全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
#"""*"!+
"
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#
"*#%&*",
收稿日期$
!"#$*"&*!"
%修改稿收到日期$
!"#$*",*!,
基金项目$国家自然科学基金"
$#!&"+)&
#
作者简介$伊风艳"
#%,(
#!女!在读博士!主要从事牧草遗传育种与种业科学方面的研究&
-*./01
$
%"$+$"&
!22
345.
"
通信作者$石凤翎!教授!博士生导师!主要从事牧草遗传育种研究&
-*./01
$
671""""
!
#!&345.
苜蓿雄性不育植株与可育植株现蕾
初期花蕾蛋白质组比较
伊风艳#!石凤翎#"!龙瑞才!!王
!
璐#!熊
!
梅#!高翠萍#
"
#
内蒙古农业大学 生态环境学院!呼和浩特
"#""#%
%
!
中国农业科学院 北京畜牧兽医研究所!北京
#""#%$
#
摘
!
要$采用双向凝胶电泳对现蕾初期苜蓿雄性不育植株"
86*
#及其可育植株"
89
#花蕾蛋白质进行了分离!获得
了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱&通过
:./
;
<8/6=<>!?
软件对
86*
和
89
银染图谱分析发现!两者在等
电点
+
"
)
分子量
!"
"
&"@?
范围内蛋白质斑点分布最多!可识别的总蛋白质点数均在
&"""
个左右!其中差异表
达的蛋白质点数为
%,
个%进一步通过质谱分析成功鉴定了
!!
个差异蛋白点&利用
A1/6=!BC
程序对
!!
个蛋白点
进行功能注释和代谢途径分析发现!核酮糖羧化酶小亚基尿苷三磷酸
*
葡萄糖
*#*
磷酸尿苷酰基转移酶等蛋白在光
合作用碳水化合物代谢多细胞生物有机体的发育等过程中起着重要的作用!同时参与了细胞质细胞壁等组成!
并具有绑定催化结合和水解等功能&研究结果初步推断!在苜蓿花药发育过程中!蛋白的缺失及表达量的变化
可能会使与花粉发育有关的能量缺失!物质合成发生改变!导致雄性不育&
关键词$苜蓿%雄性不育%蛋白质%双向凝胶电泳%质谱分析
中图分类号$
D$&
E
3+
%
D),%
文献标志码$
F
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BFCRO0
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0H
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<57-4515
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510/F
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RW0H/
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YW5
S
W5><606
S
>5701<6Z0=W
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55T><651O=05H/HT><
S
I
Z/6
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5=[
I
6<
S
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=0H
;
=W<
S
>5=<0H657/17/17/5H=W<[OT57./1<6=<>01<
"
86*
#
/HT7<>=01<
S
1/H=6
"
89
#
57[OT<.<>
;
6=/
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<3A
I
O60H
;
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<8/6=<>!?657=Z/><=5/H/1
I
\<601U<>6=/0H;
<1
!
=W<
S
>5=<0H6
S
5=65786*/HT
89./0H1
I
64/==<>04
S
50H=57+
"
)Z0=W./]0.O.T06=>0[O=05H57.51<4O1/>Z<0
;
W=0H!"
"
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><66S
>5=<0H
S
50H=60H[OT75>86*/HT89
!
/HT/[5O=%,6
