小黑杨(Populus+simoniixP.nigra)花粉功能基因组和蛋白质研究.pdf

摘要摘要在显花植物授粉受精过程中,具顶端极性生长特性的花粉管是雄性生殖单位的载体,也是研究细胞生长分子调控机理的理想材料。本研究以小黑杨(Populus )风干的成熟花粉(MP)、吸水花粉(HP)、花粉管(PT)为试材。采用细胞学观察、Solexa测序、双向电泳、基于液相色谱串联质谱的非标记定量( LC MS/MS)等技术方法,研究了小黑杨花粉的萌发动态及萌发率、花粉离体培养的适宜条件、花粉萌发(从MP到HP,称为PG)和花粉管生长(从HP到PT,称为PTG)的差异表达基因与差异表达蛋白极其功能分类等。得出以下结论: 。花粉萌发动态的观察表明:从l、2、4、 6、7h,萌发率逐渐上升,7h萌发率可达70%以上,花粉管的平均长度为200--- 3009m :室温2l℃左右,,蔗糖、硼酸(H。B0。) 和氯化钙(CaCl2)含量分别为15%、 20mg/L和40mg/L :,,能够匹配到基因的标签数量约占50%左右,唯一性标签匹配到的基因数量达l万个左右,检测到的新的转录本有3-4万个,总体上测序数据正常 ,从HP到PT呈上升趋势;特异表达基因比例从MP到HP显著下降,从HP到PT显著上升;PG差异表达的基因中下调表达基因占优势,PTG差异表达的基因中上调表达占优势。说明成熟花粉已经包含了萌发和花粉管早期生长需要的大部分RNA,:在花粉萌发和花粉管生长过程中,和催化活性,结合,运输活性,酶调控活性相关的转录本被高度代表 :PG主要和运输、定位及定位的建立等生物过程相关,PTG主要和鞘脂代谢过程、:PG过程显著富集的途径包括钙信号途径、磷脂酰肌醇信号途径,MAPK信号途径、磷酸肌醇代谢等49个。PTG过程显著富集的途径包括鞘脂代谢,半乳糖代谢,糖酵解,泛素介导的蛋白质水解等24个 。去冗余后得到301个差异表达蛋白。其中,MP特异表达的蛋白有5个,HP特异表达的蛋白有l 55个,PT特异表达蛋白有64个,特异表达的蛋白从MP到HP显著上升,从HP到PT显著下降 。与碳水化合物和能量代谢、蛋东北林业大学博士学位论文白质代谢相关的蛋白占50%左右;和防御或胁迫、细胞壁构建和代谢、运输、细胞骨架动力学相关的蛋白占30%左右 ,两者的相关性很低, 甚至呈现反向的对应关系关键词:小黑杨;花粉; 花粉萌发;花粉管生长;数字基因表达谱;蛋白质组摘要 Abstract Pollen tube,a carrier of sperm nuclei during the process of sexual plant reproduction inflowering plants,is ahighlypolarized,rapidly tip—growing plant cell, and thus is an idealsystem forstudying themolecular mechanism involved inthe regulation thispaper,we used mature pollengrains(MP),hydrated pollen grains(HP)and pollen tubes(PT)of Populus simonii xpnigra as cytological observations, Solexa sequencing,two—dimensional electrophoresis,liquid chromatography tandem mass spectrometry based on thenon—labeled quantitative(Label-free LC MS /MS)techniques,we investigated pollen germination dynamics,germination rate and suitable invitro germination differentially expressed genes and proteins with t