论文部分内容阅读
小麦是重要的粮食作物,全球约85万份小麦种质资源保存于低温种质库中,其中我国长期库保存约5.1万份,为种质创新利用提供了重要的物质基础。然而,库存种子活力下降不可避免,且不同物种间和同一物种不同品种间种子活力下降存在差异。由于库存种质贮藏条件均一致,影响种子活力丧失特性的最主要因素是遗传物质。种子耐贮性是内在遗传物质与外界环境相互作用而形成的一种综合特性,也是种子自身保持生命力的能力。本研究针对种子耐贮性生物学机制不清问题,以两份耐贮性具有明显差异的小麦种子（TRI23248和TRI10230）为试材,通过老化处理（40℃,75%的相对湿度）、低温库（-18℃）和室温（20℃）贮藏10年来分析种子耐贮性差异,从生理生化和蛋白质组等方面解析种子耐贮性的蛋白调控机制,以筛选种质耐贮性差异指标,为种质活力监测预警和安全保存提供科学依据。主要研究结果如下:1.两份小麦种子通过低温库（-18℃）、室温（20℃）贮藏10年及老化处理后,种子活力监测表明TRI23248具有相对较长的平台期,活力丧失速度慢,因此,TRI23248为耐贮藏种子,TRI10230为不耐贮藏种子。2.基于iTRAQ的蛋白质组分析表明耐贮藏与不耐贮藏小麦种子间存在53个差异表达蛋白,其中26个在耐贮藏种子中高表达,27个在不耐贮藏种子中高表达,其功能主要与胁迫/防御类、代谢类及贮藏类蛋白有关,这些蛋白可能是两份材料间的遗传差异。3.基于iTRAQ的蛋白质组分析表明随着种子活力（99%、90%、80%和60%）下降,89个蛋白发生差异表达,耐贮藏种子为54个,不耐贮藏种子为62个,这些差异表达蛋白的功能主要涉及胁迫/防御类、代谢类和贮藏类蛋白,从蛋白表达变化来看,耐贮藏种子高于不耐贮藏种子。4.基于双向电泳的蛋白质组分析表明低温库（-18℃）和室温（20℃）贮藏10年后的两份小麦种子中存在137个差异表达蛋白,耐贮藏种子为93个,不耐贮藏种子为105个,这些蛋白涉及10个功能类别,其中胁迫/防御类、能量类、贮藏类蛋白所占的比例较高,且耐贮藏种子具有更高的蛋白表达水平。进一步从相对电导率、丙二醛含量、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量、抗氧化酶基因和蛋白表达变化来看,耐贮藏种子具有较强的抗氧化系统活性。抗坏血酸-谷胱甘肽循环等相关蛋白与种子耐贮性密切相关,这些差异蛋白可作为种子活力监测的预警指标。综上所述,耐贮藏小麦种子具有维持参与胁迫/防御、能量代谢、蛋白代谢等生理代谢关键蛋白表达调控的能力。因此,种子耐贮性是具有调控参与胁迫/防御类蛋白的表达以防御氧化损伤,能量代谢类蛋白以供应能量,贮藏类蛋白以合成中间物质,从而维持种子高活力的平台期,这为构建种质资源安全保存技术体系提供了科学依据。