银杏传粉滴和脱外壁花粉成分检测与分析

• 作 者: 程芳梅
• 机 构: 扬州大学
• 出 处: 扬州大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 银杏 传粉滴 脱外壁花粉 成分 蛋白组学

银杏(Ginkgo biloba L.)、裸子植物,雌雄异株,风媒传粉。银杏传粉滴和花粉作为生殖细胞的载体,在有性生殖过程中起着非常重要的作用。传粉期,成熟银杏花粉从小孢子囊中散出,通过风媒作用被雌株胚珠在珠孔处的传粉滴捕获识别。传粉滴接触到花粉与花粉发生水合反应后引起传粉滴的收缩,携带花粉进入胚珠,以完成授粉过程。尽管已有证据表明银杏传粉滴和花粉在传粉过程中起到重要作用,但它们的成分及功能至今仍不清楚。本研究采用万能荧光显微镜,傅里叶红外光谱(FTIR)技术,脱外壁技术,蛋白组学以及生理学测定等方法,对银杏传粉滴和脱外壁花粉进行测定与分析,为揭示裸子植物传粉滴与花粉之间的作用机理提供参考。主要研究结果如下：1.采用液相色谱法对银杏传粉滴中糖的种类和含量进行了测定和分析。结果显示,传粉滴中总糖含量约为5.908g,约占传粉滴的5.9%。含有的糖组分包括果糖、葡萄糖和蔗糖,且各个糖的浓度差异较大,其中含量最高的是葡萄糖,达3.403mg/ml,占总糖含量57.6%；果糖次之,含量为2.193mg/ml,占总糖的比例为37.1%；蔗糖含量为0.312mg/ml,占总糖5.3%。此外,运用电感耦合等离子体质谱仪鉴定出传粉滴中还含有常量和微量元素,主要包括Ca、 S、Mg、C、B等,这些微量元素对于花粉萌发等具有重要作用。2.对授粉前、授粉期、授粉后三个时期银杏胚珠珠心组织进行扫描电镜观察,并结合能谱分析,发现授粉前胚珠中没有Ca2+分布,但随着胚珠传粉滴的分泌,珠心中的Ca2+含量逐渐增多,这可能为花粉萌发提供有利条件。3.建立了银杏花粉脱外壁技术。银杏花粉在含12%蔗糖,1%纤维素酶和0.8%离析酶的溶液,pH 6.8,孵育3小时,辅以一定力度机械研磨的方法获得脱外壁花粉。4.运用免疫荧光标记技术进行观察,表明银杏脱外壁花粉的表面存在胼胝质、纤维素和果胶质。其中纤维素在整个表面都有分布,但在萌发孔附近的荧光最强。整个银杏脱外壁花粉表面具有胼胝质。酸性果胶在脱外壁花粉壁上分布均匀,而酯化果胶则主要分布在花粉壁上,且靠近萌发区的部分荧光较弱。5.对脱外壁花粉的透射电镜观察结果显示,银杏成熟花粉壁分为外壁外层、外壁内层和内壁,成熟花粉粒萌发区的外壁外层较近极端的薄很多,无覆盖层和基粒层,而萌发区外壁外层和内壁均较近极端的厚。脱外壁花粉的内壁与成熟花粉粒的内壁相比较厚。6.应用蛋白组学分别对银杏传粉滴和脱外壁花粉进行蛋白鉴定。鉴定出传粉滴中含有细胞钙调素、阿拉伯半乳糖蛋白、1,3-β葡糖苷酶、丝氨酸羧肽酶、转化酶、几丁质酶、天冬酰胺蛋白酶。其中转化酶、天冬酰胺蛋白酶和丝氨酸羧肽酶等可能为花粉萌发提供营养物质。而1,3-B葡糖苷酶和阿拉伯半乳糖蛋白对于排除异源花粉,使花粉免受外界细菌侵害具有防御作用,并对花粉管生长具有导向作用。脱外壁花粉蛋白结果表明,脱外壁花粉与成熟花粉相比有新的蛋白质合成,比如参与细胞壁降解的蛋白有丝氨酸羟甲基转移酶,果糖二磷酸醛缩酶,超氧化物歧化酶。参与信号传递的蛋白有丝氨酸/苏氨基酸激酶或磷酸酶,酪氨酸激酶或磷酸酶和核苷激酶参与蛋白代谢的有钙调素蛋白等。