水稻灌浆期干湿交替处理下籽粒定量代谢组学及蛋白组学分析

摘要

以大穗型水稻品种金辉809为材料,研究籽粒灌浆期干湿交替处理对水稻籽粒灌浆的影响,旨在揭示水分调控对水稻籽粒灌浆的作用机制.本研究首先运用GC/MS技术对籽粒代谢物进行相对定量分析,进而应用Heat map,PCA,SAM,Opls-da和Metpa等数据分析方法,对干湿交替处理下出现变化的代谢产物进行功能分析.结果表明干湿交替处理下,有19个代谢物的含量上调表达,其中脯氨酸、甘氨酸、丝氨酸、己烷等参与氨基酸代谢途径,景天庚酮糖参与光合作用,2-羟基-1,2,3-丙三羧酸钙参与TCA循环,肌醇参与半乳糖代谢,丁烷参与糖酵解途径等.可见，干湿交替处理增强了氨基酸和能量代谢等途径中关键酶的活性，促进了物质与能量的代谢。此外，本研究还通过TMT(同位素相对标记与绝对定量技术)与LC-MS分析相结合的方法，对于湿交替处理下籽粒总蛋白进行相对定量分析，共鉴定到13个蛋白点出现显著差异表达，其中5个蛋白点上调表达，8个蛋白点下调表达。通过对差异蛋白功能的鉴定分析发现，干湿交替处理能够促进籽粒灌浆过程中的抗逆响应、蛋白合成、淀粉合成、氨基酸及能量代谢、物质转运与储存等生化过程。本研究应用相对定量代谢与蛋白组学明确了大穗型水稻籽粒灌浆对水分干湿交替处理的响应机制，为进一步揭示水稻籽粒灌浆调控机制提供理论依据。