受钙影响花生（Arachis+hypogaea+L.）胚胎败育与分子机理研究.pdf

摘 要 胚胎早期发育是花尘产量和品质形成的重要时期，其幼胚发育的正常与 否直接关系到以种子为经济指标的花生生产的效益。缺钙花生严重空荚或不 饱满而导致减产降质的生产问题长期困扰南方沙质±壤地区花生生产。本研 究以高低钙条件下大田和水培花生的种植与观察为基础，成功开展了花生胚 胎败育与可育的基因差异显示、差异蛋白质组学方面的研究。初步揭示受钙 影响花生胚胎败育的分子机理，主要研究结果如下： l。_丌展受钙影响水培和大田(福建平潭)花生植株与幼胚生长发育特性 观察与比较，总结空荚发生模式与特征，田间试验表明：大田低钙环境对花 生地上部植株的生长发育影响较小，面对荚果发育影响较大，低钙植株烂果 ca2 或空荚和营养体徒长与返青现象显著：水培实验进～步证实20IIlg·L1 +浓度是花生败育的临界浓度。低钙使花生植株矮小。烂果和空荚增多，但 不出现营养体徒长。比较认为大田花生更适合作为基因差异显示和差异蛋白 质组学等研究的实验材料。提出砂质旱地增施钙肥(石膏、壳灰)以防治花 生空荚的方案和注意事项，为指导生产实践提供参考。 2．开展受钙影响花生幼胚基因差异显示研究，摸索出花生幼胚高质量 总RNA的提取方法；首次建立和优化了花生幼胚mRNA荧光差异显示实验的 技术体系；利用该体系成功筛选得到r、l。、34、8’等四个花生早期胚胎(9 Dotblot和RT—PCR d)败育／正常发育的基因差异表达片段，经反向Northern 证实为阳性差异片段。测序和检索分析认为r差异片段与拟南芥 thaliana(thale (Arabidopsis 酶的ATP捆绑亚单位同源性较高，该基因在低钙组的上调表达提示低钙组幼 胚细胞内能量转化和物质的转运受到胁迫，已在Genebank登记该片段(基 hirsurum)MADSbox 因号为AY517932)。84差异片段与陆地棉(Gossypium 基因mRNA同源性较高，初步分析认为这可能与低钙组幼胚发育调节紊乱相 能在数据库中检索到较匹配的序列。也可能是个未报道的基因片段。 在此基础上，克隆得到了花生MADSbox基因的包含编码区和3’一UTR MADSbox的基因和氨基酸序列同源性分别在83％和90％以上，这在花生上国 内外尚未有见报道。 3．开展了受钙影响导致花生早期胚胎败育的差异蛋白质组学研究。建 立适合花生蛋白质的双向电泳技术体系，结合MALDI—TOF质谱和相关蛋白质 数据库等蛋白质组学研究手段首次筛选了花生早期胚胎败育／发育的7个差 异表达蛋白。初步检索发现：44差异蛋白点是与叶绿体被膜休克相关蛋白(来 oleraceaL．)高度相似的低钙组表达上调的特异蛋白，这提示 源于st,inacia 低钙胚内膜系统出现生理和或运转障碍。6。差异蛋白与线粒体前体中的ATP 合成酶的p链高度相似，该蛋自在低钙幼胚缺失提示花生幼胚受钙胁迫时 时(入土9天)的细胞骨架系统发育或细胞分裂等重要生理活动可能受阻。 2。、34差异蛋白分别与3一磷酸甘油醛脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶具一定同源 性，这两种蛋白在低钙组幼胚的未表达提示低钙幼胚的氧化还原反应系统可 能不正常。而l4和5‘蛋白点得分较低，有可能是未知蛋白。 由以上研究结果初步可以认为：受钙胁迫花生幼胚败育的分子机理可能 是与早期幼胚内与能量转化(ATP的合成)、氧化还原系统运转、细胞内膜 以及细胞骨架功能维持相关的功能基因的转录和表达异常有关。 关键词： 胚败育；钙调节：分子机理；花生 II Abstract Seedsis themosteconomicindex of L．)