花粉表面蛋白质(Pollen coat protein,PCP)不但参与花粉与柱头的识别,同时在被子植物的有性生殖过程中发挥着重要的作用。它们参与了花粉与柱头的识别、粘附、水合过程等,与花粉的萌发力及其相关,因此研究花粉表面蛋白质组成对于进一步理解授粉识别的分子机理具有重要意义。目前缺乏对玉米花粉表面蛋白质的双向电泳研究,在玉米中已经被分离鉴定的玉米花粉表面蛋白数量极少,对玉米花粉表面蛋白质的分离、鉴定及功能分析还需进一步研究。本研究以玉米杂交种郑单958花粉为实验材料,利用蛋白质组学的方法对玉米花粉表面表达的蛋白进行了分析,主要研究结果如下:1、玉米花粉表面蛋白质的分离鉴定通过有机溶剂氯仿洗脱提取花粉表面蛋白质,利用双向电泳技术和生物质谱鉴定技术,共鉴定出35个玉米花粉表面蛋白,对其功能和性质进行分析总结,发现有十一大类蛋白质,主要包括:抑制蛋白,花粉过敏原,GTP结合蛋白,Ca2+结合蛋白,水解蛋白酶,扩展蛋白,代谢蛋白,运输蛋白,信号传导蛋白,凝集素,其它蛋白(脱水素、假定的亚麻酶)几个功能群。在鉴定的这几类蛋白中,花粉过敏原、扩展蛋白、凝集素是三类丰度较高的蛋白,而凝集素和Ca2+结合蛋白在总的花粉表面蛋白中占据的比例较高,分别是17%和14%。这些丰度较高的过敏原和扩展蛋白在细胞壁的疏松方面行驶重要的功能已经很清晰。在本研究中另一类丰度较高的蛋白凝集素,是玉米花粉中新发现的一类花粉表面蛋白,这对研究花粉表面蛋白提供了新的研究依据。抑制蛋白,GTP结合蛋白,Ca2+结合蛋白,水解蛋白酶,代谢蛋白,运输蛋白,信号传导蛋白,其它蛋白(脱水素、假定的亚麻酶)这七类蛋白是本研究新发现的丰度相对较低的花粉表面蛋白,推测它们花粉管的生长中以及在花粉与柱头的识别中可能发挥了重要作用。其它物种预测的花粉表面蛋白是通过软件SWISS-PROT中检索已经注释过的蛋白。经过统计在水稻中有60个花粉表面蛋白,被分为四大类。在拟南芥中有140个花粉表面蛋白,被分为七大类。通过功能分类对检索的玉米花粉表面蛋白和拟南芥和水稻进行了比较,发现在拟南芥和水稻中伸展蛋白都占据了很大一部分比例,这对玉米花粉表面蛋白的研究提供了理论依据。2、蛋白质翻译后修饰蛋白分别利用糖蛋白和磷酸化试剂盒对凝胶进行糖蛋白染色和磷酸化染色,经两种方法的染色发现在单向SDS-PAGE胶30-kDa处有明显的糖蛋白和磷酸化染色条带。根据质谱鉴定结果在30-kDa处为Zea m 1,是一个已知的糖蛋白。这与本研究的染色结果一致。为了进一步验证得到的糖蛋白和磷酸化蛋白位点,下一步将对2-DE胶进行同样的染色。并对染上糖蛋白和磷酸化的相应的考马斯亮蓝染色的蛋白点挖出进行质谱鉴定分析来确定糖蛋白和磷酸化蛋白。对上述质谱鉴定的35个花粉表面蛋白通过糖基化软件预测分析,得到花粉表面中潜在的一些糖蛋白。总共有17个花粉表面蛋白具有糖基化位点。其中N-糖基位点的糖蛋白有13个,O-糖基化位点的糖蛋白有9个,既是N-糖基化位点又是O-糖基化位点的有5个。3、软件预测玉米花粉中的分泌蛋白分泌蛋白是指在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的的蛋白质。花粉的分泌蛋白的形成是在小孢子形成过程中,绒毡层形成外壁的前体,外壁前体凝集在花粉内壁的表面形成外壁。研究发现,在编码分泌蛋白的基因中,许多基因的5’端都有一段DNA编码的15~35个氨基酸的疏水性肽片段,这一段疏水性短肽在蛋白质的内质网——高尔基体——质膜分泌途径中具有重要作用,并被称之为信号肽。本研究利用Signal P(信号肽预测软件)软件对上述鉴定出的35个玉米花粉表面表达蛋白的序列进行分析,发现有22个蛋白质具有N端信号肽序列,包括花粉过敏原、Ca2+结合蛋白、扩展蛋白、代谢蛋白、凝集素蛋白5中花粉表面表达蛋白。这些蛋白可能在授粉识别过程中发挥直接作用。总之,对玉米花粉表面蛋白质功能分析将促进对花粉与柱头识别分子机理的认识。玉米花粉表面蛋白质糖基化位点的总结将有利对于花粉表面蛋白的研究,促进对于花粉与柱头黏附、识别以及花粉萌发过程的分子机制的认识。