内蒙古自治区植物蛋白质组学重点实验室



　1.概况

　　蛋白质组学及相关产品研发实验室（现内蒙古自治区植物蛋白质组学重点实验室的前身），从2008年即开始筹建，2013年由内蒙古科技厅挂牌成立，依托单位是内蒙古自治区农牧业科学院草原研究所。经过近5年的建设，现实验室占地总面积680㎡，分三个实验功能区。该实验室是一个以蛋白质组学研究为核心内容，面向全区乃至全国，集实验研究、样品检测、产品开发、人才培养于一体的多功能、开放性实验室。通过与全国其它科研院所、高等院校、相关实验室的项目合作，充实实验条件，提高研究水平、熟化实验技术，为人才培养及高通量样品鉴定分析奠定基础。通过对植物功能蛋白质组的研究，深入挖掘植物性蛋白质资源，为植物蛋白质组数据库的建立，无抗类药物、活性蛋白质成分的研发，以及新型植物种质材料的创制提供技术平台。

　　2.科研平台建设

　　内蒙古自治区植物蛋白质组学重点实验室拥有先进的国内外大、中型仪器设备近90台（套），包括自由设备：高速冷冻离心机、多振幅高速摇床、切片机、多段光照培养箱、Eppendorf移液器、8孔道移液器、常用分析测试设备、计算机、数码照像机、数码投影仪、数码摄像机、显微镜及镜头、分光光度计、电泳仪、PCR仪、水浴恒温振荡器、鼓风干燥箱、超净工作台、冰箱、制冰机、精量天平、大量程电子天平、台式离心机、超纯水机、高温高压灭菌锅、酸度计、微波炉、人工气候箱、旋涡混合器、磁力加热搅拌器、液氮罐、蛋白质纯化仪；第二和第三功能区共享设备：气相色谱仪、液相色谱仪、气相色谱串联质谱仪、液相色谱串联质谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光光谱仪、等离子体发射光谱仪、等离子体质谱仪、定量PCR仪、氨基酸分析仪、分子杂交仪、紫外交联仪、电击仪、真空转移系统等。具备面向社会相关科研团队开放，提供实验设备与技术支撑的条件，同时也具备专业技术培训的基本设施条件。

　　3.主要科研工作及研究方向

　　实验室从2008年建立以来，通过自主申请项目，以及横向联合等方式，重点开展了野牛草种子破眠蛋白质组研究、驼绒藜抗旱蛋白质组研究、乌拉特柄扁桃抗氧化蛋白质研究、沙打旺高蛋白低木质素新品种分子育种研究、沙冬青脱水素蛋白基因遗传转化紫花苜蓿研究。取得了10多项科技成果，为自治区牧草分子学发展作出了一定的贡献。

　　承担的科研项目

　　国家科技支撑计划与科研院所基本科研业务部创新团队项目“野牛草种子休眠机理与破眠方法研究”（2006BAD01A19-3）－（2009td－2）。

　　内蒙古自然基金项目“野牛草种子破眠蛋白质功能鉴定”（2010MS0412）。

　　内蒙古自治区科技计划与应用项目“乌拉特柄扁桃活性蛋白体外无细胞表达技术研究”。

　　内蒙古自治区科技创新基金项目“农牧业生物技术应用研究”之“高蛋白低木质素沙打旺新品种（系）的创制”与“抗逆基因的功能鉴定及遗传转化”（2011CXJJM01）。

　　内蒙古自治区农牧业科学院青年创新基金项目“科尔沁型”华北驼绒藜不同组织蛋白组学研究”（2012QNJJM03）。

　　主要科技成果

　　（1）通过“野牛草种子休眠机理与破眠方法研究”、“野牛草种子破眠蛋白质功能鉴定”项目，对野牛草种子休眠机理进行了充分的研究，借助于蛋白质组学技术手段，分离并鉴定了打破该植物种子休眠的蛋白质组，全部研究共发表学术论文6篇。

　　（2）“乌拉特柄扁桃活性蛋白体外无细胞表达技术研究”研究中，我们已经获得了乌拉特柄扁桃超氧化物歧化酶（SOD）基因全长，并已在GenBank中注册（登录号为：KJ196347。