S
5=6Z<><
T077<>S
><66S
>5=<0H6
S
5=6Z<><6O44<667O1
I
0TI
./666
S
<4=>5.<=>
I
/H/1
I
6063YW<
>0[O156<[06
S
W56
S
W/=<4/>[5]
I
1/6<6./14W/0H
!
VY^*
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1O456<*#*
S
W56
S
W/=0T
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1
I
1=>/H67<>/66
S
1/
I
S
5>=/H=>51<0H
S
W5=56
I
H=W<606
!
4/>[5W
I
T>/=<.<=/[5106./HT=WS
.
5>
;
/H06.6[
I
O60H
;
A1/6=!BC
S
>5
;
>/.=5/H/1
I
\<7OH4=05H/HT.<=/[5104
S
/=WZ/
I
57=WS
>5=<0H638ZW01<
!
=W<
I
Z<><0HU51US
560=05H574
I
=5
S
1/6.
!
4<1Z/1/HT5=W<>
S
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!
ZW04WW/665.<7OH4*
=05H6
!
0H41OT0H
;
[0HT0H
;
!
4/=/1
I
=04
!
45.[0H0H
;
/HTW
I
T>51
I
606/HT5=W<>63:=45H41OTS
><10.0H/>
I
=W/==W<
1/4@57
S
>5=<0H/HT=W<4W/H
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<657<]
S
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W=1010=
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!
ZW04W./
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/==>0[O=156657
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/HT=W<4W/H
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<57./=<>0/16
I
H=W<6060H=WS
.S
>54<6657/17/17/
S
51<*
0
="&51
$
/17/17/
%
./1<6=<>01<
%
S
>5=<0H
%
=Z5*T0.5
S
W5><606
%
./666
S
<4=>5.<=>
I
!!
苜蓿雄性不育系是杂种优势利用的良好育种材
料&迄今为止!已开展了相关的雄性不育细胞学生
殖生物学等研究(#*&)&同时!利用
4?MF*F9L^
及
NF^ ?
分子标记技术!筛选到与苜蓿雄性不育性相
关的基因片段%并利用花药组培技术成功培育出了
苜蓿雄性不育植株和可育植株的单倍体()*,)!为培育
基因纯合体奠定了很好的基础&由于雄性不育形成
机理比较复杂!通过细胞学及基因表达差异还不能
完全阐述其不育机理&
蛋白质是基因表达的最终产物&近几年来!蛋
白质组学被广泛应用于花药发育及花粉繁殖的研
究!如在拟南芥(%*#")大豆(##*#!)水稻(#$)小麦(#)等&
通过蛋白质组学分析发现!花药中的许多蛋白的特
定的表达与花粉发育(#+)绒毡层退化(#&)细胞程序
性死亡(#))及能量代谢紊乱(#,)有一定的关系&蛋白
质还与新陈代谢信号转导(#%)及转录组调控等因
素(!")有关&在番茄上!利用蛋白质组学方法分析了
雄性不育突变体小孢子母细胞时期的蛋白!发现亚
麻酶蛋白酶体亚基和
+A
蛋白呈现出下调趋势!核
糖核蛋白和
FR^
还原酶等呈上调趋势(!#)%在油菜
细胞质雄性不育系花药蛋白分析中发现与碳水化合
物能量代谢光合作用及类黄酮合成有关的蛋白均
呈下调趋势!并推测可能会影响花粉的发育(!!)%另
外!一些研究认为雄性不育突变体的形成是由于在
花粉发育过程中缺少某些特定蛋白或酶(!$*!)&因
此!本研究利用双向电泳技术分析苜蓿雄性不育植
株与可育植株现蕾初期花蕾蛋白质表达谱的差异!
对差异蛋白点进行
8FL?:*YC9*YC9*8J
鉴定功
能注释和代谢途径分析!为深入了解苜蓿雄性不育
的形成机理!以及从特异蛋白入手克隆相关基因奠
定基础&
#
!
材料和方法
>3>
!
试验材料
从*草原
#
号+杂花苜蓿"
!"#$%&

