油棕胚蛋白质组学研究体系的建立

油棕通过商业化种子繁殖,但种子萌发机理尚不明确,胚蛋白质组学研究有助于快速定位其关键调控因子.建立了油棕胚蛋白质学研究体系,涵盖种胚样品收集、总蛋白质提取、双向电泳体系及下游质谱鉴定数据分析,研究体系相对完整,对于促进基于蛋白质组学的油棕种子萌发机理研究及分子辅助育种研究等后续相关研究提供基础.     

种子贮藏蛋白质丰度研究进展

种子贮藏蛋白质丰度研究是种子蛋白质组学研究的重要领域,对于明确蛋白质丰度与种子进化、结构和萌发的分子机制等具有重要意义,同时可应用于种质的分子改良,并能将种子作为转基因产物生产的优良平台。对不同类型种子发育和萌发过程中的贮藏蛋白质丰度研究进展进行了概述,同时介绍了蛋白质丰度研究中贮藏蛋白质的样品制备方法。     

植物叶绿体盐逆境应答蛋白质组学研究进展

叶绿体是光合作用的主要细胞器。人们利用蛋白质组学技术分析了小麦、水稻、玉米、芥菜、苋菜、秋茄树和刺槐等植物叶绿体盐逆境应答过程中蛋白质丰度模式特征。本文综述了植物叶绿体盐逆境应答的蛋白质组学研究进展,以期为深入认识叶绿体盐响应机制提供参考。     

玉米种子萌发响应淹水胁迫的定量蛋白质组学研究

[目的]从蛋白质组水平上研究淹水胁迫对玉米种子萌发的影响,筛选重要蛋白质,阐明相关的代谢通路,为深入研究植物种子萌发过程中的耐淹机制提供新的思路。[方法]以玉米自交系196为试验材料,对种子萌发进行淹水胁迫72 h处理,利用TMT标记结合LC-MS/MS的定量蛋白质组学技术对蛋白质组成进行分析,对差异表达的蛋白质进行鉴定及功能分析。[结果]此次试验总共鉴定到1 456个蛋白,通过比较、筛选,鉴定到281个差异蛋白,其中244个上调蛋白,37个下调蛋白。通过对差异表达的蛋白质进行了GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,发现这些差异蛋白大多参与了碳代谢、糖酵解过程、氨基酸代谢、抗逆与胁迫等过程。[结论]试验表明淹水胁迫抑制了玉米种子的萌发,通过不同代谢类型的动态变化和不同的信号转导来提高种子耐受性。     

蛋白质组学研究揭示的植物细胞壁逆境应答蛋白质

细胞壁是植物细胞最外层的屏障,参与细胞支撑、物质运输与抵御逆境等过程。近年来,定量蛋白质组学技术被应用于植物细胞壁逆境应答调控机制的研究,已经报道了小麦、玉米、大豆和番茄等植物根、下胚轴和茎等器官细胞壁应答生物胁迫(如青枯病菌感染)与非生物胁迫(如水淹和缺水)过程的蛋白质变化,为揭示细胞壁逆境应答机制提供了新线索。     

白皮松种子萌发过程中有机质代谢的研究

为了给白皮松等林木种子的休眠萌发和贮藏等研究提供理论依据,利用气相色谱、流动注射及分光光度计比色等方法分析了珍贵园林树种——白皮松的种子在萌发过程中脂肪、蛋白质、碳水化合物的代谢及其酶的变化。试验结果表明:(1)白皮松种子在萌发过程中首先利用碳水化合物;(2)种子的贮藏物质的大量降解是在胚根突破种皮之后;(3)种子萌发过程中,水解酶活性的升降并不完全与其底物含量的增减相吻合。每种物质含量的变化与其物质的代谢和水解产物的利用情况有关。     

