園藝學(xué)報(bào)， 2018， 45 (10)： 1941 1951. Acta Horticulturae Sinica doi： 10.16420/j.issn.0513-353x.2018-0010； http： /www. ahs. ac. cn 1941 收稿日期 ： 2018 06 01； 修回日期 ： 2018 10 15 基金項(xiàng)目 ： 國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（ 201303108） * 通信作者 Author for correspondence（ E-mail： liusq99sdau.edu.cn） 基于蛋白質(zhì)組學(xué)研究紅光對(duì)番茄果實(shí)糖代謝的影響 董 飛1，王傳增2，孫秀東1，張現(xiàn)征1，任煜倩1，周麗君1，王 丹1，劉世琦1,*（1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部黃淮地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018；2山東省果樹(shù)研究所，山東泰安 271000） 摘 要： 以 Micro-Tom番茄（ Solanum lycopersicum L.）為試材，待種子發(fā)芽后 30 d 移入光質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，分別用紅光和白光（對(duì)照）處理植株，在果實(shí)綠熟期、轉(zhuǎn)色期、成熟期取樣，測(cè)定果實(shí)可溶性糖含量，進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析。結(jié)果表明，在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中紅光處理的番茄果實(shí)可溶性糖含量顯著高于對(duì)照。蛋白組數(shù)據(jù)顯示，與白光對(duì)照相比，在綠熟期，紅光處理的番茄果實(shí)有 46 個(gè)差異蛋白，其中 4 個(gè)與糖代謝有關(guān)；在轉(zhuǎn)色期鑒定出 134 個(gè)差異蛋白，其中 4 個(gè)與糖代謝有關(guān)；在成熟期鑒定出 65 個(gè)差異蛋白，其中 7 個(gè)與糖代謝有關(guān)。在 15 個(gè)與糖代謝有關(guān)的差異蛋白中， 9 個(gè)上調(diào)表達(dá)， 6 個(gè)下調(diào)表達(dá)。對(duì)差異蛋白進(jìn)行 mRNA 水平的驗(yàn)證， 發(fā)現(xiàn)只有甘油醛 3磷酸脫氫酶 （ GAPN） 、 乙酰輔酶 A 羧化酶 （ ACACA）在蛋白質(zhì)和 mRNA 水平表達(dá)不一致，其他蛋白在兩個(gè)水平表達(dá)一致，這說(shuō)明轉(zhuǎn)錄水平并不總是與翻譯水平一致。由此可見(jiàn)，紅光處理通過(guò)影響一些與糖代謝有關(guān)的基因和蛋白來(lái)正調(diào)控番茄果實(shí)糖含量。 關(guān)鍵詞： 番茄；蛋白組學(xué)；紅光；糖代謝 中圖分類號(hào)： S 641.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 0513-353X（ 2018） 10-1941-11 Studies on the Sugar Metabolism Mechanism of Tomato Fruit Under Red Light Revealed by Proteomic Analysis DONG Fei1， WANG Chuanzeng2， SUN Xiudong1， ZHANG Xianzheng1， REN Yuqian1， ZHOU Lijun1，WANG Dan1， and LIU Shiqi1,*（1College of Horticulture Science and Engineering， Shandong Agricultural University， State Key Laboratory of Crop Biology， Ministry of Agriculture Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops in Huanghuai Region， Taian， Shandong 271018， China；2Shandong Institute of Pomology， Taian， Shandong 271000， China） Abstract： We used tomato（ Solanum lycopersicum L.） Micro-Tom as the test material， after 30 days of seed germination. The seedlings were transferred to the