()&*$& 8/>*
=0H34U3R/5
I
O/HM53#
#中选育出的苜蓿雄性不育系
"
86*
#及雄性可育"
89
#材料&根据花蕾形态结合
细胞学检查摘取现蕾初期花蕾于
(,"_
冰箱储存
备用"图
#
#&
>3?
!
试验方法
>3?3>
!
蛋白质的提取溶解及定量
!
蛋白质提取$
取
"3#
;
花蕾置液氮中研磨!加入适量的
Y>0\51
"英
俊公司#!震荡后加入氯仿抽提!离心!去掉上层和中
间层溶液后!加入无水乙醇!震荡离心!取上清液放
入新的离心管中后加入异丙醇!混匀!
_
下放置
#"
.0H
!震荡!放置一定时间后离心!弃上清液保留沉
淀!向沉淀中加入浓度为
!3,&`
的盐酸胍后震荡!
室温放置
#+.0H
!离心!重复上述步骤!取其沉淀加
入
#.L
无水乙醇!震荡!离心!重复此步骤!离心后
倒掉上清液晾干!
(,"_
冰箱保存&
蛋白质的溶解及定量$向提取的蛋白质中加入
#".L
的溶解蛋白进行超声波溶解!溶解后参照
A>/T75>T
法(!+)测定蛋白质浓度!标准蛋白为牛血清
蛋白!根据蛋白质浓度加入适量的溶解蛋白稀释到
所需浓度&
>3?3?
!
双向凝胶电泳
!
等电聚焦$根据
:^ B
胶条
S
:
范围长度蛋白质溶液浓度及染色方法吸取适
量的蛋白溶液用蛋白水化液稀释定容到所需上样
量!加入到标准型胶条槽中%将
:^ B
胶面朝下放入
胶条槽中!轻压胶条以确保胶条的两端与槽的两端
的电极接触%在
:^ B
胶条上覆盖适量植物油!盖上
盖子%将标准型胶条槽放在等电聚焦仪上%设置
:^ B
S
W5>
仪器运行参数%进行等电聚焦&
胶条平衡$操作前分别量取缓冲液
".L
!配置
平衡液
#
"含
?YY
#和平衡液
$
"含碘乙酰胺#&取
出
:^ B
胶条分别放入含
#".L
平衡液
#
的塑料管
中封口!在振荡仪上振荡
#+.0H
%取出
:^ B
胶条!冲
图
#
!
86*
和
89
植株"
F

