蛋白質組作為決定植物表型根本因素，在各種生物學過程中發揮重要調控作用。植物蛋白組圖譜研究通過系統解析蛋白質表達，為基因功能驗證、生命過程動態監測提供直接證據，填補基因組預測的空白。可應用于分子育種、抗逆機制解析及營養品質改良等，推動作物改良進展。

2024年7月，中國農業科學院和浙江大學等團隊合作在nature plants發表水稻多組織蛋白圖譜研究文章，揭示轉錄后調控機制。（Nat Plants | 最新成果！基于蛋白基因組方案揭示水稻多組織的轉錄后調控機制）2025年7月，中國農業科學院生物技術研究所梁哲團隊再次于Cell Genomics在線發表大豆蛋白圖譜研究文章“Landscape and mA post-transcriptional regulation of soybean proteome”。研究中對14種大豆組織進行蛋白質組圖譜繪制，共鑒定出12,855個蛋白。通過整合蛋白組和mA甲基化圖譜數據，揭示了mA修飾在大豆蛋白質豐度調控中的重要作用，并鑒定出一個新型mA調控因子。這一全面的蛋白質組和mA景觀圖譜加深了對大豆生物學理解，并為作物改良提供寶貴資源。

1.大豆組織間定量蛋白質組學景觀

對大豆萌發到成熟的各個階段14種組織進行定量蛋白組檢測，共鑒定出12,855種蛋白質，平均每個組織鑒定10,211種蛋白質。同一大豆樣本進行了RNA測序分析，結果顯示組織間蛋白質組相關性高于轉錄組相關性，表明蛋白質組比轉錄組更為保守。生理或位置相關的大豆組織（如根和根瘤、單葉和三出復葉以及不同發育階段的種子）蛋白質組/轉錄組更為相似。

大豆組織定量蛋白組圖譜

2.組織特異性蛋白質

使用組織特異性（OS）評分系統確定組織富集蛋白和組織特異性蛋白，每個組織中鑒定出大約190-850個組織富集蛋白和20-220個組織特異性蛋白。組織富集和組織特異性蛋白通常有助于組織功能特性。例如，“葉綠體組織”相關蛋白在三出復葉（TLFs）和單葉（ULFs）中富集，而“黃酮類代謝過程”蛋白在花中富集。這些發現表明，不同組織中蛋白質表達模式與其特定功能密切相關，進一步揭示了大豆不同組織獨特生物學特性。

大豆組織的定量蛋白質組學分析

3.跨大豆組織的蛋白質共表達模塊

WGCNA分析識別出20個共表達模塊（MEs），不同模塊在特定組織中富集。例如ME4模塊在三出復葉（TLFs）中富集，該模塊與光合作用相關GO Term顯著相關，這與三出復葉作為主要光合作用組織的角色一致。ME5模塊在根瘤中富集，與氮循環代謝過程相關。ME9模塊在花中富集，與花青素生物合成過程相關。

大豆組織中的共表達蛋白

4.轉錄本與蛋白質豐度之間的相關性

使用皮爾遜相關系數（r）分析大豆轉錄本和蛋白質豐度關系，不同組織之間相關性存在差異，這表明不同大豆組織中蛋白質豐度調控機制有所不同。另各組織間的蛋白質與RNA比率（PTR）分布通常相似，與水稻和擬南芥中某些組織高PTR情況不同，這些差異表明，植物譜系之間轉錄后調控、翻譯效率、轉錄本穩定性、蛋白質穩定性可能存在差異。

大豆mA修飾圖譜

mA修飾廣泛存在于大豆各組織中，mA/A比率在0.25%到0.41%之間。mA-seq2技術共鑒定出304,638個mA峰，13,428個峰在所有組織中被鑒定出來（保守峰），保守峰的強度高于非保守峰，表明mA可能在所有大豆組織中發揮重要作用。motif分析顯示保守基序UDUACA中U在大豆中是獨特的，表明大豆中可能存在不同的mA識別蛋白，這可能導致mA在不同植物中功能不同。

跨大豆組織的mA甲基化分析

5.大豆中mA與轉錄本表達呈正相關并影響翻譯

在所有組織中，mA修飾的轉錄本表達水平顯著高于非mA修飾的轉錄本，這表明mA修飾與mRNA水平在大豆組織中呈正相關。另mA修飾基因的PTR顯著低于無mA修飾的基因，這表明mA修飾在大豆中具翻譯抑制作用。評估mA修飾與其他因素（包括mRNA豐度、基因長度和外顯子數量等）對蛋白質豐度的相對貢獻，mA修飾是第三重要蛋白質豐度決定因素，這表明mA修飾在大豆中對蛋白質豐度調控起重要作用。

mA影響大豆基因翻譯

6.基于蛋白質組學的多組學分析鑒定MTBa為mA調控因子

為鑒定可能參與大豆mA RNA甲基化潛在基因，篩選豐度隨mA水平變化而變化的蛋白質，包括MTBa。隨后利用CRISPR-Cas9技術編輯大豆MTBa基因，點雜交分析顯示MTBa突變體中mA水平顯著低于野生型，表明MTBa影響大豆中mA甲基化。進一步表征突變體表型，發現突變體生殖生長和成熟階段均表現出相同的矮化表型。這些結果不僅表明GmMTBa是調控大豆發育的關鍵mA調控因子，還證明了蛋白質組學數據有助于鑒定大豆中的新基因。

大豆是植物蛋白關鍵來源，但其蛋白質組仍未被充分表征。文中量化了14個大豆組織中 12, 855個蛋白質，創建了迄今為止最廣泛的大豆蛋白質組數據集。組織特異性蛋白質表達和共表達分析突出了功能特異性，各組織間蛋白質轉錄本豐度存在顯著差異。mA修飾圖譜確定了其在轉錄后蛋白質調控中的關鍵作用。蛋白質組和mA甲基化整合分析確定了mA 甲基化中的新型調控因子。這種全面的蛋白質組學和mA圖譜提升了對大豆生物學的理解，并為作物改良提供了寶貴資源。

邁維代謝可提供蛋白質組學服務，不僅建立了先進的蛋白質組學研究平臺，還引進新一代質譜平臺timsTOF Pro2、Orbitrap Astral 等質譜儀，建立了定量蛋白組、修飾蛋白組、靶向蛋白組檢測流程，以更好的為各位老師服務。