artificial climate chamber with red and white（ the control） lights. The fruits were harvested at the mature green， breaker and ripe stages， then we determined the fruit soluble sugar content and proteomic. The results showed that the soluble sugar content under red-treatment was higher than the control during the development of tomato fruit， and the difference Dong Fei， Wang Chuanzeng， Sun Xiudong， Zhang Xianzheng， Ren Yuqian， Zhou Lijun， Wang Dan， Liu Shiqi. Studies on the sugar metabolism mechanism of tomato fruit under red light revealed by proteomic analysis. 1942 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1941 1951. was significant when compared with the control. The proteomic data showed that， compared with the control， 46， 134 and 65 differentially abundant proteins were identified in the red-treated tomato fruit， and four， four and seven of them were related to sugar metabolism in the mature green， breaker and ripe stages， respectively. Among the fifteen differentially abundant proteins related to sugar metabolism， nine were up-regulated and six were down-regulated. The differential abundances of the fifteen proteins were validated by determining the expression levels of the corresponding mRNAs by qRT-PCR. With two exceptions of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase （ GAPN ） and acetyl-CoA carboxylase（ ACACA） ， the remaining genes exhibited a similar expression pattern between their mRNA and protein levels， confirming the differential gene expression levels and revealing that transcription levels are not always concomitant to the translation level. Based on the comprehensive analysis， the red light treatment can regulate the sugar content of tomato fruit by regulating some genes and proteins related to sugar metabolism. Keywords： tomato； proteomics； red light； sugar metabolism 糖代謝是影響果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味形成的重要決定因素，果實(shí)中所含糖的種類、數(shù)量及比率對(duì)果實(shí)色澤、 風(fēng)味和其他營(yíng)養(yǎng)成分均有重要影響， 是決定果實(shí)品質(zhì)和商品價(jià)值的重要因素 （ Dali et al.， 1992） 。 目前，蛋白質(zhì)組已被應(yīng)用于許多生物系統(tǒng)研究，涉及的植物材料包括各種基因型、品種、轉(zhuǎn)基因和突變體、器官、細(xì)胞和亞細(xì)胞等。