A
#及其花粉粒形态"
R

?
#
90
;
3#
!
1^/H=
"
F
!
A
#
/HT
S
51;
>/0H
"
R
!
?
#
.5>
S
W515
;I
5786*/HT89
+&%#
#"
期
!!!!!!!!!!
伊风艳!等$苜蓿雄性不育植株与可育植株现蕾初期花蕾蛋白质组比较
洗!放入含
#".L
平衡液
$
的塑料管中封口!在振
荡仪上振荡
#+.0H
!倒掉平衡缓冲液
$
%取出
:^ B
胶条!用去离子水润洗
:^ B
胶条!将胶条的边缘置
于滤纸上!以去除多余的双蒸水&
J?J*^ FB-
电泳$预先制备
#!`
的
J?J*
聚丙
烯酰胺凝胶!室温下聚合
$W
以上!用蒸馏水冲洗凝
胶表面%将电泳槽中装满电泳缓冲液!打开冷循环水
浴仪温控系统!调节温度为
#+_
%将
:^ B
胶条小心
放置于
J?J
胶面上!并轻压使
:^ B
胶条与
J?J
胶
面充分结合!上面覆盖
!.L
热的琼脂糖溶液%待凝
固后将电泳缓冲液加入电泳槽后!接通电源进行电
泳!待溴酚蓝指示剂迁移到底部边缘时即可停止电
泳!取出凝胶冲洗干净&
>3?3@
!
染色
!
银染$按冰乙酸
a
乙醇
a
双蒸水
b#
aa+
固定过夜后%在含
#+".L
乙醇
#3)
;
硫代
硫酸钠和
$
;
醋酸钠混合液中浸泡
$".0H
后!水
洗
$
次!硝酸银的溶液染色
!".0H
!漂洗
!
次!每次
#.0H
%在含
#$
;
碳酸钠!
#!"
%
L
甲醛的溶液显色
!
次!第一次显色
#.0H
!第二次显色
$
"
+.0H
%最后
在含
)3$
;
的
-?YF
中进行终止反应
#".0H
!漂洗
$
次!每次
+.0H
"以上每步操作均在摇床上进行#&
考马斯亮蓝染色$按乙酸
a
乙醇
a
超纯水
b#a
a+
比例过夜固定!在含
#"`
磷酸
#"`
硫酸铵
"3#!`
考马斯亮蓝
B!+"

