玉米是中国第一大粮食作物。花粉发育的好坏直接影响传粉和授粉的进行,从而影响作物的产量。在有花植物中,从小孢子发育至成熟的雄配子体需要经历小孢子有丝分裂和生殖细胞减数分裂两个过程。成熟的玉米花粉粒为三细胞型,由一个营养细胞和一对精细胞构成。花粉粒在高等植物的有性生殖过程中是必不可少的,其基本功能是通过花粉管向植物雌配子体传递精细胞,这个过程依赖于细胞间信号转导的快速反应。包括玉米在内的许多植物的成熟花粉在代谢上是相对静止的,但是在授粉之后,花粉就会快速发育,并且形成花粉管,传送精子进入植物胚囊。研究表明,成熟花粉包含了花粉萌发和花粉管生长所需要的全部转录本和蛋白质,而不需要重新合成。因此,研究花粉蛋白的翻译后修饰—磷酸化修饰对于花粉的萌发调控很重要。本研究以玉米(B73)成熟花粉为材料,为了研究成熟花粉的蛋白磷酸化状态,我们同时通过蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学方法,并用质谱鉴定技术构建玉米花粉的蛋白质和磷酸化蛋白质图谱。研究结果显示使用高效液相色谱—质谱联用方法在玉米花粉蛋白质组中共鉴定得到100990个肽段和6570个蛋白。通过SCX-IMAC色谱联用富集磷酸化肽段和磷酸化蛋白,再通过质谱共鉴定得到5291个磷酸化位点,与之对应的有2257个磷酸化蛋白。除去两者重复蛋白1604个,共在花粉内鉴定到7403个总蛋白。所有的磷酸化位点包括4314个丝氨酸磷酸化位点,764个苏氨酸磷酸化位点和213个酪氨酸磷酸化位点,分别占所有磷酸化位点总数的81.53%,14.44%和4.03%。通过Motif-X方法分析,共得到23个丝氨酸磷酸化motif和4个苏氨酸磷酸化motif。同时通过GO分类对玉米花粉总蛋白和磷酸化蛋白进行分类。通过Mapman富集磷酸化蛋白,发现参与翻译后修饰(Postranslational modification)、转录调控(regulation of transcription)、信号转导[钙离子(calcium)、受体激酶(receptor kinases)、G 蛋白(G-proteins)、磷酸肌醇(phosphinositides)]钾离子转运(potassium transport)、细胞组织(cell organisation)、囊泡转运(vesicle transport)、RNA 结合(RNA binding)、三酰基甘油合成(synthesis)和DNA合成/染色质结构(DNA synthesis/chromatin structure)等途径的磷酸化蛋白较多。总体来说,得到的研究结果增强了我们对磷酸化在植物生殖过程中所发挥的作用的了解,并且通过此结果构建了授粉过程中花粉蛋白质磷酸化动态变化的框架,这些内容将为探讨磷酸化修饰调控花粉发育的机制提供科学理论依据。