蛋白质是生命的物质基础,是与生命及各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。近年来,对植物蛋白质组学的研究已成为后基因时代的热点之一。为探讨白桦(Betula platyphylla)应拉木形成的分子调控机制,鉴定调控次生木质部发育和次生细胞壁形成的关键蛋白,本研究通过人工弯曲处理白桦茎干,对白桦展开分生木质部响应重力刺激的比较蛋白质组学分析,利用iTRAQ定量技术对提取的蛋白通过串联质谱及多维液相色谱联用进行蛋白质组学分析。同时,建立了适合提取白桦木质部蛋白质的体系。主要研究结果如下:本研究以白桦木质部为材料,利用TCA-丙酮法、改良酚提取法和试剂盒提取法分别提取白桦蛋白,对这三种方法的提取效率与提取质量进行分析比较,结果显示改良酚提取法的提取效率最高,同质量的材料提取的蛋白质质量最高,条带丰富,分离效果好,双向电泳得到的蛋白质点清晰,背景干净。因此,最终确定酚提取法是目前适合提取白桦木质部蛋白的方法。应力木系统是揭示次生木质部发育过程中细胞壁生物合成和修饰机制的有效工具,为了研究应拉木形成的分子调控,本研究对4年生白桦进行了人工模拟重力处理,处理4 周时分别于 tension wood(TW)、opposite wood(OW)和 normal wood(NW)的分生木质部取材,利用iTRAQ技术进行比较蛋白质组学研究。并截取TW、OW和NW的分生木质部进行木材切片研究。番红-固绿对染结果发现,与OW和NW相比,TW的纤维素沉积较明显,木质化程度较低,导管数量变少,管腔变小,具有明显的应拉木特征。为进一步分析白桦分生木质部在重力刺激和人工弯曲处理下蛋白质表达的变化,应用iTRAQ技术比较分析白桦应拉木形成过程中应拉木,对应木和正常木之间的蛋白表达差异。本研究共鉴定出1104个显著差异表达的蛋白,其中,OW和TW之间相比差异蛋白为639个,281个蛋白上调表达,358个蛋白下调表达;NW和TW之间相比差异蛋白为481个,291个蛋白上调表达,190个蛋白下调表达;NW和OW之间相比差异蛋白为460个,237个蛋白上调表达,223个蛋白下调表达。在TW、OW、NW三种材料组织中均差异表达的蛋白有173个。为了进一步分析差异表达蛋白的功能,对差异蛋白进行GO分类,其中,biological process最多,占总数的44.70%。其次是cellular component,占总数的41.48%,最后是molecular function,占总数的13.82%。对功能进一步分化,与木质部和细胞壁发育相关的GO分类中,包括plant-type cell wall organization,plant-type cell wall modification,lignin biosynthetic process,cellulose biosynthetic process和xylan biosynthetic process等。对差异蛋白进行Pathway分析,结果表明,与OW或者NW相比,与纤维素和细胞壁合成与代谢相关的蛋白在TW大部分上调表达,说明在TW中纤维素合成得到促进;与木质素合成与代谢相关的蛋白在TW中大部分下调表达,说明在TW中木质化进程受到抑制。同时,参与TCA循环,脂肪酸代谢和氨基酸合成代谢途径的相关蛋白表达均发生了显著变化,说明这些代谢途径均参与了白桦应拉木形成的代谢调控。本研究鉴定了白桦应拉木形成过程中涉及的代谢途径及相关蛋白,阐述了白桦木质部响应人工弯曲和重力刺激的蛋白表达模式,为进行白桦木材形成的蛋白质调控研究奠定了基础。