!"`
乙醇的溶液中染色
&
W
!
"3#.51
,
LY>06*
磷酸的溶液中漂洗
!.0H
后!
!+`
的乙醇漂洗
#.0H
!
"`
的硫酸铵中稳定
#!W
!
双蒸水漂洗至蓝色背景退去"以上每步操作均在摇
床上进行#&
>3?3A
!
凝胶图像分析及统计学处理
!
利用
V8FQ
"
S
5Z<>155@!#""QL
#扫描仪对染色后的凝胶进行扫
描!获得蛋白质点图像&所得图谱用
:./
;
<8/6=<>!?
软件分析&图像分析过程包括蛋白质点的检测获
取蛋白质斑点位置坐标背景消减量的标准化等
电点及分子量的校正&选取蛋白质电泳图谱中蛋白
质点清晰背景好的图像作为参照胶!与其他的图像
进行匹配!寻找两种材料间差异表达的蛋白质点&
蛋白质点位置和含量的重复性按照
R5>[<==
等的方
法进行计算(!&)&
>3?3B
!
差异蛋白质谱鉴定及生物信息学分析
!
质
谱分析由上海生工生物工程技术服务有限公司完
成!获得的肽指纹图谱数据文件用软件
8/645=
通
过
MRA:H>
蛋白质无冗余数据库检索&鉴定的蛋白
质利用
A1/6=!BC
软件对蛋白进行
A1/6=
S
比对功
能注释和代谢途径分析&
!
!
结果与分析
?C>
!
61DA
与
68
现蕾初期花蕾蛋白质图谱比较
选用
S
:
"
)
!
!4.:^B
胶条和
#!` J?J*
F^B-
建立了
86*
和
89
现蕾初期花蕾蛋白质银
染"图
!
#及考马斯亮蓝染色"图
$
#电泳体系!获得了
分辨率较高和重复性较好的
!*?-
图谱&可看出!
86*
和
89
蛋白质的分布模式图非常相似!通过
:./
;
<8/6=<>!?
软件分析
!
种材料的
!*?-
银染电
泳图谱发现! 种材料均在等电点
+
"
)
分子量
!"
"
&"@?
范围内蛋白质斑点分布最多!且两者花蕾
中表达的总蛋白质点数均在
&"""
左右!对比
86*
和
89
!两者存在明显的量和质的差异蛋白点&对
表达量大于
!
倍的点视为差异点!共获得量和质的
图
!
!
86*
和
89
现蕾初期花蕾蛋白质双向凝胶电泳银染图谱
90
;
3!
!
J01U<>6=/0H;
<157[OT
S
>5=<0H65786*/HT89/=[OT<.<>
;
;
<
&&%#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
$$
卷
差异表达蛋白点
%,
个!其中仅在
86*
中特异表达
的点
##
个!在
89
中特异表达的点
!%
个%其他
+,
个为量的差异!其中在
86*
表达上调的
!
个!表
达下调的
$
个&
?3?
!
差异表达蛋白点的质谱分析
根据软件分析结果!对考马斯亮蓝染色的
86*
和
89
图谱上可重复显著变化的
!&
个差异蛋白质
点用
FA:,""
串联质谱"
8FL?:*YC9*YC9*8J
#
进行了鉴定"图
$
#!
!
个点"
,3&!`
#被成功鉴定&
所得肽指纹图谱"
8^9
#经
8/645=
搜索
MRA:H>
!结
果"表
#
#表明!这些蛋白质点分别为$核酮糖羧化酶
小亚基转录因子
$
尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶
!A+
尿苷三磷酸
*
葡萄糖
*#*
磷酸尿苷酰基转移酶
谷氨酰胺合成酶蛋白质二硫键异构酶等&其中!
%
和
#"
蛋白点被鉴定为核苷酸水解酶!造成这种现象
的原因可能是由于该蛋白质点在翻译后存在不同的
修饰%蛋白点
+

&

##

#!