栀子种子萌发过程中的生理生化变化

在实验室条件下,对不同萌发阶段的栀子(Gardenia jasminoides Ellis)种子进行可溶性糖、粗脂肪、淀粉、可溶性蛋白、游离氨基酸含量等生理指标的动态变化测定,以探讨栀子种子的萌发机制。结果表明,栀子种子萌发过程中粗脂肪首先被分解利用,其转化为其他营养物质;随后可溶性糖、淀粉、游离氨基酸等营养物质在相关酶的作用下逐步分解,为胚的生长提供氮源、碳源和能量;蛋白质最后被动员。试验发现种子中的氨基酸存在2个大量积累的阶段,可能是为后期的组织生长、生化反应准备基础物质。因而确定,粗脂肪的分解为栀子种子萌发的标志。     

种子休眠与解除机理的研究进展

具有休眠特性的种子如何顺利地经过后熟过程正常萌发,是到目前为止学者一直探究的问题。综述了种子休眠和萌发过程中激素、酶、可溶性糖和脂肪的动态变化,以及这些有机物质和环境条件对种子萌发的影响。脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)是调控种子休眠与萌发的一对拮抗内源激素,生长素(IAA)对萌发没有明显的影响,但间接影响种胚的发育和其他激素水平。葡萄糖六磷酸脱氢酶(G-6-PDH)是TCA循环和PPP途径的关键酶,其活性变化对种子完成后熟有关键性作用;淀粉酶活性的变化决定了种胚中淀粉的含量。在萌发过程中,种子新陈代谢开始旺盛,大量利用可溶性糖和脂肪,它们之间可以相互转化。环境条件中温度和含水量是种子萌发的关键因素,种子休眠与萌发可通过温度来调控,低温层积有利于打破种子休眠,完成后熟,为种子的萌发奠定物质基础。     

抗虫棉中棉所30号种子萌发过程中生理变化的研究

以转 Bt 基因抗虫棉中棉所30号与其背景材料中棉所16号为材料研究了种子萌发过程的生理变化,结果表明:转 Bt 基因抗虫棉种子萌发时吸水速率慢,浸种外渗物质高,种子活力低,脂肪降解利用较慢,表现在发芽率和成苗率低、幼苗生长缓慢等。同时种子萌发过程中,转 Bt 基因抗虫棉种子和幼苗中内源激素含量及比例与常规棉差异很大,脱落酸(ABA)含量较高,赤霉素(GAs)含量较低,GAs/ABA 低,可能与种子萌发不良有关;生长素(IAA)含量降低,细胞分类索(CTKs)含量提高和 IAA/CTKs 的降低可能是抗虫棉苗期生长势弱的重要原因。     

植物细胞核蛋白质组学研究进展

细胞核储藏有植物体的主要遗传信息。植物细胞核蛋白质组的动态变化直接影响植物基因表达调控,进而调节植物生长发育与环境应答过程。细胞核蛋白质组学研究为解析植物发育与逆境应答的分子机制提供了重要信息。综述了近年来植物细胞核蛋白质组学研究的进展,以促进其进一步研究。     

Effect of polyamine on seed germination of wheat under drought stress is related to changes in hormones and carbohydrates

Drought is a multifaceted stress condition that inhibits crop growth. Seed germination is one of the critical and sensitive stages of plants, and its process is inhibited or even entirely prevented by drought. Polyamines(PAs) are closely associated with plant resistance to drought stress and seed germination. However, little is known about the effect of PA on the seed germination of wheat under drought stress. This study investigated the involvement of PAs in regulating wheat seed germination under drought stress. Six wheat genotypes differing in drought resistance were used, and endogenous PA levels were measured during seed germination under different water treatments. In addition, external PA was used for seed soaking and the variation of hormones, total soluble sugar and starch were measured during the seed germination under different water treatments. These results indicated that the free spermidine(Spd) accumulation in seeds during the seed germination period favored wheat seed germination under drought stress; however, the free putrescine(Put) accumulation in seeds during the seed germination period may work against wheat seed germination under drought stress. In addition, seed soaking in Spd and spermine(Spm) significantly relieved the inhibition of seed germination by drought stress; however, soaking seeds in Put had no significant effect on seed germination under drought. External Spd and Spm significantly increased the endogenous indole-3-acetic acid(IAA), zeatin(Z)+zeatin riboside(ZR), abscisic acid(ABA), and gibberellins(GA) contents in seeds and accelerated the seed starch degradation and increased the concentration of soluble sugars in seeds during seed germination. This may promote wheat seed germination under drought stress. In conclusion, free Spd and Put are key factors for regulating wheat seed germination under drought stress and the effects of Spd and Put on seed germination under drought notably related to hormones and starch metabolism.     

