硼是植物生长必需的微量元素,缺乏或过量都会影响植物的正常生长。小麦是世界上最主要的粮食作物之一。根系是确保小麦营养和水分吸收的重要器官。但目前,有关无硼或高浓度的硼胁迫如何影响小麦根生长的分子机理研究不足。为明确小麦根对无硼和高浓度硼胁迫的响应差异,本实验采用无硼（0μM H₃BO₃,0B）,中硼（50μM H₃BO₃,50B）和高硼（200μM H₃BO₃,200B）三个处理,比较萌发期和幼苗期小麦在不同硼浓度处理下表型及其生理指标的差异,并利用iTRAQ定量蛋白质组学技术,比较不同硼浓度处理下萌发期小麦根的蛋白质组差异,以期为小麦的硼营养生理提供数据支撑。不同浓度的硼处理萌发期小麦三天后发现:根长对硼浓度非常敏感。与中硼相比,无硼处理导致根长变短,根中SOD活性升高,O₂.^-染色变深,MDA升高,蛋白质含量降低。高硼处理也抑制根长,根中O₂.^-染色变深,H₂O₂染色变浅。表明无硼或高硼胁迫都抑制根生长,并导致根中超氧阴离子积累。硼处理的同时添加钙并未改变不同硼浓度处理对根生长趋势的影响,且导致根中O₂.^-染色都变深。硼处理的同时添加氮,与单独硼处理相比,无硼加氮对根长无显著性影响,根中O₂.^-染色变深,H₂O₂染色变浅;中硼和高硼加氮都导致根长变短,根中O₂.^-染色变深,H₂O₂染色变浅。证明缺硼和高硼造成的短根和低蛋白质含量与根对氮和钙的吸收无关。不同浓度硼处理小麦三周后发现:与中硼相比,无硼时,根总吸收面积增多,活跃吸收面积减少,活跃面积比降低,SOD活性降低,POD活性升高,蛋白质含量降低。高硼时,根长变短,根总吸收面积、活跃吸收面积和活跃面积比均减少,SOD活性降低,蛋白质含量降低。推测无硼和高硼对小麦根生长的长期影响可能和蛋白质含量的降低有密切关系。为分析硼究竟影响了小麦根中哪些蛋白质,将iTRAQ蛋白质组学鉴定到的差异蛋白分别进行COG和KEGG的注释与功能分析,并对差异蛋白进行显著性富集分析,应用STRING数据库对差异蛋白进行网络互作关系分析。结果显示,与无硼条件相比,响应硼元素的差异蛋白有154个,且均为含量下调。这些差异蛋白主要影响次生代谢,糖代谢、信号转导、复制、转录和翻译后修饰等代谢途径。特异性响应无硼处理的差异蛋白有249个,其中上调的有248个,下调的1个。这些差异蛋白主要影响:转录（如核RNA聚合酶,DNA指导的RNA聚合酶,RNA聚合酶14kDa亚基,rRNA加工蛋白,rRNA前体加工蛋白,DEA（D/H）-box RNA解旋酶家族蛋白,tRNA二氢尿苷合酶）,糖代谢（如蔗糖磷酸合酶,β-呋喃果糖苷酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶）,氮代谢（如脲酶）,复制（如核糖核苷酸还原酶,复制因子C2）,翻译（如ATP结合盒亚家族,信号识别微粒亚基,30S核糖体S10）和氧化还原功能（如醛脱氢酶,醛还原酶,新薄荷醇脱氢酶等）。表明无硼胁迫可能主要通过造成转录紊乱、糖代谢异常,抑制小麦根生长。特异性响应高硼处理的差异蛋白有242个,其中上调的80个,下调的162个。这些差异蛋白主要影响蛋白质翻译和加工（如核糖体蛋白,真核翻译起始因子3C）,钙信号（如钙调素6,钙依赖性蛋白激酶,钙结合蛋白）,糖代谢（如蔗糖合酶,果糖激酶）和过氧化物酶（如过氧化物酶30,过氧化物酶,过氧化物酶12）等。并且有17个核糖体蛋白在蛋白互作图中最集中且互作关系非常紧密。表明高硼胁迫可能主要通过影响蛋白质翻译和加工、糖代谢和钙信号异常抑制小麦根生长。对部分差异蛋白进行了表达水平的分析,发现多数蛋白的表达水平与iTRAQ数据一致。综上所述,本研究应用定量蛋白组学技术,分析了无硼和高硼处理时小麦根中的蛋白质组差异,发现二者导致根生长抑制的原因不同,其中无硼处理主要影响转录,剪接体和糖代谢等代谢途径,而高硼处理主要影响蛋白质翻译和加工,糖代谢和钙信号等代谢途径,为深入解析硼胁迫的分子机理提供数据支撑,并为大田硼肥的施用提供理论参考。