可用于研究亞細(xì)胞的蛋白質(zhì)組、植物生長(zhǎng)發(fā)育及其對(duì)生物和非生物脅迫的響應(yīng)、翻譯后修飾以及蛋白質(zhì)間的相互作用，不僅包括蛋白質(zhì)組的總體描述，還包括生物學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)過(guò)程的研究，最普遍的應(yīng)用是蛋白質(zhì)的差異表達(dá)（ Rossignol et al.， 2006） 。 先前的研究發(fā)現(xiàn)，紅光不僅可以影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育（ Poudel et al.， 2008； Li et al.， 2017） ，還可以通過(guò)提高番茄（蒲高斌 等， 2005；陳強(qiáng) 等， 2009）的可溶性糖含量來(lái)影響糖代謝。目前對(duì)番茄糖代謝的研究側(cè)重于對(duì)糖含量和糖代謝有關(guān)酶活性及相關(guān)基因表達(dá)的研究（齊紅巖 等， 2006；劉玉鳳 等， 2011；寧秀娟， 2011； Bianchetti et al.， 2017； Li et al.， 2017） ，對(duì)蛋白質(zhì)差異表達(dá)的研究較少。本試驗(yàn)中利用紅光和白光（對(duì)照）處理番茄植株，研究果實(shí)中與糖代謝有關(guān)的差異蛋白，為進(jìn)一步了解紅光影響糖代謝的分子機(jī)理奠定基礎(chǔ)。 1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)材料處理及可溶性糖含量測(cè)定 以番茄品種 Micro-Tom為試材，待種子發(fā)芽后播種于含蛭石 /草炭（ 1/2，體積比）的基質(zhì)中，育苗期結(jié)束后（培養(yǎng) 30 d）選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移入光質(zhì)實(shí)驗(yàn)室。 試驗(yàn)條件及處理參照董飛等（ 2017）的。光質(zhì)實(shí)驗(yàn)室 LED 光源由廣東純英光電科技有限公司提供，培養(yǎng)架為鋼架結(jié)構(gòu)，光源位于頂部，培養(yǎng)架外層為銀色遮光材料，以確保 LED 光源為植物生長(zhǎng)的唯一光源。設(shè)白光（對(duì)照）和紅光 2 個(gè)處理，每個(gè)處理 50 株， 3 次重復(fù)，隨機(jī)排列。距離光源 50 cm處的光量子通量密度均為 300 mol · m-2 · s-1， 光周期為 12 h · d-1。 白天溫度 28 ， 夜間溫度 18 ，相對(duì)濕度為 70% ± 10%。分別于番茄綠熟期、轉(zhuǎn)色期、成熟期取樣測(cè)定，將果實(shí)縱向切為 4 份，去掉種子，用液氮速凍，并保存于 80 超低溫冰箱備用。樣品可溶性糖含量用蒽酮比色法（趙世杰 等， 2002）測(cè)定。 董 飛，王傳增，孫秀東，張現(xiàn)征，任煜倩，周麗君，王 丹，劉世琦 . 基于蛋白質(zhì)組學(xué)研究紅光對(duì)番茄果實(shí)糖代謝的影響 . 園藝學(xué)報(bào)， 2018， 45 (10)： 1941 1951. 1943 1.2 蛋白質(zhì)的裂解、定量和 SDS-PAGE 試驗(yàn) 根據(jù) Pan 等（ 2014）的方法略有修改。在番茄樣品中加入 5 mL SDT 裂解液并轉(zhuǎn)移至預(yù)先裝有適量石英砂的 2 mL 離心管中，用 MP 勻漿儀進(jìn)行勻漿破碎（ 24 × 2， 6.0 M/S， 60 s， 2 次） 。然后用超聲波破碎（ 80 W，工作 10 s，間歇 15 s，循環(huán) 10 次） ，沸水浴 15 min。 14 000 × g 離心 40 min，取上清液用 0.22 µm 濾膜過(guò)濾，收集濾液。采用 BCA Protein Assay Kit（ Bio-Rad， USA）測(cè)定蛋白質(zhì)濃度。參照曾進(jìn)福（ 2016）的方法取 20 g 蛋白質(zhì)樣品，加入緩沖液，沸水浴 5 min， 14 000 × g離心 10 min，取上清液進(jìn)行 12.5% SDS-PAGE 電泳（恒流 15 mA，電泳時(shí)間 60 min） 。 1.3 蛋白質(zhì)的 FASP 酶解和 LC-MS/MS 分析 根據(jù)孫倩倩（ 2016）和曾進(jìn)福（ 2016）的方法略有修改，取 250 g 蛋白樣品，加入 DTT 至最終濃度為 100 mmol · L-1，沸水浴 5 min，冷卻至室溫。加入 200 L UA buffer（ 8 mol · L-1尿素， 150 mmol · L-1Tris-HCl， pH 8.0）混 勻 ，轉(zhuǎn) 入 30 kD 超濾離心管， 14 000 × g 離心 15 min。加 入 200 L UA buffer 14 000 × g 離心 15 min，棄濾液。加入 100 L IAA（ 50 mmol · L-1IAA in UA） ， 600 r · min-1振蕩 1 min， 避光室溫 30 min， 14 000 × g 離心 10 min。 