【摘 要】
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脱水耐性通常被认为是种子在贮藏过程中和恶劣环境条件下保持活力的适应策略。发育和萌发的玉米(Zea mays L.‘Nongda 108’)种子被用做实验材料以探明种子的脱水耐性和脱水敏
【机 构】
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中国科学院植物研究所; 中国科学院昆明植物研究所;
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脱水耐性通常被认为是种子在贮藏过程中和恶劣环境条件下保持活力的适应策略。发育和萌发的玉米(Zea mays L.‘Nongda 108’)种子被用做实验材料以探明种子的脱水耐性和脱水敏感性是否源于蛋白质组的差异表达。种子脱水后的存活率和幼苗长度被用作脱水耐性的指标,丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量用来表示脱水后的伤害程度。我们的实验结果显示玉米种子在发育过程中逐渐获得脱水耐性,在萌发过程中丧失脱水耐性。发育或者萌发过程中的种子,经历脱水处理后,具有脱水耐性的胚保持低代谢活性并产生少量的MDA和H2O2;而脱水敏感的胚代谢活跃同时产生并积累大量的MDA和H2O2。通过双向电泳和MALDI-TOF质谱分析,我们比较了具有不同脱水耐性的三个时期的玉米胚(授粉后28 d脱水敏感的胚,授粉后52 d耐脱水的胚和吸胀72 h脱水敏感的胚)的差异蛋白质组,在所鉴定的差异表达的111个蛋白质(包括74种蛋白质)中,参与胁迫反应(占26%,如胚胎晚期高丰度表达蛋白、活性氧清除酶和抗病蛋白等)、糖类和能量代谢(占20%,如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、磷酸丙糖异构酶和乙醇脱氢酶等)以及蛋白质代谢(占20%,如种子贮藏蛋白球蛋白和豌豆球蛋白等)的蛋白质在耐脱水的胚中被高度表达。进一步比较脱水耐性(授粉后52 d)胚中脱水前后上调蛋白的功能分类发现,脱水使参与胁迫反应的蛋白比例显著增加(脱水前为38%,脱水后为52%);而参与糖类和能量代谢的蛋白质比例下降(前者为11%,后者为10%)。由此可以推断胁迫反应蛋白的增加和代谢相关蛋白的减少是脱水耐性胚响应脱水胁迫的保护性策略之一。
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