近日,我校农学与生命科学学院师生在工业大麻研究领域取得新进展,相关工作以题为Differential protein response to different light quality conditions of industrial hemp cultivation based on DIA technology(doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.116650)的文章在国际著名学术期刊Industrial Crops and Products发表。该期刊是农林科学农艺学领域的中科院1区TOP期刊,影响因子6.449。本文太阳集团tcy8722(中国)有限公司为第一单位,农生学院程霞老师为第一作者,2019级硕士研究生赵锴源为并列第一作者,农生学院周丽娟老师为通讯作者。
工业大麻是喜光植物,对光响应较敏感,光质直接影响大麻的产量和质量。本文首次利用DIA蛋白质组学技术研究大麻在红光和蓝光下的蛋白响应机制,共鉴定出7591个蛋白质,红光~白光和蓝光~白光下分别鉴定出421和456个差异蛋白,蓝光处理下的上调蛋白远多于红光处理。不同光质下,红光~白光下差异蛋白功能富集主要在脂质代谢、核苷酸代谢、萜类和多酮类化合物的代谢等;蓝光~白光下差异蛋白功能富集主要在萜类和多酮类化合物的代谢等。通过分析参与pathway和共表达差异蛋白发现,蓝光下工业大麻主要通过以下机制促进工业大麻生长:1.DNA修复能力增强。2.类胡萝卜素大量合成,光合速率提升。3.生长素合成和淀粉积累速率增强。4.木质化速度加快,植株营养生长加快。而红光下工业大麻则表现出:1.RNA剪切体途径受到抑制,细胞有丝分裂受阻。2.DNA受到损伤,复制受阻,同时DNA修复能力受到抑制。3.电子载体、单加氧酶活性降低,细胞代谢能力降低。4.细胞活性氧含量增加,同时植株抗氧化物酶活性升高。5.气孔关闭,光合能力降低。6.叶绿体和细胞内膜分解,细胞程序性死亡。7.根部生长、植株生长分化受到抑制。实验结果可为光质调控在工业大麻工厂化的应用提供理论依据。
以上研究得到国家自然科学基金(32160100),云南省地方高校联合基金202001BA070001-129,202001BA070001-163)的资助。