加入 100 L UA buffer， 14 000 × g 離心 10 min，重復(fù) 2 次。 加入 100 L NH4HCO3 buffer， 14 000 × g 離心 10 min， 重復(fù) 2 次。 加入 40 L Trypsin buffer（ 5 g Trypsin in 40 L NH4HCO3buffer） ， 600 r · min-1振蕩 1 min， 37 16 18 h。 14 000 × g 離心10 min，換新收集管收集濾液，濾液用 C18-SD Extraction Disk Cartridg 脫鹽處理， OD280定量。 取 2 g 酶解后產(chǎn)物進(jìn)行 LC-MS/MS 分析。采用納升流速 HPLC 液相系統(tǒng) EASY-nLC1000 進(jìn)行分離。液相 A 液為 0.1%甲酸乙腈水溶液（乙腈為 2%） ， B 液為 0.1%甲酸乙腈水溶液（乙腈為 84%） 。色譜柱 Thermo EASY column SC200 150 m × 100 mm（ RP-C18）以 100%的 A 液平衡。樣品由自動(dòng)進(jìn)樣器上樣到 Thermo EASY column SC001 traps 150 m × 20 mm（ RP-C18） （ Thermo） ，再經(jīng)色譜柱分離，流速為 400 nL · min-1。酶解產(chǎn)物經(jīng)毛細(xì)管高效液相色譜分離后用 Q-Exactive 質(zhì)譜儀（ Thermo Finnigan）進(jìn)行質(zhì)譜分析。 LC-MS/MS 原始數(shù)據(jù)利用 Maxquant 軟件（版本號(hào) 1.3.0.5）進(jìn)行 Lable-free（ LFQ）非標(biāo)記定量分析。數(shù)據(jù)庫(kù)為 Uniprot_Tomato_35793_20161208.fasta（收錄序列 35 793 條，下載于 2016-12-08） 。 1.4 番茄總 RNA 提取、反轉(zhuǎn)錄與熒光定量 PCR 利用天根生化科技有限公司的 Trizol 試劑盒提取番茄總 RNA，采用 PrimeScriptTMRT 反轉(zhuǎn)錄試劑盒（ TaKaRa，大連）合成 cDNA。根據(jù)茄科基因組 SGN 網(wǎng)站（ http： /solgenomics. net/organism/ Solanum_lycopersicum/genome）中獲得差異蛋白對(duì)應(yīng)基因的全長(zhǎng)序列，利用 Beacon Designer 7.9 軟件設(shè)計(jì)引物（表 1） 。利用 TransStart Tip Green qPCR SuperMix（ TransGen Biotech，北京）試劑盒進(jìn)行熒光定量 PCR， 儀器為 BIO-RAD IQ5， 反應(yīng)總體系 20 L： 1 L cDNA， 1 L 引物， 10 L 2× TranStart Green qPCR SuperMix 和 7 L ddH2O。 熒光定量 PCR 反應(yīng)程序： 95 預(yù)熱 30 s， 95 變性 5 s， 58 退火 15 s， 72 延伸 10 s， 44 個(gè)循環(huán)。以適用于番茄熒光定量的 Actin-51 為內(nèi)參基因，用 2-Ct方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 1.5 數(shù)據(jù)分析 利用 DPS v14.10 和 Microsoft Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和繪圖， 并采用 t 測(cè)驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（ P < 0.05） 。用 Perseus 軟件（版本號(hào)為 1.3.0.4）對(duì) Maxquant 所得文件進(jìn)行分析。 Dong Fei， Wang Chuanzeng， Sun Xiudong， Zhang Xianzheng， Ren Yuqian， Zhou Lijun， Wang Dan， Liu Shiqi. Studies on the sugar metabolism mechanism of tomato fruit under red light revealed by proteomic analysis. 1944 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1941 1951. 