两种非标记定量技术在筛选草莓雌蕊发育差异表达蛋白中的应用与比较

研究雌蕊发育进程对育种具有重要意义.蛋白质组学技术是强有力的系统生物学研究工具,目前草莓(Fragaria ananassa)雌蕊发育方面的蛋白质组学研究尚未见报道.为筛选适宜草莓雌蕊大规模蛋白质组学分析的方法,本研究采用数据依赖性采集(data-dependent acquisition,DDA)和非数据依赖性采集(data-independent acquisition,DIA)技术对小蕾期、初绽期和盛开期3个发育时期的草莓雌蕊进行非标记定量蛋白质组研究.从蛋白鉴定量、肽段离子峰强变异系数(coefficient of variation,CV)和数据缺失率3个方面评估两种技术的优劣.结果表明,DIA数据的覆盖度、重现性和准确度均高于DDA.DDA共鉴定到3687个蛋白质,而DIA鉴定到5341个蛋白质;DDA的3个时期肽段离子峰强平均CV值分别为28.4％、33.3％和28.4％,而DIA仅为10.4％、10.9％和11.9％;DDA的3个时期组内数据缺失率分别为12.4％、13.0％、13.9％,而DIA为2.7％、2.2％、3.4％.对DIA筛选到的差异表达蛋白(differentially expressed proteins,DEPs)进行基因本体(Gene Ontology,GO)功能注释,小蕾期和初绽期的DEPs主要注释到有丝分裂、甲基化和次生代谢物合成等过程;而初绽期和盛开期的DEPs则注释到能量代谢、光合作用和初级代谢等过程;KEGG富集分析显示,过氧化物酶4(peroxidase 4,POD4)等多个过氧化物酶参与了木质素合成,其表达量随花的发育进程而上升.对甲基化相关蛋白进一步分析,挖掘到开花调控相关的精氨酸N-甲基转移酶5(protein arginine methyltransferase 5,PRMT5)、转座子沉默相关的DNA(胞嘧啶5)-甲基转移酶3(DNA(cytosine 5)-methyltransferase 3,CMT3)和香气物质合成相关的苔黑酚O-甲基转移酶(orcinol O-methyltransferase,OOMT)等多个具有重要生理功能的蛋白质.并且PRMT5、CMT3和POD4等重要蛋白质仅在DIA数据鉴定到,进一步证明了DIA相对DDA的优越性.本研究发现DIA为草莓雌蕊大规模蛋白质组学分析的较优方法,并初步探索了小蕾期、初绽期和盛开期3个发育时期的雌蕊蛋白表达水平变化,可为草莓雌蕊发育进程的机理研究提供基础资料.