#$

#&

#%

!"
和
!!
为未知
功能蛋白&
图
$
!
86*
和
89
现蕾初期花蕾蛋白质双向凝胶电泳考马斯亮蓝染色图谱
标记数字为回收的差异蛋白质点!与表
#
编号相同
90
;
3$
!
R55./660<[>010/H=[1O;
<157[OT
S
>5=<0H65786*/HT89/=[OT<.<>
;
;
<
YW6=/HT75>T077<>S
>5=<0H6
S
5=6
!
=W<6/.0HY/[1<#
表
>
!
61DA
和
68
现蕾初期花蕾中差异蛋白点质谱分析结果
Y/[1<#
!
8/666
S
<4=>5.<=>
I
/H/1
I
60657[OT
S
>5=<0H65786*/HT89/=[OT<.<>
;
;
<
编号
R5T<
登录号
F44<6605H
来源物种
C>
;
/H06.
匹配蛋白
8/=4W
S
>5=<0H
理论等电点
YW<5><=04/1
S
:
理论分子量
YW<5><=04/1
,
@?
表达量
-]
S
><6605H
2
O/H=0=
I
86* 89
# $%#&"#
紫花苜蓿
!"#$%&

(+&,$)&
核酮糖羧化酶小亚基
N0[O156<[06
S
W56
S
W/=<
4/>[5]
I
1/6<6./14W/0H
,
6./16O[OH0=
,3,& !"3&& E EE
! $+#)!$,%+
大豆
-.
/
%$0"1&2
非典型蛋白
LCR#""$"&+"+ VH4W/>/4=<>0\S
>5=<0HLCR#""$"&+"+
+3&# #)3%%! E (
$ #+!!",)&
拟南芥
3*&4$#(
5
+$+,6&.$&0&
基本转录因子
$A/604=>/64>0
S
=05H7/4=5>$ &3&! #)3%$+ E (
$+)+"+"#
蒺藜苜蓿
!"#$%&

(,*70%&,7.&
早期烟草花药
-/>1
I
=5[/445/H=W<> 3&, #)3#+" ( E
+ !#)")$)+&
蒺藜苜蓿
!8,*70%&,7.&
未知蛋白
VH@H5ZH 3+ $)3$)! ( E
& $,,+#",#,
蒺藜苜蓿
!8,*70%&,7.&
未知蛋白
VH@H5ZH +3$ !"3,+$ EE E
) #!+,+)!
垂花黄芪
3+,*&

&.7+
5
"0#7.$
9
.(*7+
尿苷三磷酸
*
葡萄糖
*#*
磷酸尿苷酰基转移酶
VY^*
;
1O456<*#*
S
W56
S
W/=0T
I
1
I
1=>/H67<>/6<
+3%! +#3&$! EE E
, #)$&)!$&
紫花苜蓿
!8+&,$)&
谷氨酰胺合成酶"叶同工酶#
B1O=/.0H<6
I
H*
=W<=/6<
"
1.<
#
&3!% )3!, EE E
% &""&)%%
紫花苜蓿
!8+&,$)&
M5T
因子结合凝聚素核苷酸水解酶
M5T7/4*
=5>[0HT0H
;
1<4=0H*HO41<5=0T<
S
W56
S
W5W
I
T>51/6<
&3)! +"3#%" EE E
)&%#
#"
期
!!!!!!!!!!
伊风艳!等$苜蓿雄性不育植株与可育植株现蕾初期花蕾蛋白质组比较
续表
#
!
R5H=0HO#" &""&)%%
紫花苜蓿
!8+&,$)&
M5T
因子结合凝聚素核苷酸水解酶
M5T7/4*
=5>[0HT0H
;
1<4=0H*HO41<5=0T<
S
W56
S
W5W
I
T>51/6<
&3)! +"3#%" EE E
## !#)")",&!
蒺藜苜蓿
!8,*70%&,7.&
未知蛋白
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#! $,,%$!)!
蒺藜苜蓿
!8,*70%&,7.&
未知蛋白
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#$ $,,%$!)!
蒺藜苜蓿
!8,*70%&,7.&
未知蛋白
VH@H5ZH &3! $%3+&) ( E
# $+)%%"%%
蒺藜苜蓿
!8,*70%&,7.&
醛糖
#
差向异构酶家族表达蛋白
F1T56<#*
<
S
0.<>/6<7/.01
IS
>5=<0H<]
S
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#+ )!%!
紫花苜蓿
!8+&,$)&
推测的蛋白二硫键异构酶
F& >^5[/[1<
S
>5*
=<0HT06O170T<*065.<>/6+3 "3,"% ( E
#& !#)")!&"
蒺藜苜蓿
!8,*70%&,7.&
未知蛋白
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蒺藜苜蓿
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内吞作用蛋白
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蒺藜苜蓿
!8,*70%&,7.&
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蒺藜苜蓿
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未知蛋白
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蒺藜苜蓿
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未知蛋白
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预测的增殖相关蛋白
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蒺藜苜蓿
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未知蛋白
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E3
表示蛋白点存在%
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表示表达量增强
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差异表达蛋白功能分类
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S
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蛋白质功能注释及分析
A1/6=!BC
是一个基于序列相似性搜索的
BC
"
B;I
#注释和直接统计分析蛋白功能的
有效工具&利用
A1/6=!BC
对上述
!!
个差异表达
蛋白进行注释后进行
BC
功能分类&在本研究中!
蛋白序列成功地与一个或者多个
BC
短语比对上&
,&%#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
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$$
卷
在这些
BC
注释中!进行功能分类!在
1水平
分为
$
个不相关的功能$生物学过程分子功能和细
胞组成"图