表 1 熒光定量 PCR 反應(yīng)中所用的基因與引物序列 Table 1 The primers used for qRT-PCR 基因名稱 Gene name 基因簡(jiǎn)介 Gene description 上游引物（ 5 3） Forward primer 下游引物（ 5 3） Reverse primer Solyc01g0989501.1 甘油醛 3磷酸脫氫酶 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase（ NADPH+） TAAGGTCGTGTTGGTGAT GGAGACAACTGGAGTGATA Solyc00g023470.1 果膠酯酶 Pectinesterase AAGAGAATGTTGAGGTGAGT CAGAGTGGAAGGTTGTTG Solyc01g081520.2 UTP葡萄糖 1磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶UTP-glucose-1-phosphate uridylyltransferaseTGACTGATGATGGCTATGT GCTCAATAATGCTGGGAAT Solyc03g114500.2 烯醇化酶 Enolase CATTTGTGTCTGAGTACC TCTCTTAGGATTGGTGAC Solyc02g077240.2 丙酮酸脫羧酶 Pyruvate decarboxylase CTGGTCTTGTGAATGCTATC ATTAGGAGGACGGCTATTAG Solyc01g056450.1 谷氨酰胺合成酶 Glutamine synthetase TGGAATTGAAGGTGGAGAT GTAGTTAGTGTGGCATCCT Solyc00g017930.1 乙酰輔酶 A 羧化酶 Acetyl-CoA carboxylase CAGAGTCCAATCCAGAGG TTCCAGTGCCGATGTTAA Solyc03g006870.2 葡萄糖磷酸變位酶 Phosphoglucomutase ATGACTTCGCCTATACTGAT TATTCTGACTGTTGCTCCA Solyc04g082400.2 1,4 葡聚糖分支酶1,4-glucan-branching enzyme ACTCACCACGGATTATCG CGCTAACATCTTCACCAATAG Solyc07g006790.2 二氫硫辛酰乙酰轉(zhuǎn)移酶 Dihydrolipoamide acetyltransferase ACTCCATCTCCTCCTCAG TGCTATCACCTTGCGAAT Solyc02g091830.2 己糖激酶 Hexokinase GCACTATACAGAATACAGGATG AATGAGAGGCAGCAAGAA Solyc12g088160.1 Solyc03g078400.2 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 Phosphoenolpyruvate carboxykinase Actin-51 TGGTCAGGTGGAAGTTAT TGTCCCTATCTACGAGGGTTATGCCCAGAATCTCGGAAGGTA AGTTAAATCACGACCAGCAAGAT2 結(jié)果與分析 2.1 番茄果實(shí)可溶性糖含量 表 2 表明，對(duì)照和紅光處理下番茄果實(shí)可溶性糖含量均隨著時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在綠熟期、轉(zhuǎn)色期和成熟期紅光處理的可溶性糖含量均顯著高于對(duì)照。由此得出，紅光處理可以明顯提高番茄果實(shí)的可溶性糖含量。 表 2 番茄果實(shí)可溶性糖含量 Table 2 Soluble sugar content of tomato fruit mg · g-1處理 Treatment 綠熟期 Mature green stage 轉(zhuǎn)色期 Breaker stage 成熟期 Ripe stage 白光（對(duì)照） White light（ Control） 紅光 Red light 5.62 ± 0.02 7.79 ± 0.01*15.57 ± 0.04 18.63 ± 0.01*27.31 ± 0.02 29.82 ± 0.03*注：不同處理間差異顯著性檢驗(yàn)采用 t 測(cè)驗(yàn)（ P < 0.05） 。 * 表示差異顯著。 Note： The data of different treatment tested with t-test method（ P < 0.05） ， * indicates significant difference. 2.2 番茄果實(shí)蛋白組的定性定量分析 分析了紅光與對(duì)照在綠熟期、轉(zhuǎn)色期、成熟期的差異蛋白。綠熟期，對(duì)照的番茄果實(shí)中一共鑒定出 3 110 個(gè)蛋白，紅光處理中鑒定出 2 643 個(gè)蛋白，其中 2 319 個(gè)蛋白是對(duì)照和紅光處理共有的，且有 46 個(gè)差異表達(dá)蛋白。 與對(duì)照相比， 紅光處理番茄果實(shí)中有 20 個(gè)上調(diào)蛋白， 有 26 個(gè)下調(diào)蛋白 （圖1， A） 。 