白杄花粉管微丝骨架介导信号传导的蛋白质组学研究

【摘要】：在高等植物有性生殖过程中,花粉管作为运输精子到胚珠的载体,它的生长具有高度极性化,并且要依赖于微丝。由于花粉管本身所具的特性,它已经成为研究细胞相互识别、胞内和胞外信号的模式系统。本文为了研究微丝在白杄(Picea meyeri Rehd. et Wils.)花粉管生长中的作用,我们应用不同浓度的微丝聚合抑制剂Latrunculin B (LATB)处理花粉管,并通过激光共聚焦显微镜观察微丝聚合状态的动态变化。结果发现,在低浓度下的LATB能使花粉管中的微丝严重解聚,且抑制其顶端生长。 我们进一步利用蛋白质组学的手段,分析了白杄花粉管微丝解聚后蛋白质的表达图谱。通过双向电泳分离出500个左右考马斯亮兰染色的蛋白质斑点,经过软件分析发现,其中大部分蛋白质的表达量未发生变化,而只有110个蛋白斑点有较大变化。将这些蛋白斑点从胶上切下酶解后用于质谱鉴定,最终鉴定出35个蛋白,其中有18个为上调蛋白,17个下调蛋白。根据其主要功能,通常可分为碳水化合物代谢、胁迫反应、信号和细胞扩展等几类。我们发现由于微丝解聚引起的能量代谢水平降低,可能与依赖于信号传导的微丝重组过程相关。此外,当LATB浓度增加到50 nM时,与细胞壁多糖合成相关的两个蛋白,如reversibly glycosylated polypeptide和type IIIa membrane protein cp-wap13几乎不表达,这说明当微丝聚合完全被抑制后,依赖于微丝的分泌系统也受到影响,从而引起相应蛋白质变化,最终导致细胞壁成分合成的减少。细胞骨架蛋白actin的下调,进一步说明微丝在花粉管生长过程中起着提供或支持的一种机制,也就是能调节信号介导的花粉管生长,并使其在特定的时期到达特定的部位,从而完成植物的受精作用。