蛋白酪氨酸磷酸化调控玉米果穗不同部位种子活力差异的初步研究

摘要

种子是农业生产中最基本、最重要的生产资料。种子质量的优劣直接影响农业生产，而种子活力是衡量种子播种质量的指标。高活力种子出苗快速整齐，抗逆性强，具有明显的生长优势和生产潜力。因此，揭示种子活力差异的机制对于高活力种子生产、加工具有重要的理论指导意义和潜在的应用价值，对于提高我国种业竞争力具有重要的现实意义。本实验室前期研究已经发现玉米果穗不同部位种子活力为中部＞基部＞顶部。本研究从蛋白磷酸激酶基因和磷酸化蛋白两方面入手，对酪氨酸磷酸化调控玉米果穗不同部位种子活力差异进行初步研究。主要研究结果如下：
　　1．通过对吸胀24h的郑单958上部和中部种子SDS-PAGE单向电泳结合酪氨磷酸化抗体的Western blot实验，发现吸胀24h种子蛋白分子量55-72KD范围内中部酪氨酸磷酸化蛋白表达量高于上部。
　　2.通过Western blot结合质谱技术发现了上部没有磷酸化而中部磷酸化了的蛋白P93805，对其进行KEGG通路分析发现P93805是糖酵解过程中的关键酶葡萄糖磷酸变位酶，其磷酸化差异水平可能导致果穗上部和中部能量代谢差异，进而影响种子活力。
　　3.利用生物信息学软件分析酪氨酸蛋白激酶基因GRMZM2G076423启动子区顺式作用元件，结果发现，该启动子区具有光应答、低温应答、胁迫应答、与发育及激素相关的调控结构域。预测该基因编码377个氨基酸，蛋白质分子量为42.28 KD，理论等电点为7.12。进化分析结果表明：GRMZM2G076423编码的蛋白与水稻中编码酪氨酸蛋白激酶的 LOC_Os03g06330.1蛋白处于一个分支，说明他们之间的亲缘关系最近同属于酪氨酸蛋白激酶亚家族成员。
　　4.采用 RT-PCR方法分析了基因 GRMZM2G076423的表达模式，结果表明该基因存在组织差异性表达；吸胀24h时表达量最高；经盐胁迫和干旱胁迫后呈下调表达。
　　5．通过野生型和GRMZM2G076423基因5，端的Mu转座子插入突变体的研究发现：该基因的下调表达降低种子活力。

目录

声明

符 号 说 明

1 引言

1.1 种子活力及其形成、保持和丧失

1.2 影响种子活力的因素

1.3 种子活力在不同部位上的差异

1.4 蛋白质磷酸化修饰在植物中的研究进展

1.5 目的意义

2试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

3结果与分析

3.1 玉米果穗上、中部位种子总蛋白酪氨酸磷酸化水平检测

3.2玉米酪氨酸蛋白激酶基因GRMZM2G076423的生物信息学分析

3.3玉米酪氨酸蛋白激酶基因GRMZM2G076423的表达模式分析

3.4 野生型和GRMZM2G076423基因5'端的Mu转座子插入突变体的比较

4讨论

4.1玉米酪氨酸蛋白激酶基因GRMZM2G076423的功能研究

4.2 种子萌发中的蛋白磷酸化

4.3葡萄糖磷酸变位酶在种子萌发早期的作用

5 结论

5.1 蛋白酪氨酸磷酸化的Western blot分析

5.2 磷酸化蛋白表达量差异分析

5.3 玉米酪氨酸蛋白激酶基因GRMZM2G076423的生物信息学分析

5.4 野生型和突变体种子活力的比较

参考文献

致谢