種子居于農業生產鏈條的上游,是農業生產中最基本、最重要的生產資料,也是人類生存和發展的基礎。理想的種子萌發過程是良好的幼苗建成的前提條件。種子萌發過程涉及大量基因表達和復雜的響應外界環境信號的調控機制。探討種子萌發過程的分子調控機制對農業生產具有重要的指導意義。蛋白質磷酸化作為生物體中常見的可逆的翻譯后修飾類型,能夠通過調節蛋白質的細胞定位以及結構和功能的變化而廣泛參與調節細胞內信號轉遞以及植物生長發育等生物學過程。因此,對植物組織的磷酸化蛋白質組學的研究也越來越成為植物蛋白組學的研究熱點。
中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室資源植物繁殖生物學課題組博士研究生韓超在楊平仿研究員指導下,利用磷酸化蛋白特異染料Pro-Q和CBB染色相結合的方法系統研究了在水稻種子萌發過程中胚組織內蛋白質磷酸化修飾的動態變化特點。并利用MALDI-TOF/TOF質譜鑒定技術鑒定定了109個磷酸化水平發生變化的蛋白質。通過構建代謝類蛋白質參與的代謝網絡系統,表明磷酸化調控參與調控胚組織的淀粉合成,細胞壁合成前體代謝,過氧化氫清除和能量供應等生理過程。該研究為深入揭示水稻種子萌發調控的分子機理提供了重要的理論基礎。
以上研究得到國家自然科學基金(31271805),中非合作研究項目(SAJC201324)經費支持,相關研究成果在國際植物科學重要期刊Plant & cell physiology上在線發表。
水稻種子萌發過程中胚組織蛋白質雙向電泳Pro-Q染色圖
水稻種子萌發過程胚組織磷酸化調控代謝圖(紅字表示磷酸化水平變化蛋白,綠色字表示穩定磷酸化蛋白)