　　（3）“农牧业生物技术应用研究”之“高蛋白低木质素沙打旺新品种（系）的创制”（2011CXJJM01）课题的支持，我们分别克隆了向日葵清蛋白基因（SFA8）、沙打木质素合成酶基因（CoMT）、黄孢原毛平革菌木质素分解酶基因（Laccase），而后建立了相应的顺义表达载体或反义表达载体。其中，向日葵清蛋白基因（SFA8）和黄孢原毛平革菌木质素分解酶基因（Laccase）已成功转化拟南介。该项研究现正开展沙打旺高频再生繁殖体系攻关研究，为沙打旺目标基因的遗传转化提供条件。 “抗逆基因的功能鉴定及遗传转化”研究，构建了沙冬青越冬叶片cDNA文库，经测序获得了与抗逆相关的EST序列 48条以及3个抗逆基因 (其中包括脱水素基因)。对脱水素基因进行克隆，获得了1008bp cDNA序列，该序列具有完整的ORF。随后对脱水素基因的功能进行了研究，结果表明，脱水素基因定位在细胞核内，该基因在沙冬青各器官中的表达量也各不相同，种子中最高，花中最低。

　　（4）“科尔沁型”华北驼绒藜不同组织蛋白组学研究”发现，不同处理与对照间差异表达的蛋白质点数不同，且差异点也不尽相同。蛋白质丰度变化在两倍以上，且重复性好的差异表达蛋白点有71个，其中有47个蛋白质点表达量上调，34蛋白质点表达量上调。

　　4.科研队伍

　　学术带头人孙杰，博士，研究员，草原研究所副所长。中国草学会牧草育种分会理事，第五届“西部之光”访问学者。主要从事牧草遗传育种与分子生物技术研究，获内蒙古农牧业丰收奖1项；育成草品种1个；制定内蒙古自治区牧草栽培地方标准1个；发表学术论文21篇；参编学术专著3部。荣获内蒙古农牧业厅“全区草原工作先进个人”（2005、2006、2008）；内蒙古农学会“第九届科教兴农奖”（2009）；内蒙古农牧业科学院“先进工作者”（2006）等荣誉称号。

　　参加实验室研究工作的总人数17人，本所固定人数15人，客座人员2人。固定人员结构正高5人，副高2人，其中博士3人，硕士3人。

　　5.开放服务能力

　　实验室建立以来，通过与全国其它科研院所、高等院校、相关实验室的项目合作，充实实验条件，提高研究水平、熟化实验技术，为人才培养及高通量样品鉴定分析奠定基础。

       6.实验室定位

       面对全区农牧业产业发展需求，立足国内外蛋白质组学科发展的先进理论和前沿技术，以内蒙古丰富的植物资源为研究对象，开展饲草目标性状调控蛋白的评价、鉴定与应用研究和非遗传类饲用材料（可控）诱变的蛋白调控机制与应用研究。

近年来，主要在以下 5个方面为国家和自治区作出贡献。

一是在植物抗逆蛋白研究方面，重点实验室开展了“乌拉特病扁桃”超氧化物歧化酶SOD、沙打旺木质素生物合成酶、向日葵清蛋白、白腐菌木质素超氧化物酶一级结构测定，基因测序、过量表达载体构建和反义表达载体构建，以及表达水平检验和模式植物遗传转化等研究。

二是建立了植物抗逆新种质材料分子创制技术体系；“乌拉特病扁桃SOD蛋白基因序列及应用”分别获得国际和国内发明专利授权。

三是在非生物手段诱变体系建立上，重点实验室前期工作扎实，已经获得苜蓿平行电场处理下生物材料多份，并通过蛋白质组学检测分析，发现实验材料在花期提前、生育期缩短、光合能力增加等方面均有正向变异，为适应自治区物候条件新种质材料培养和生产模式创新奠定了技术和材料基础。

四是在高蛋白节水生物材料培养方面，获得适合高蛋白节水型生物材料培养集成技术体系，现正着手落实相关检测、评价与研究工作。该项技术的成功，可以增加自治区生物源目标蛋白种类与生产途径，降低生产耗水量，节约水资源，丰富相关产业蛋白材料来源，为自治区绿色农畜产品生产基地建设提供理论与物化成果支撑。

五是在食（饲）源性蛋白质品质鉴定与规模化生产体系研究方面，重点实验室借助自治区重大专项支持，成功引种了节水型高蛋白饲草“加拿大杂交苏丹草”。该植物粗蛋白含量高达13.8%，生物需水量为305t，分别比青贮玉米（449t）和紫花苜蓿（849t）少144t和544t，为自治区开展高蛋白节水饲草工程找到了优选材料。通过与同类材料比对并进行蛋白质组学检测分析，该饲草蛋白质种类丰富，且高效水分利用蛋白表达差异显著。另外，重点实验室长期与国家牧草产业体系苜蓿育种岗位首席专家杨青川研究员团队合作，在“中苜2号”、“中苜3号”育种材料评价与新品种示范推广方面完成大量工作，推动自治区高蛋白饲草规模化生产，两个饲草品种累计生产面积在100万亩以上。“高产苜蓿‘中苜2号’新品种的选育与应用”获得自治区科技进步二等奖；“耐盐苜蓿‘中苜3号’新品种的选育与应用”登记为自治区科技成果。