研究相對(duì)復(fù)雜。蛋白質(zhì)組的研究對(duì)于生物生命發(fā)展將有著重要的意義，而將該研究應(yīng)用到農(nóng)業(yè)研究中，將會(huì)極大促進(jìn)農(nóng)業(yè)生物科學(xué)的發(fā)展。

1? ?蛋白質(zhì)組學(xué)在農(nóng)學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

1.1? ?農(nóng)作物遺傳育種

所謂的蛋白質(zhì)組學(xué)，就是將蛋白質(zhì)與基因聯(lián)系到一起并展開(kāi)研究，蛋白質(zhì)最終的表現(xiàn)形態(tài)受到基因的控制。利用蛋白質(zhì)組學(xué)能夠掌握農(nóng)作物發(fā)育過(guò)程中各器官、組織和細(xì)胞的變化狀態(tài)，可以利用這種方式進(jìn)行農(nóng)作物新物種的培育，找到希望的定向發(fā)展方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物產(chǎn)量的提升。比如常見(jiàn)的高株大豆和矮株大豆，矮株大豆具有抗倒伏能力強(qiáng)、產(chǎn)量高的特點(diǎn)，所以可以通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)，定向研究矮株大豆的蛋白質(zhì)和基因組[1]。

1.2? ?作物逆境脅迫應(yīng)答的研究

作物在生長(zhǎng)過(guò)程中不可能一直處于有利的生長(zhǎng)環(huán)境，而一直處于較為適合環(huán)境中的作物，一旦遇到極端環(huán)境，容易最先枯萎。造成這種現(xiàn)象的主要原因便是作物體內(nèi)缺少適應(yīng)該種環(huán)境的蛋白成分，而經(jīng)常處于惡劣環(huán)境中的作物則可以在環(huán)境脅迫作用下產(chǎn)生相應(yīng)的抗體蛋白，使自己能夠更加適應(yīng)環(huán)境變化。

Yan等用150 mm NaCl對(duì)水稻幼苗進(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)其根部總蛋白的提取及蛋白質(zhì)組學(xué)研究，得到34個(gè)上調(diào)蛋白點(diǎn)和20個(gè)下調(diào)蛋白點(diǎn)，通過(guò)MS分析及數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，鑒定出12個(gè)蛋白點(diǎn)，其歸屬于10種蛋白（4種鹽脅迫蛋白及6種全新蛋白），這些蛋白參與碳、氮和能量代謝、mRNA和蛋白質(zhì)的加工以及細(xì)胞骨架的穩(wěn)定作用[2]。這項(xiàng)研究對(duì)水稻根部鹽脅迫應(yīng)答提供了新的視角，并且闡述了蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法在植物生物學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域強(qiáng)大的推動(dòng)作用。

1.3? ?農(nóng)作物與微生物的相互作用研究

作物生長(zhǎng)過(guò)程中寄生病害往往會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)造成影響，在兩者相互作用過(guò)程中，作物往往能夠產(chǎn)生一些不良反應(yīng)，影響作物的最終產(chǎn)量。當(dāng)然在此過(guò)程中，作物不僅會(huì)受到影響，同時(shí)自身會(huì)產(chǎn)生某種特殊的蛋白類物質(zhì)，作為應(yīng)對(duì)這種影響的反應(yīng)。因此，在今后研究中，工作人員可以根據(jù)其中蛋白質(zhì)組的特點(diǎn)，判斷作物與微生物之間的相互作用關(guān)系，以便獲得對(duì)病害抗性更好的品種。

2? ?蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展前景與展望

農(nóng)業(yè)生物科學(xué)技術(shù)的研究除了在作物方面之外，林業(yè)和畜牧業(yè)也是一個(gè)研究方向，在這2個(gè)方面進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)的研究，同樣能夠進(jìn)一步提升其產(chǎn)量、抗脅迫能力、環(huán)境適應(yīng)能力以及對(duì)病蟲(chóng)害的抵抗能力。而這些都源自于蛋白質(zhì)組與基因之間的密切聯(lián)系，雖然蛋白質(zhì)種類和改變形式多種多樣，但是仍然可以實(shí)現(xiàn)跟蹤定向研究[3]。針對(duì)基于蛋白質(zhì)基因功能的研究問(wèn)題，蛋白質(zhì)組學(xué)成為了一個(gè)重要解決途徑，其作用在于利用生化手段對(duì)蛋白質(zhì)功能進(jìn)行研究，現(xiàn)階段已經(jīng)取得了階段性成果。目前，作為一個(gè)專門(mén)的技術(shù)體系，在生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中，蛋白質(zhì)組分析這一方法已經(jīng)得到了推廣與普及。與此同時(shí)，基于蛋白質(zhì)組學(xué)的研究也呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì)，在現(xiàn)代生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)中發(fā)揮著巨大的作用，其可能會(huì)使得人們對(duì)基因的認(rèn)識(shí)發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，最終發(fā)展到更深層次[4]。由此可見(jiàn)，在基因組計(jì)劃中，蛋白質(zhì)組分析可以說(shuō)是一次質(zhì)的飛躍，在未來(lái)生命科學(xué)研究中將會(huì)成為必然趨勢(shì)，同時(shí)其也會(huì)將微觀分子系統(tǒng)與宏觀生物系統(tǒng)聯(lián)系到一起，在21世紀(jì)，蛋白質(zhì)組在生命科學(xué)領(lǐng)域所占的地位將會(huì)越來(lái)越重要。

3? ?結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)在的科學(xué)研究成果可以發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)物種發(fā)展的意義重大。將蛋白質(zhì)組學(xué)的相關(guān)理論應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生物發(fā)展上，能夠極大地促進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)的進(jìn)步，并且在提高農(nóng)業(yè)物種的環(huán)境適應(yīng)能力、改善農(nóng)作物的品質(zhì)以及提高農(nóng)業(yè)生物的抗病能力等方面有著巨大的作用，對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展也會(huì)起到巨大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 趙永.蓖麻不同類型花序的DNA甲基化與蛋白質(zhì)組學(xué)差異研究[D].通遼：內(nèi)蒙古民族大學(xué)，2017.

[ 2 ] 程娟獻(xiàn)，夏晴，桑志紅，等.轉(zhuǎn)Bt基因大米與相應(yīng)親本大米差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究[J].國(guó)際藥學(xué)研究雜志，2016（4）.

[ 3 ] 吳子明.不同培養(yǎng)條件下黃曲霉的比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2015.

[ 4 ] 劉洋，劉琳，晏月明，等.蛋白質(zhì)組學(xué)在農(nóng)業(yè)生物科學(xué)研究中的應(yīng)用[J].生物技術(shù)通報(bào)，2008（3）：1-7.