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Integrated physiological, metabolite and proteomic analysis reveal the glyphosate stress response mechanism in tea plant (Camellia sinensis).
J Hazard Mater · 2023 · 454:131419 · PMID 37099910 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 사람
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글리포세이트 잔류물은 차나무의 생리적 메커니즘에 막대한 영향을 미쳐 차 공급 안정성과 인간 건강을 위협할 수 있다. 본 연구에서는 차 식물의 글리포세이트 스트레스 반응 메커니즘을 규명하기 위해 통합적인 생리학적, 대사체학적, 단백질체학적 분석을 수행하였다. 글리포세이트(≥1.25 kg ae/ha)에 노출된 후, 잎의 초미세 구조가 손상되었으며 엽록소 함량과 상대 형광 강도가 유의하게 감소하였다. 특징적인 대사산물인 카테킨과 테아닌이 유의하게 감소하였고, 글리포세이트 처리 조건에서 18종 휘발성 화합물의 함량이 유의하게 변화하였다. 이어서, TMT 기반 정량 단백질체학을 이용하여 차별적으로 발현되는 단백질(DEPs)을 확인하고 단백질체 수준에서 그 생물학적 기능을 검증하였다. 총 6287개의 단백질이 동정되었고 326개의 DEPs가 선별되었다. 이 DEPs는 주로 광합성 및 엽록소 생합성, 페닐프로파노이드 및 플라보노이드 생합성, 당 및 에너지 대사, 아미노산 대사, 그리고 스트레스/방어/해독 경로 등에 관여하는 촉매성, 결합성, 수송체 및 항산화 활성 단백질들이었다. 총 22개의 DEPs가 병렬 반응 모니터링(PRM)으로 검증되었으며, 이는 TMT와 PRM 데이터 간에 단백질 풍부도가 일관됨을 입증하였다. 이러한 발견은 글리포세이트가 차 잎에 미치는 손상과 차 식물이 글리포세이트에 반응하는 근저의 분자 메커니즘 이해에 기여한다.
ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate residues can tremendously impact the physiological mechanisms of tea plants, thus threatening tea security and human health. Herein, integrated physiological, metabolite, and proteomic analyses were performed to reveal the glyphosate stress response mechanism in tea plant. After exposure to glyphosate (≥1.25 kg ae/ha), the leaf ultrastructure was damaged, and chlorophyll content and relative fluorescence intensity decreased significantly. The characteristic metabolites catechins and theanine decreased significantly, and the 18 volatile compounds content varied significantly under glyphosate treatments. Subsequently, tandem mass tags (TMT)-based quantitative proteomics was employed to identify the differentially expressed proteins (DEPs) and to validate their biological functions at the proteome level. A total of 6287 proteins were identified and 326 DEPs were screened. These DEPs were mainly catalytic, binding, transporter and antioxidant active proteins, involved in photosynthesis and chlorophyll biosynthesis, phenylpropanoid and flavonoid biosynthesis, sugar and energy metabolism, amino acid metabolism, and stress/defense/detoxification pathway, etc. A total of 22 DEPs were validated by parallel reaction monitoring (PRM), demonstrating that the protein abundances were consistent between TMT and PRM data. These findings contribute to our understanding of the damage of glyphosate to tea leaves and molecular mechanism underlying the response of tea plants to glyphosate.
저자Liu, S.; Rao, J.; Zhu, J.; Li, G.; Li, F.; Zhang, H.; Tao, L.; Zhou, Q.; Tao, Y.; Zhang, Y.; Huang, K.; Wei, C.
저널Journal of hazardous materials
권·호·쪽454, 131419
PMID37099910
DOI10.1016/j.jhazmat.2023.131419
MeSHHumans; Camellia sinensis; Proteomics; Plant Leaves; Chlorophyll; Tea; Plant Proteins; Gene Expression Regulation, Plant; Glyphosate
APA 7판
Liu, S., Rao, J., Zhu, J., Li, G., Li, F., Zhang, H., Tao, L., Zhou, Q., Tao, Y., Zhang, Y., Huang, K., & Wei, C. (2023). Integrated physiological, metabolite and proteomic analysis reveal the glyphosate stress response mechanism in tea plant (Camellia sinensis). J Hazard Mater, 454, 131419. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131419
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