Proteomic analysis of mature kernel aleurone layer of Triticum spelta and three wheat related species

Abstract

Background : A proteomics approach was used to reveal major protein differences in the aleurone layer (AL) of mature grain between four wheat species: T. aestivum and T. spelta (6X), T. durum (4X), and T. monococum (2X). Materiel and methods: In each species, one representative cultivar was used for total AL protein extraction. Two-dimensional electrophoresis of AL proteins revealed 1380, 1355, 1120 and 973 Coomassie stained spots, respectively. Result: A total of 334 spots showed quantitative or qualitative (presence/absence) differences between the four cultivars. T. aestivum and T. spelta had 90.9% and 92.6% of their AL proteome respectively, identical to the other species. Only 25 spots were significantly different between the two hexaploid cultivars. AL proteins encoded by the A genome were mainly expressed in polyploid species. Percentages of proteins encoded by A genome was 85%, in tetraploid species and 70% in the hexaploid spelt. Eighty for proteins are identified by mass spectrometry and data mining and were classified in five bbiological processes and (12) functional categories. Conclusion: The major differences between species were particularly due to storage globulins (22, 11 and 1 of Glo-3, Glo-3B, Glo-3C, respectively), stress related proteins including antioxidant proteins like 1-Cys peroxiredoxin and manganese superoxide dismutase, defence proteins like xylanase, serpin3 and heat shock proteins. Résumé Contexte: Une approche protéomique a été utilisée pour mettre en évidence des différences protéiques majeures dans la couche d'aleurone (CA) en grains mature entre quatre espèces de blé: T. aestivum et T. spelta (6X), T. durum (4X) et T. monococum ( 2X). Matériel et méthodes: Dans chaque espèce, un cultivar représentatif a été utilisé pour l'extraction de la protéine CA totale. L'électrophorèse bidimensionnelle des protéines des CA a révélé 1380, 1355, 1120 et 973 spots colorées au Coomassie, respectivement. Résultat: Un total de 334 spots ont montré des différences quantitatives ou qualitatives (présence / absence) entre les quatre cultivars. T. aestivum et T. spelta avaient respectivement 90,9% et 92,6% de leur protéome CA, identiques aux autres espèces. Seulement 25 spots étaient significativement différents entre les deux cultivars hexaploïdes. Les protéines de la CA codées par le génome A étaient principalement exprimées dans des espèces polyploïdes. Les pourcentages de protéines codées par le génome A étaient de 85% chez les espèces tétraploïdes et de 70% dans l' hexaploïde. Quatre-vingts pour les protéines sont identifiées par spectrométrie de masse et extraction de données et ont été classées en cinq processus biologiques et (12) catégories fonctionnelles. Conclusion: Les principales différences entre les espèces étaient dues en particulier aux globulines de stockage (22, 11 et 1 de Glo-3, Glo-3B, Glo-3C, respectivement), à des protéines liées au stress, notamment des protéines antioxydantes telles que la peroxyrédoxine 1-Cys et la superoxyde dismutase de manganèse , protéines de défense telles que la xylanase, le serpin3 et les protéines de choc thermique.