#&其中!生物学过程占
,
条序列!分
子功能占
#%
条序列!细胞组成成分占
!%
条序列&
在生物学功能中!主要是参与代谢"
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#细胞
加工"
#%3#+`
#刺激反应"
#%3#+`
#死亡"
,3+#`
#
和生物合成"
,3+#`
#这五大类过程!有少数参与增
殖及发育等过程%在分子功能中!有
)
条蛋白序列起
绑定"
$&3,`
#功能!有
##
条蛋白序列起催化功能
"
+)3%"`
#!有
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定%在细胞组成成分上!有
#
条蛋白序列参与细胞
组成"
,3!,`
#!有
#"
条参与了细胞器的组成
"
$3,`
#!另外!有

条序列"
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组成!有
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条序列"
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分析
利用
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;
;
#对
!!
个蛋白质进行了代谢途径分析!这
些蛋白主要涉及的途径有光合生物固碳作用戊糖
和葡萄糖醛酸酯的互作氮代谢糖酵解,糖异生甲
烷代谢淀粉和糖代谢生物合成过程半乳糖代谢
乙醛酸和草酸代谢脯氨酸和苏氨酸代谢等&代谢
途径中涉及的主要酶为连接酶羧化酶还原酶脱
氢酶差向异构酶尿甙酰基转移酶磷酸酶等&
$
!
讨
!
论
蛋白质组学研究为从蛋白质水平上认识植物调
控机制提供了新的思路&自
#%)+
年
9/>><1
(
!)
)提出
双向聚丙烯酰胺凝胶电泳技术以来!蛋白质组学技
术被广泛应用于植物生理植物组织器官植物突变
体植物遗传多样性等多方面研究(##!,*$#)&本研究
利用双向凝胶电泳技术及
:./
;
<8/6=<>!?
软件分
析了
86*
和
89
现蕾初期花蕾中表达的差异蛋白
质点!结果表明
!
份材料现蕾初期花蕾中存在较多
的量和质的差异蛋白点&由于银染蛋白质点虽然其
染色灵敏度高!但不能很好地与质谱分析兼容&因
此!结合银染图谱!选取考马斯亮蓝染色凝胶上杂质
干扰较轻!蛋白点清晰!形状规则的相同且可重复显
著变化的
!&
个显著差异的蛋白点进行切胶胶内酶
解
8FL?:*YC9*YC9*8J
质谱分析以及数据库检
索!其中
!!
个蛋白质点的蛋白得到有效鉴定&利用
A1/6=!BC
分析发现他们主要参与了物质调节!代谢
及催化等生物学过程&下面仅对部分蛋白在雄性不
育形成中的功能进行讨论&
核酮糖
*#
!
+*
二磷酸羧化酶"
NO[0645
#是所有光
合生物进行光合碳同化的关键酶&本研究中发现的
核酮糖羧化酶小亚基是植物
#
!
+*
二磷酸核酮糖羧
化酶全酶的组成部分($!)!对其代谢途径分析发现主
要参与了光合生物固碳及乙醛酸等能量代谢过程&
有研究表明细胞质雄性不育的形成与植物个体的能
量代谢关系极其紧密!能量的缺失会导致小孢子不
能正常发育!不能形成有活力的可育花粉($$*$)&本
研究中
NO[0645
小亚基在
86*
中的低表达可能会
使
NO[0645
的活性降低而使光合速率下降!进而导
致糖类和蛋白质的合成以及
FY^
释放!使能量供
应不足!不能提供小孢子发育所需的足够能量!花粉
败育&
谷氨酰胺合成酶"
;
1O=/.0H<6
I
H=W<=/6<
!
BJ
#普
遍存在于所有植物中!是氮代谢中的关键酶!能够将
无机氮转换成有机氮而被植物吸收利用!对植物光
合作用!呼吸作用及碳素同化有着重要的影响($+*$&)&
BJ
活性的改变会间地接影响多种氮代谢以及部分
糖代谢($))!同时有研究发现谷氨酰胺在植物花粉发
育过程中起着重要的作用!谷氨酰胺的缺乏会导致
不能形成正常功能的花粉粒($,)&由此可以推测!
BJ
的表达对植物花药发育中花粉的形成具有重要
的影响&
尿苷三磷酸
*
葡萄糖
*#*
磷酸尿苷酰基转移酶在
糖代谢!半乳糖代谢等途径中起着重要的作用&糖
代谢的主要生理作用是为生物代谢提供所需的能量
和碳源&碳水化合物在花药和花粉发育过程中起着
非常关键的作用!它不仅为花药的发育提供营养!而
且还作为信号物质影响花药和花粉的发育&同时!
尿苷三磷酸
*
葡萄糖
*#*
磷酸尿苷酰基转移酶在淀粉
的合成代谢中起着重要的调节作用&王学德和宋宪
亮等认为棉花细胞质不育可能是因为参与淀粉合成
的有关酶的异常!在药室内壁和中层细胞中缺少淀
粉粒积累!导致花粉母细胞因缺少碳水化合物有效
供给而死亡($%*")&尿苷三磷酸
*
葡萄糖
*#*
磷酸尿苷
酰基转移酶在
86*
中不正常的表达可能会导致淀
粉合成和糖代谢途径紊乱!导致淀粉及碳水化合物
积累不够!最终导致花粉败育&
蛋白质二硫键异构酶是一种折叠酶!它可以通
过调控不同底物蛋白的二硫键的状态来维系蛋白质
分子结构的稳定和功能的发挥(#)&二硫键异构酶
在植物授粉过程多细胞生物有机体的发育和细胞
的平衡等方面均有参与!同时它还是细胞壁和内质
网的组成成分&有研究表明线粒体内蛋白多肽合成
后加工过程的紊乱与花粉败育有关(!)&因此!二硫
%&%#
#"
期
!!!!!!!!!!
伊风艳!等$苜蓿雄性不育植株与可育植株现蕾初期花蕾蛋白质组比较
键的异构酶的缺失会导致蛋白质分子中的二硫键与
肽段的折叠发生错误而导致构象的改变!不能维持其
正常的蛋白功能!进而影响到细胞的许多生理生化过
程的改变!导致代谢过程的紊乱!致使花粉败育&
另外!醛糖
#
差向异构酶家族表达蛋白基本转
录因子
$
增殖相关蛋白
!
;
*10@<
等蛋白在糖酵解
碳水化合物绑定及催化等方面也起到一定的作用!
可能会通过影响物质结构及物质合成!能量代谢等
途径而影响花药的正常发育&综上所述!苜蓿雄性
不育的形成可能是由于植物本身在发育过程中蛋白
的缺失或不正常表达导致物质合成受阻!能量代谢
途径发生紊乱!最终导致雄性不育&本研究结果对
了解苜蓿雄性不育花粉败育发生的原因及其不育形
成的机理具有重要的参考价值!但与苜蓿雄性不育
性形成原因的具体关系!还需后期进一步的研究和
验证&
参考文献!
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苜蓿雄性不育系的生殖特性及其分子遗传基础(
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世纪草业科学展望---国际草业"草地#学术大会论
文集!
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苜蓿雄性不育系及其杂种
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