在轉(zhuǎn)色期，對(duì)照處理的番茄果實(shí)中一共鑒定出 3 321 個(gè)蛋白，紅光處理中鑒定出 3 275 個(gè)蛋白，其中 2 911 個(gè)蛋白是對(duì)照和紅光處理共有的，且有 134 個(gè)差異蛋白。與對(duì)照相比，紅光處理番茄果實(shí)中有 72 個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá)， 62 個(gè)蛋白下調(diào)表達(dá)（圖 1， B） 。 董 飛，王傳增，孫秀東，張現(xiàn)征，任煜倩，周麗君，王 丹，劉世琦 . 基于蛋白質(zhì)組學(xué)研究紅光對(duì)番茄果實(shí)糖代謝的影響 . 園藝學(xué)報(bào)， 2018， 45 (10)： 1941 1951. 1945 在成熟期，對(duì)照處理的番茄果實(shí)中一共鑒定出 3 210 個(gè)蛋白，紅光處理中鑒定出 3 203 個(gè)蛋白，其中 2 853 個(gè)蛋白是對(duì)照和紅光處理共有的，且有 65 個(gè)差異蛋白。與對(duì)照相比，紅光處理番茄果實(shí)中有 35 個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá)，有 30 個(gè)蛋白下調(diào)表達(dá)（圖 1， C） 。 圖 1 紅光處理（ R1 R3）的番茄果實(shí)與對(duì)照（ CK1 CK3）相比差異蛋白表達(dá)譜的熱圖分析 A：綠熟期； B：轉(zhuǎn)色期； C：成熟期。綠色表示顯著下調(diào)的蛋白質(zhì)，紅色表示顯著上調(diào)的蛋白質(zhì)。 Fig. 1 Heat map analysis of the control（ CK1 CK3） and red-treated（ R1 R3） fruit proteins with differential abundance profiles A： Mature green stage； B： Breaker stage； C： Ripe stage. Green indicates proteins that were significantly less abundant； Red indicates significantly more abundant proteins. 2.3 番茄果實(shí)糖代謝相關(guān)蛋白分析 在綠熟期，與對(duì)照相比，紅光處理番茄果實(shí)中有 4 個(gè)與糖代謝有關(guān)的差異蛋白，其中 2 個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá)， 2 個(gè)蛋白下調(diào)表達(dá)（表 3） 。甘油醛 3磷酸脫氫酶（ GAPN）是糖酵解反應(yīng)中非常關(guān)鍵的酶，催化 3磷酸甘油醛不可逆地生成 3磷酸甘油酸。 GAPN 在紅光處理番茄果實(shí)中下調(diào)表達(dá)，從而不利于葡萄糖的降解。果膠酯酶（ E3.1.1.11）能水解果膠酯鍵，生成甲醇和帶有游離羧基的果膠酸（成莉鳳 等， 2013） 。由表 3 可知，果膠酯酶在紅光處理果實(shí)中上調(diào)表達(dá)，從而有利于果膠的分解。 UTP葡萄糖 1磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶（ UGP2）催化葡萄糖 1磷酸不可逆的生成 UDP葡萄糖，在紅光處理果實(shí)中 UGP2 下調(diào)至對(duì)照的 37%，有利于葡萄糖的積累。 在轉(zhuǎn)色期，與對(duì)照相比，紅光處理番茄果實(shí)中有 4 個(gè)與糖代謝有關(guān)的差異蛋白，其中 2 個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá)， 2 個(gè)蛋白下調(diào)表達(dá)（表 3） 。烯醇化酶（ ENO）催化磷酸甘油酸與磷酸烯醇化丙酮酸的可逆轉(zhuǎn)化，是糖酵解過(guò)程的關(guān)鍵酶，在細(xì)胞能量代謝過(guò)程中起重要作用。紅光處理番茄果實(shí) ENO 上Dong Fei， Wang Chuanzeng， Sun Xiudong， Zhang Xianzheng， Ren Yuqian， Zhou Lijun， Wang Dan， Liu Shiqi. Studies on the sugar metabolism mechanism of tomato fruit under red light revealed by proteomic analysis. 1946 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1941 1951. 調(diào)了 2.52 倍（表 3） ，有利于葡萄糖磷酸鹽的積累。丙酮酸脫羧酶（ PDC）是一種以焦磷酸硫胺素為輔酶的羧基裂解酶，在植物中廣泛存在。 