玉米花絲花粉互作的轉(zhuǎn)錄組及蛋白質(zhì)組分析.pdf

1、玉米(Zea mays L.)授粉后花粉與花絲互作(pollen-silk interaction)是玉米生殖發(fā)育的重要過程。在此期間，花粉與花絲的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、組分及相關(guān)基因的表達(dá)均發(fā)生顯著的連續(xù)變化。然而，目前玉米的遺傳轉(zhuǎn)化周期較長，基因功能注釋尚不完善，突變體尤其是影響花粉-花絲互作的突變體資源十分缺乏，這極大地制約了玉米花粉-花絲互作過程分子機(jī)理的研究。因此利用比較組學(xué)研究花粉與花絲互作過程，對(duì)于揭示花絲與花粉的互作機(jī)理，特別是花絲

2、對(duì)于花粉管的識(shí)別、花粉管發(fā)育的促進(jìn)、供養(yǎng)及引導(dǎo)過程具有重要的意義。本文以玉米自交系B73為材料，觀察了玉米花粉管的萌發(fā)過程，比較了未授粉花絲及自交授粉后花絲轉(zhuǎn)錄組的差異和蛋白質(zhì)組的差異。結(jié)果表明:
　　1.花粉管萌發(fā)實(shí)驗(yàn)表明，授粉后1小時(shí)是花粉管萌發(fā)的高峰期，此后花粉的萌發(fā)率急劇下降，所以我們把此時(shí)刻定義為花粉管萌發(fā)期。授粉后5小時(shí)，此時(shí)花粉管的延伸速率到達(dá)最高(1.8957 cm/h)，大部分已萌發(fā)花粉的花粉管都處于延伸階段，而

3、且此時(shí)沒有花粉處于萌發(fā)階段，所以我們把授粉后5小時(shí)定義為花粉管的延伸階段。授粉后20小時(shí)，有32％的花粉管到達(dá)了胚囊，此時(shí)玉米的雌雄配子已經(jīng)開始了雙受精過程。
　　2.與未授粉花絲的轉(zhuǎn)錄組相比，授粉1小時(shí)后出現(xiàn)了1485個(gè)表達(dá)量上調(diào)大于2倍的轉(zhuǎn)錄本，367個(gè)表達(dá)量下調(diào)大于2倍的轉(zhuǎn)錄本;與授粉1小時(shí)花絲的轉(zhuǎn)錄組相比，在授粉5小時(shí)后出現(xiàn)了313個(gè)表達(dá)量上調(diào)大于2倍的轉(zhuǎn)錄本，17個(gè)表達(dá)量下調(diào)大于2倍的轉(zhuǎn)錄本。功能顯著性富集分析表明，差異

4、轉(zhuǎn)錄本集中于細(xì)胞質(zhì)中，具有細(xì)胞壁合成、防御/抗脅迫，催化活性轉(zhuǎn)移酶活性，脂質(zhì)結(jié)合活性等功能，參與光和作用等過程。Pathway顯著性富集分析表明:主要參與的生化反應(yīng)途徑有光合作用-天線蛋白的代謝，精氨酸和脯氨酸代謝，氨基糖和核苷酸糖代謝，剪接復(fù)合體等途徑。
　　3.未授粉、授粉后1小時(shí)及授粉后5小時(shí)的這三個(gè)時(shí)期的花絲蛋白質(zhì)組相比較發(fā)現(xiàn)，共有37個(gè)蛋白質(zhì)點(diǎn)在三個(gè)時(shí)期中表達(dá)量發(fā)生連續(xù)的大于2倍的變化，且通過MALDI-TOF-MS質(zhì)譜

5、測(cè)序和MASCOT序列分析進(jìn)行了注釋;功能分類表明，差異蛋白質(zhì)分別參與細(xì)胞壁合成、防御/抗脅迫、代謝途徑、轉(zhuǎn)錄等細(xì)胞過程，這與轉(zhuǎn)錄組的結(jié)果基本一致。
　　4.轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)組的同源比對(duì)分析表明，有12個(gè)差異蛋白質(zhì)點(diǎn)的基因的表達(dá)模式趨同，其余差異蛋白質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜均出現(xiàn)，雖然大部分的表達(dá)量較高但差異不顯著。這些差異轉(zhuǎn)錄本/蛋白被定義為花絲花粉互作的候選基因。
　　綜上，本文從轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)組兩個(gè)角度分析了玉米授粉后花粉與花