比较蛋白质组学解析甘蓝型油菜种子萌发调控机理

摘要

油菜（Brassica napus）是世界上最重要的油料作物之一。油菜种子在储藏过程中，其蛋白质和脂肪酸组分会随储藏时间的延长而发生改变，进而导致种子萌发活性降低。这一直是油菜实际生产和应用过程中所面临的一个重要问题，而且种子萌发活性还关系着作物田间表现，最终影响作物产量。因此，需要对油菜种子萌发以及萌发活性相关的调控机制进行深入研究，以解决油菜种子在储藏过程面临的品质和萌发活性下降的问题，并为培育高萌发活性的甘蓝型油菜种子奠定基础。
　　以不同含油量的甘蓝型油菜种子为材料，对种子萌发过程进行了全面分析。在萌发过程中和萌发的高低油种子中分别鉴定到113和165个差异表达蛋白点（DEP）。这些蛋白点涉及到储藏蛋白、能量代谢、蛋白质代谢、防御/疾病、种子成熟、糖和碳水化合物代谢、脂质代谢、氨基酸代谢、细胞生长/分裂以及一些未知功能蛋白。通过深入分析，本研究主要得出以下结论：
　　1.在甘蓝型油菜种子萌发和萌发后幼苗生长过程中，储藏物质动员、含硫氨基酸代谢和黑芥子酶结合蛋白相关防御系统在种子萌发和幼苗生长阶段被激活和诱导，这些过程可能有助于种子正常萌发和幼苗建成。同时，成熟过程可能也在甘蓝型油菜种子萌发早期重现，这可能有助于提高种子萌发对环境的适应能力。通过比较蛋白质组学和比对分析，差异表达蛋白所对应的17个基因定位于萌发相关QTL置信区间内，证明这些基因可能在种子萌发过程起到重要的调控作用。
　　2.含油量是影响种子萌发活性的一个重要因素，并且外源ABA对不同株系种子萌发活性的影响并不相同，但是这种影响在高低油材料间不存在明显偏向性差异，这表明高低油种子萌发活性差异可能与种子对ABA的敏感性无关。同时，比较蛋白质组学分析结果也表明含硫氨基酸代谢途径在高油种子中具有更高的活跃性，这可能有助提高种子对环境的适应性，改善种子活性。21个蛋白质代谢相关蛋白、10个氨基酸代谢相关蛋白、11个糖和碳水化合物代谢相关蛋白、15个能量代谢相关蛋白在高油种子中高表达，表明高油种子在萌发过程中具有更高的物质和能量代谢活性，有助于保证高油种子更加快速地启动萌发并进行萌发后幼苗建成生长。
　　3.31个共同的特异性基因在两组蛋白质组学分析结果中找到，其中7个基因被定位于萌发相关QTL的置信区间内。这些基因参与含硫氨基酸代谢、能量代谢、蛋白质代谢等过程，可能在调控甘蓝型油菜种子萌发活性中起到重要的作用。

目录

声明

1 绪论

1.1 种子萌发相关研究现状

1.2 油菜种子萌发相关研究

1.3 种子活力相关研究

1.4 双向差异凝胶电泳技术的发展和应用

1.5 数量性状位点映射排列方法与组学技术结合的应用

1.6 本研究的目的和意义

2 油菜种子萌发和早期幼苗建成过程中的蛋白质组学分析

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

3 高低油油菜种子萌发和早期幼苗建成过程中的比较蛋白质组学分析

3.1 实验材料及所用仪器和试剂

3.2 实验方法

3.3 实验结果与分析

3.4 讨论

4 本文的主要创新点

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录Ⅰ攻读博士学位期间发表或拟发表论文

附录Ⅱ引物序列表

附录Ⅲ不同萌发阶段的2-D DIGE图谱

附录Ⅳ差异表达蛋白对应的特异性基因

附录Ⅴ甘蓝型油菜种子萌发过程中鉴定到的差异表达蛋白的蛋白丰度变化

附录Ⅵ高低油种子萌发过程中的差异荧光双向电泳图谱

附录Ⅶ高低油萌发种子间差异表达蛋白的拟南芥同源基因及STRING简称

附录Ⅷ高低油萌发种子间差异表达蛋白的表达模式