PDC 在胞質(zhì)中結(jié)合 TPP 和 Mg2+組成全酶，催化糖酵解所產(chǎn)生的丙酮酸脫羧生成乙醛。由表 3 可知，在紅光處理番茄果實(shí)中， PDC 下調(diào)至對(duì)照的 38%，不利于丙酮酸的脫羧反應(yīng)，進(jìn)而有利于葡萄糖的積累。乙酰輔酶 A 羧化酶（ ACACA）催化乙酰輔酶 A不可逆地轉(zhuǎn)化為丙二酰輔酶 A， ACACA 下調(diào)表達(dá)（表 3） ，有利于乙酰輔酶 A 的積累，進(jìn)而使糖的含量增加。谷氨酰胺合成酶（ GLNA）催化谷氨酸不可逆地生成谷氨酰胺。在紅光處理番茄果實(shí)中，GLNA 上調(diào)了 2.80 倍（表 3） 。 表 3 紅光處理果實(shí)與對(duì)照相比糖代謝有關(guān)差異蛋白種類 Table 3 Identification of the proteins related to sugar metabolism that are differentially displayed in red light treated fruit 成熟時(shí)期 Mature period 蛋白質(zhì) ID Protein ID 名稱 Name 注釋 Description 紅光 /白光 Red light/white light P value 綠熟期 Mature K4CB11 GAPN 甘油醛 3磷酸脫氫酶 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase（ NADP+） 0.47 0.0431 green stage K4CVB2 E3.1.1.11 果膠酯酶 Pectinesterase 3.28 0.0331 P09607 E3.1.1.11 果膠酯酶 Pectinesterase 3.39 0.0249 K4C285 UGP2 UTP-葡萄糖 1磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶UTP-glucose-1-phosphate uridylyltransferase 0.37 0.0029 轉(zhuǎn)色期 K4D3Y9 ENO 烯醇化酶 Enolase 2.52 0.0268 Breaker stage K4D1Z3 PDC 丙酮酸脫羧酶 Pyruvate decarboxylase 0.38 0.0340 K4DG25 ACACA 乙酰輔酶 A 羧化酶 Acetyl-CoA carboxylase / biotin carboxylase 1 0.16 0.0453 K4AXS2 GLNA 谷氨酰胺合成酶 Glutamine synthetase 2.80 0.0400 成熟期 K4BEB0 PGM 葡萄糖磷酸變位酶 Phosphoglucomutase 2.38 0.0173 Ripe stage K4CQU8 GBE1 1,4 葡聚糖分支酶 1,4-glucan branching enzyme 3.31 0.0352 K4CVB2 E3.1.1.11 果膠酯酶 Pectinesterase 2.33 0.0083 P09607 E3.1.1.11 果膠酯酶 Pectinesterase 63 0.0420 K4D533 DLAT 二氫硫辛酰乙酰轉(zhuǎn)移酶 Dihydrolipoamide acetyltransferase 2.01 0.0004 Q4PS96 HK 己糖激酶 Hexokinase 0.23 0.0080 KCXQ8 PEPC 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 Phosphoenolpyruvate carboxylase 0.13 0.0085 t 測(cè)驗(yàn)。 t-test. 在成熟期，與對(duì)照相比，紅光處理番茄果實(shí)中有 7 個(gè)與糖代謝有關(guān)的差異蛋白，其中 5 個(gè)上調(diào)表達(dá)， 2 個(gè)下調(diào)表達(dá)（表 3） 。葡萄糖磷酸變位酶（ PGM）在糖酵解途徑中將葡萄糖 6磷酸轉(zhuǎn)換為葡萄糖 1磷酸。在紅光處理的果實(shí)中， PGM 上調(diào)表達(dá)了 2.38 倍，說(shuō)明蔗糖和淀粉合成的活動(dòng)增強(qiáng)，從而使果實(shí)糖含量增加。 1,4 葡聚糖分支酶（ GBE1）是蔗糖和淀粉代謝過(guò)程中的關(guān)鍵酶，它將直鏈淀粉不可逆的生成淀粉。 GBE1 在紅光處理果實(shí)中上調(diào)表達(dá)意味著淀粉大量積累。二氫硫辛酰乙酰轉(zhuǎn)移酶（ DLAT）是丙酮酸脫氫酶復(fù)合體中的主要組成成分，乙酰二氫硫辛酰胺在二氫硫辛酰乙酰轉(zhuǎn)移酶催化下，轉(zhuǎn)移乙?；捷o酶 A，形成乙酰輔酶 A。 DLAT 在紅光處理番茄果實(shí)的上調(diào)表達(dá)意味著乙酰輔酶 A 的積累，從而有利于糖含量的增加。己糖激酶（ HK）是糖積累途徑中重要酶之一，紅光處理番茄果實(shí)中 HK 下調(diào)表達(dá)，不利于己糖的磷酸化，有利于己糖積累。