渗透胁迫下小麦种子萌发成苗与蛋白质变化的关系

小麦种子在渗透胁迫条件下萌发时，其种子蛋白质变化与萌发成苗密切相关。种子萌发初始时间推迟，萌发率下降，种苗生长缓慢，是渗透胁迫抑制种子萌发成苗的直观表现。而种子胚乳清蛋白积累少，导致胚乳贮藏蛋白降解慢和种胚中蛋白质各组分含量低，则是渗透胁迫抑制种子萌发成苗的内在主要因素之一。     

外源蛋白合成抑制剂对杂交水稻种子耐贮藏能力的影响

以不耐贮藏杂交水稻II优998种子及博优998(对照)种子为材料，采用iTRAQ定量蛋白质组学的方法，鉴定2种不同耐贮藏能力种子贮藏前后的差异蛋白，共鉴定出5 210个蛋白，其中差异显著的蛋白100个；II优998种子在贮藏期间的差异蛋白数量显著高于对照种子的差异蛋白数；通过Pathway显著性富集的方法，确定差异蛋白参与的主要代谢途径是Ribosome途径；II优998种子在自然条件贮藏期间有大量的核糖体蛋白变化差异，表明蛋白质生物合成可能与种子耐贮藏能力有关。灌浆期利用3种外源蛋白合成抑制剂(农用链霉素、春雷霉素和广谱性农药咪鲜胺)喷施种子，结果表明，喷施农用链霉素可以提高杂交水稻种子自然条件下的耐贮藏能力。     

小麦种子萌发早期淀粉降解关键酶活性及基因表达量研究

为研究小麦种子萌发早期淀粉降解关键酶活性及其基因表达量变化,以山农17为试验材料,测定了不同温度条件下萌发的小麦种子中的淀粉、可溶性糖含量及相关酶(淀粉酶和淀粉磷酸化酶)活性,并采用实时荧光定量PCR技术测定各酶相关基因相对表达量。结果显示,不同温度条件下萌发的小麦种子,淀粉含量随萌发进程以不同的速率呈下降趋势,可溶性糖含量呈先下降后上升趋势,α-淀粉酶、淀粉磷酸化酶活性和呼吸速率整体呈上升趋势,以上各指标均在露白前后有明显的变化;β-淀粉酶呈现双峰变化趋势,且一直保持较高活性;α-淀粉酶和淀粉磷酸化酶基因的相对表达量均呈上升趋势,且与酶活性呈极显著相关。以上结果表明,在小麦种子萌发早期,温度能强烈影响萌发过程中淀粉降解关键酶基因的表达量;α-淀粉酶和淀粉磷酸化酶在种子置床初期即可被检测到活性,且受其编码基因的调控作用显著,在种子萌发过程中具有重要作用。     

