水稻種子萌發是其成長為獨立生命個體重要的起始點,是形成良好的幼苗的前提條件。水稻種子包含胚、胚乳等兩大主要組織,在萌發過程中,胚組織的營養物質逐步分解并運輸至胚中,為胚發育形成幼苗提供必要的物質和能量條件。胚組織雖然體積較小,但在萌發過程中卻處于中心地位。因此,有必要對水稻胚和胚乳在萌發過程中的不同作用進行深入研究,從而深入探討水稻種子萌發過程的分子調控機制。
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,利用基于凝膠的雙向電泳技術和非凝膠的i-TRAQ技術,對水稻種子萌發過程中胚和胚乳組織分別進行蛋白質組研究。共獲得343個胚組織蛋白質在萌發過程中的表達量發生改變,包括191個下調表達和152個上調表達。這些蛋白質參與眾多能量代謝途徑,其中包括參與淀粉合成、支鏈淀粉合成的酶、淀粉粒合成酶等在萌發早期階段上調表達而在后期階段下調表達,該結果與實驗室前期研究結果發現水稻種子萌發過程中胚組織發現淀粉粒一致。胚組織中的蔗糖可能作為中間物為淀粉合成提供幫助。此外,通過該研究發現在水稻種子萌發過程中,胚乳組織的大量生物學過程是受胚組織調控的。
以上研究結果得到國家自然基金(31271805)和中非聯合研究項目(SAJC201324)的經費支持。相關結果發表在國際期刊Plant and Cell Physiology。
利用MAPMAN分析水稻種子萌發過程中的代謝途徑