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（ PEPC）是催化磷酸烯醇式丙酮酸（ PEP）與二氧化碳反應(yīng)生成草酰乙酸不可逆反董 飛，王傳增，孫秀東，張現(xiàn)征，任煜倩，周麗君，王 丹，劉世琦 . 基于蛋白質(zhì)組學(xué)研究紅光對(duì)番茄果實(shí)糖代謝的影響 . 園藝學(xué)報(bào)， 2018， 45 (10)： 1941 1951. 1947 應(yīng)的酶。紅光處理番茄果實(shí)中 PEPC 下調(diào)表達(dá)不利于糖酵解的進(jìn)行，有利于葡萄糖的積累。 2.4 番茄果實(shí)差異蛋白 mRNA 水平的驗(yàn)證 紅光處理番茄果實(shí)綠熟期與對(duì)照相比，與糖代謝相關(guān)差異蛋白對(duì)應(yīng)基因共 4 個(gè)， 3 個(gè)上調(diào)， 1個(gè)下調(diào)。 由圖 2 和表 3 可知， GAPN、 E3.1.1.11（ K4CVB2） 、 E3.1.1.11（ P09607） 為上調(diào)基因， E3.1.1.11（ K4CVB2） 、 E3.1.1.11（ P09607）為上調(diào)蛋白， UGP2 為下調(diào)基因， GAPN、 UGP2 為下調(diào)蛋白。GAPN 在 mRNA 水平為上調(diào)，在蛋白質(zhì)水平為下調(diào)，其他蛋白在 mRNA 和蛋白質(zhì)水平表達(dá)一致。這可能因?yàn)榛虮磉_(dá)只有轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)水平， 而 mRNA 到蛋白質(zhì)卻有多個(gè)調(diào)控水平。 可能 mRNA還沒(méi)翻譯為蛋白就降解了，也可能翻譯到一定水平后受到其他信號(hào)的調(diào)控而停止翻譯，從而造成mRNA 和蛋白質(zhì)水平表達(dá)不一致。 紅光處理番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色期與對(duì)照相比，與糖代謝相關(guān)差異蛋白對(duì)應(yīng)基因共 4 個(gè)， 3 個(gè)上調(diào)， 1個(gè)下調(diào)。由圖 2 和表 3 可知， ENO、 ACACA、 GLNA 為上調(diào)基因， ENO、 GLNA 為上調(diào)蛋白； PDC為下調(diào)基因， PDC、 ACACA 下調(diào)蛋白。 ACACA 在 mRNA 水平為上調(diào)，在蛋白質(zhì)水平為下調(diào)，其他蛋白在 mRNA 和蛋白質(zhì)水平表達(dá)一致。 紅光處理番茄果實(shí)成熟期與對(duì)照相比，與糖代謝相關(guān)差異蛋白對(duì)應(yīng)基因共 7 個(gè)， 5 個(gè)上調(diào)， 2個(gè)下調(diào)。圖 2 和表 3 表明， PGM、 GBE1、 E3.1.1.11（ K4CVB2） 、 E3.1.1.11（ P09607） 、 DLAT 為上調(diào)基因， PGM、 GBE1、 E3.1.1.11（ K4CVB2） 、 E3.1.1.11（ P09607） 、 DLAT 為上調(diào)蛋白； HK、 PCK為下調(diào)基因， HK、 PCK 為下調(diào)蛋白。成熟期的 7 個(gè)與糖代謝有關(guān)的差異蛋白在 mRNA 和蛋白質(zhì)水平均表達(dá)一致。 圖 2 差異蛋白對(duì)應(yīng)基因相對(duì)表達(dá) 不同處理間差異顯著性檢驗(yàn)采用 t 測(cè)驗(yàn)（ P < 0.05） 。 * 表示差異顯著。 Fig. 2 Relative gene expression of different protein The data of different treatment tested with t-test method（ P < 0.05） . * indicates significant difference. Dong Fei， Wang Chuanzeng， Sun Xiudong， Zhang Xianzheng， Ren Yuqian， Zhou Lijun， Wang Dan， Liu Shiqi. Studies on the sugar metabolism mechanism of tomato fruit under red light revealed by proteomic analysis. 1948 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1941 1951. 3 討論 研究表明，紅光可以提高番茄（蒲高斌 等， 2005；陳強(qiáng) 等， 2009） 、芹菜（高波 等， 2015） 、普通白菜（王婷， 2011） 、大蒜（楊曉建， 2011