4种柱花草种子萌发过程中贮藏蛋白质的研究

[目的]研究4种柱花草种子在萌发过程中4种贮藏蛋白质含量的变化.[方法]用Bradford蛋白质定量检测试剂盒对提取的蛋白进行测定.[结果]4种柱花草胚中贮藏蛋白质含量的大小顺序为球蛋白＞白蛋白＞谷蛋白＞醇溶蛋白.球蛋白在胚生长时期大量降解,含量总体下降了43％;白蛋白在种子开始萌发时下降很快,下降幅度为39％;萌发后期种子胚芽长到4.3 cm时白蛋白含量降低了58％;在整个萌发过程中醇溶蛋白含量的变化与谷蛋白含量的变化相似,都呈波浪状变化,醇溶蛋白降解幅度最小.而总蛋白质含量在整个萌发阶段是随着萌发的进行而逐渐减少,其中有钩柱花草总蛋白含量的降解幅度最大,为49％;其余差异不明显.[结论]4种柱花草的种子萌发早期蛋白质的降解幅度大于萌发后期蛋白质的降解幅度.在种子萌发初期,柱花草种子中的贮藏蛋白质有不同程度的降解,为胚的生长发育提供需要的营养物质.在种子萌发后期,胚突破种皮形成幼芽,种子由异养逐渐向自养过渡,降解幅度减小.     

Advances on Seed Vigor Physiological and Genetic Mechanisms

Seed vigor is a more promising seed quality character reflecting potential seed germination, field emergence and seed storage ability under different conditions than standard germination. Standard germination is influenced by genetic background and environmental effects during seed development and storage conditions. The latest research on physiological mechanism in seed vigor showed that at the late stage of seed development, the development of seed vigor involves some stress-resistant substances including late embryogenesis abundant （LEA） protein, oligosaccharides and abscisic acid （ABA）. Whereas the loss of seed vigor, or seed aging and deterioration, could be attributed to lipid peroxidation, chromosome deformation and genes aberrance, and embryo protein degradation, etc. Seed vigor is a quantitative character controlled by multi-genes. Genetic and quantitative trait locus （QTL） analyses on seed-vigor trait in model plants, such as Arabidopsis and rice, are mostly concentrated on related morphology traits, whereas few physiological traits have been researched. It was concluded that, all of the QTL genetic characteristics of seed vigorincluding QTL quantities, its locus on chromosome, genetic effects, and interaction effects between genetic and environment, differed with plant species and used seed-vigor traits.     

种子活力的生理和遗传机理研究进展

种子活力是反映种子在各种条件下具有的潜在萌发与出苗能力,以及贮藏性能的性状,受遗传、种子发育期间的环境条件及贮藏条件等因素共同决定，较种子标准发芽率更能说明种子质量的优劣。近年来，国内外有关种子活力的生理机理研究表明，在种子发育后期，LEA蛋白、寡聚糖和ABA等抗逆物质与种子活力的形成有关，而膜脂过氧化作用、染色体及基因的畸变和胚蛋白的降解等则被认为是引起或加剧种子活力衰退即种子老化劣变的重要原因。种子活力是一个由多基因控制的数量性状，目前拟南芥和水稻等模式植物种子活力的遗传学与QTL分析主要集中在形态学指标，而生理学指标的分析较少。与种子活力有关的QTL位点的数量、在染色体上的位置、遗传效应及其与环境互作效应等，与植物种类和种子活力性状指标有关，遗传作用特点不尽相同。     

玉米种子萌发初期生理特性的变化研究

以玉米自交系478种子为材料,进行了种子萌发初期生理特性的变化研究。主要分析了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶（POD）、过氧化氢（CAT）、和抗坏血酸专一性过氧化物酶（APX）活性及SOD、POD、APX、淀粉酶（AMY）、酯酶（EST）和蛋白质谱带的动态变化。结果表明:玉米种子萌发初期,胚中SOD活性随萌发时间的延长而下降;POD、CAT、APX活性随萌发时间的延长逐渐升高。SOD、POD同工酶谱带的变化趋势与其酶活性的变化趋势基本一致;蛋白质含量的电泳图谱表现为,分子质量36.74 kDa和18.56 kDa的谱带随萌发时间延长着色逐渐加强,其他谱带着色渐弱。该研究为玉米种子贮存中活力的检测提供理论依据。