天女木兰种子休眠解除相关蛋白的筛选及功能分析

天女木兰(Magnolia siebol dii K. Koch )为木兰科木兰属的落叶小乔木，国家重点保护的珍稀濒危植物，集观赏、芳香和药用价值于一身。由于种胚发育不完全、种子中含有萌发抑制物质等导致种子具有深休眠特性，种子需特殊处理约4-5个月才可萌发。到目前为止，种子休眠解除机理仍不清楚，尚未找到快速解除休眠技术。本研究运用蛋白质组学理论进行种子休眠解除及萌发阶段的生物学研究，通过观察经GA处理的天女木兰种子在变温、低温层积过程中，种子胚解剖结构、种子内激素含量的变化，特别是分析干种子、层积不同时期种子、萌发的种子中蛋白质的动态变化，以期发现以天女木兰种子为代表的木兰科（属）种子休眠解除及萌发过程中可能作用的重要蛋白，从整体水平上揭示非模式植物种子休眠解除的分子机理。本研究分离到的相关蛋白，将大大丰富该物种的生物信息学资料，为木兰属植物分子生物学研究奠定基础。

天女木兰(Magnolia sieboldii K. Koch.)为木兰科(Magnoliaceae)木兰属的落叶小乔木，集观赏、芳香和药用于一身，是国家重点保护珍稀濒危野生木本植物。天女木兰以种子繁殖，但由于种胚发育不完全、种子中含有萌发抑制物质等导致种子发芽困难、发芽率低，给育苗生产带来一定困难。本研究采用变温层积催芽方法，通过种胚发育过程形态解剖结构观察、内源激素变化及差异表达蛋白等方面的研究，在形态、生理生化、蛋白质组学三个层面探究种胚发育及种子萌发机制，以期从整体水平上揭示非模式植物种子休眠解除的机理。该研究结果对解释具有后熟特性的一类植物种子，特别是木兰科植物种子萌发事件有重要的参考价值。.內源激素研究认为：ZR和GA3是解除休眠的促进物，ABA为解除休眠的抑制物，IAA的影响有待进一步研究。天女木兰种子解除休眠的程度与内源激素的消长及内源激素比值的变化有关，休眠解除是通过调节内源激素之间的平衡来实现的。.形态解剖学观察发现：胚的发育经历心形胚、鱼雷胚到子叶胚，胚乳细胞中的淀粉由内向外逐渐解体与消亡。胚乳中淀粉粒具有多种形态，并以“出芽”或“缢缩”的方式进行增殖。.根据解剖结构观察，选择种胚发育4个关键时期（0d、65d、110d、150d），利用改进的聚乙二醇（PEG）分级沉淀法提取种子蛋白质，根据2-DE图谱，采用比较蛋白质组学的方法，筛选种子萌发过程中的差异表达蛋白。质谱鉴定得到 32个差异表达蛋白点，其中9个蛋白上调表达，18个蛋白下调表达，5个蛋白波动变化。.生物信息学分析表明：鉴定成功的蛋白隶属于8个功能类群，蛋白合成加工与稳定相关蛋白（25%）；碳水化合物代谢相关蛋白（19%）；胁迫/防御相关蛋白（16%）；调控胚胎发育（9%）；信号转导蛋白（6%）；能量代谢（6%）；储藏蛋白（13%）；蛋白水解相关蛋白（6%）。.在成功鉴定的蛋白点中发现：有一个蛋白（转录因子KAN2）与胚胎的发育相关，且上调表达；有一个蛋白（天冬氨酸蛋白酶前体）与蛋白质水解相关，且波动表达；有一个蛋白（钙网蛋白）与信号转导相关，且波动表达；有2个蛋白（3-磷酸甘油醛脱氢酶和烯醇酶）与碳水化合物代谢相关，且下调表达。这些蛋白的发现，将为下一步深入研究天女木兰种子后熟期间胚胎发育、种子萌发机制以及相关代谢途径提供重要的线索。