玉米花絲花粉互作的轉錄組及蛋白質組分析.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，花粉與花絲的細胞結構、組分及相關基因的表達均發(fā)生顯著的連續(xù)變化。然而，目前玉米的遺傳轉化周期較長，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理的研究。因此利用比較組學研究花粉與花絲互作過程，對于揭示花絲與花粉的互作機理，特別是花絲

2、對于花粉管的識別、花粉管發(fā)育的促進、供養(yǎng)及引導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錄組的差異和蛋白質組的差異。結果表明:
　　1.花粉管萌發(fā)實驗表明，授粉后1小時是花粉管萌發(fā)的高峰期，此后花粉的萌發(fā)率急劇下降，所以我們把此時刻定義為花粉管萌發(fā)期。授粉后5小時，此時花粉管的延伸速率到達最高(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、且此時沒有花粉處于萌發(fā)階段，所以我們把授粉后5小時定義為花粉管的延伸階段。授粉后20小時，有32％的花粉管到達了胚囊，此時玉米的雌雄配子已經開始了雙受精過程。
　　2.與未授粉花絲的轉錄組相比，授粉1小時后出現(xiàn)了1485個表達量上調大于2倍的轉錄本，367個表達量下調大于2倍的轉錄本;與授粉1小時花絲的轉錄組相比，在授粉5小時后出現(xiàn)了313個表達量上調大于2倍的轉錄本，17個表達量下調大于2倍的轉錄本。功能顯著性富集分析表明，差異

4、轉錄本集中于細胞質中，具有細胞壁合成、防御/抗脅迫，催化活性轉移酶活性，脂質結合活性等功能，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，剪接復合體等途徑。
　　3.未授粉、授粉后1小時及授粉后5小時的這三個時期的花絲蛋白質組相比較發(fā)現(xiàn)，共有37個蛋白質點在三個時期中表達量發(fā)生連續(xù)的大于2倍的變化，且通過MALDI-TOF-MS質譜

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