高温高湿胁迫下大豆种子田间劣变分子机制的研究

【作者】 麻浩； 王立群； 宋利茹；

【机构】 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室；

【摘要】 大豆种子发育和成熟期间的高温高湿天气胁迫易导致其劣变。本研究以一个种子田间易劣变大豆品种为材料,采用蛋白质组学、代谢组学和qPCR等技术,揭示其种子收获前高温高湿胁迫下的劣变机制。结果表明:当大豆种子发育到生理成熟期(R7)时,高温高湿胁迫会导致大豆种子活力和发芽率降低、种子微观结构和化学组成变劣。双向电泳分析胁迫24、96和168h三个时期的大豆种子共发现42个显著差异表达蛋白点,其中,22个蛋白点是上调的、20个蛋白点是下调的。42个显著差异表达蛋白点经MALDI-TOFMS分析获得PMF并收索大豆EST或Unigene数据库皆被成功鉴定,匹配31个不同的蛋白类型。经功能分析,这些蛋白涉及13个细胞应答和代谢途径,即碳水化合物代谢、信号传导、蛋白合成、光合作用、蛋白折叠和组装、能量途径、细胞维护和防御、细胞周期、氮代谢、脂质代谢、氨基酸代谢、转录调控和次生代谢物合成等。进而,这些蛋白所涉及的基因的转录表达以及部分途径所产生的代谢产物经qPCR和代谢组学分析得到了进一步验证。在这些细胞应答和代谢途径中,一些增加种子劣变抗性的能力,一些加速种子劣变;最终在不断胁迫条件下,两种势力的平衡被打破,后者逐渐占优势并最终导致种子劣变。本研究有助于我们认识大豆种子田间劣变的分子机制,提升其遗传育种改良策略。更多还原