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随着玉米在世界范围内需求量的不断增加,创制和选育优良玉米新种质显得尤为重要。转基因育种将基因工程与传统育种相结合,是一种创制改良新种质的有效手段。体细胞胚胎发生系统的建立将会为玉米遗传转化提供优良高效的再生体系。本研究从组织学、基因转录及蛋白表达水平对玉米体细胞胚胎发生过程进行了研究,主要结果如下:利用石蜡切片和扫描电镜技术,通过组织学分析确定了玉米骨干自交系Y423的体细胞胚胎发生所经历的5个阶段:原胚、球形胚、梨形胚、盾片胚、成熟胚,类似于合子胚的发育过程。利用c DNA-AFLP技术,对玉米诱导体胚过程中形成的胚性愈伤组织和非胚性愈伤组织进行了转录组水平比较。共获得6583个条带,2297个为差异表达,以非胚为对照,在胚性愈伤组织中呈上调表达的条带为1023个,而呈下调的表达的条带数为1274个。经回收、测序、比对,成功获得了117个在胚性愈伤组织中上调表达的条带序列。经GO注释,在生物过程中,富集基因最多的为细胞过程(25%)、代谢过程(24%)和刺激反应(11%);在细胞组分中,富集基因最多的为质体(24%)、细胞核(21%)、线粒体(15%)和细胞溶质(13%);在分子功能中,富集基因最多的为有机体环状化合物结合(26%)、杂环状化合物结合(26%)、小分子结合(14%)、转移酶活性(11%)和水解酶活性(11%)。结果表明,玉米体细胞胚胎发生是一个复杂的生物过程,需多基因共同调控。利用RT-PCR技术,对可能与玉米体细胞胚胎发生相关的2个未知基因进行克隆,获得其基因全长,分别命名为Zm SUF4和Zm DRP3A。序列分析表明,Zm SUF4编码一个由358个氨基酸组成的蛋白质,在其N端含有两个保守结构域Zn F_C2H2,为亲水性蛋白;Zm DRP3A一个由821个氨基酸组成的蛋白质,在其C端含有一个GED保守结构域,N端含有一个DYNc结构域,为亲水性蛋白。在高粱、谷子和水稻中,存在与这两个蛋白相似度较高的同源蛋白。利用i TRAQ技术,对玉米胚性愈伤组织和非胚性愈伤组织进行了蛋白质组分析。共鉴定到5592个蛋白,其中接近于57%的蛋白质包含至少两个肽段,差异表达蛋白632个,在胚性愈伤组织中上调表达的蛋白为366个,下调表达的蛋白为266个。对差异蛋白进行COG注释、WEGO分析、pathway富集分析。在COG注释中,上调表达蛋白主要富集于碳水化合物代谢、翻译,核糖体结构和生物发生类、翻译后修饰,蛋白周转及分子伴侣、一般功能基因类;下调表达蛋白主要富集于能量产生和转换、氨基酸的转运和代谢、脂质转运和代谢、一般功能基因类。仅涉及上调表达蛋白的功能类为染色质的结构和动力学、细胞周期调控,细胞分裂,染色体分离、转录。在WEGO分析中,将差异蛋白共分为3类31个亚类,在细胞组成水平,差异蛋白主要分布于细胞、细胞组分和细胞器3个亚类中;在分子功能水平,差异蛋白主要分布于结合和催化2个亚类;在生物过程水平,主要分布于细胞过程和代谢过程中。仅涉及上调表达蛋白的亚类为细胞组成中的细胞外区域部分和生物过程中的多生物过程。在pathway富集分析中,上调表达蛋白占主导作用的为核糖体、淀粉和蔗糖代谢、糖酵解/糖质新生代谢,核糖体的增加可能有利于体细胞胚胎发生过程中相关蛋白的合成。淀粉和蔗糖代谢以及糖酵解代谢可能是体细胞胚胎发育过程中的关键代谢途径,其中参与合成β-葡糖苷酶类、内切葡聚糖酶、烯醇酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的蛋白在胚性愈伤组织中大量表达。