1、種子老化過程種子老化過程-蛋白組的變化蛋白組的變化研究背景研究背景 種子衰老是各種理化反應的綜合結果，目前被廣為接受的是主要的自由基膜脂過氧化和美拉德反應。簡稱自由基美拉德反應學說。這兩種反應都會造成蛋白質的降解引起種子的衰老。自由基氧化導致衰老的機制自由基氧化導致衰老的機制眾所周知，自由基會氧化氧化膜磷脂上的膜磷脂上的不飽和不飽和脂肪酸脂肪酸，導致膜雙分子層結構變化，膜完整性破壞，蛋白質降解，遺傳物質發生改變，引起種子衰老。美拉德美拉德反應導致衰老的機制反應導致衰老的機制 美拉德反應產物造成種子衰老美拉德反應產物造成種子衰老：種子老化過程中能檢測出美拉德和阿馬多瑞非酶促反應的產物。這些產物能

2、夠產物能夠降低抗氧抗氧化酶的活性化酶的活性、修飾蛋白質修飾蛋白質、核酸的結構和功能以及影響種子中糖代謝等途徑引起種子衰老。美拉德美拉德反應反應反應產物自由基膜質自由基膜質過氧化過氧化導致種子種子蛋白質蛋白質發發生巰基氧化、生巰基氧化、錯誤折疊、脫錯誤折疊、脫氨基化、交聯氨基化、交聯反應衰老反應衰老種子衰種子衰老老研究的意義研究的意義理論上，自由基膜脂過氧化和非酶糖基化，其產物及其引起的羰基毒化物導致貯藏蛋白質與酶氧化分解、抗氧化酶活性降低、蛋白質發生各種修飾，最后引起種子老化。在多種植物老化的種子，都檢測到了蛋白質和酶的變化。因此，在種子衰老過程中，研究其蛋白組因此，在種子衰老過程中，研究其蛋

3、白組的變化很有意義。的變化很有意義。研究的材料和方法研究的材料和方法 材料材料：鄭鄭單單958玉米種子玉米種子 方法方法：通過提取蛋白質并跑通過提取蛋白質并跑 SDS-PAGE 凝膠電泳，凝膠電泳， ，對老化處理，對老化處理0到到6天的玉米種胚、胚乳進行蛋白天的玉米種胚、胚乳進行蛋白質的單向質的單向與與雙向電泳分析，觀察蛋白組的變化。雙向電泳分析，觀察蛋白組的變化。 另外，從另外，從種胚中分離的胚芽、胚根和子葉各種胚中分離的胚芽、胚根和子葉各0.2，提取出其中的蛋白質提取出其中的蛋白質。 通過這個研究可以發現，玉米種子胚乳的蛋白質變化不明顯，種胚的蛋白質在人工老化6d后明顯變化，在指示的在指示

4、的10個明顯變個明顯變化的多肽化的多肽點大部分多肽位點明顯降低，一點大部分多肽位點明顯降低，一部分多肽位點消失，少部分多肽位點增加。部分多肽位點消失，少部分多肽位點增加。實驗結果實驗結果玉米種胚蛋白質單向玉米種胚蛋白質單向電泳電泳左圖顯示，在老化種子的種胚中,14和40(圖1,和標記)蛋白質條帶的豐度有明顯變化：1414多肽在老化多肽在老化1 1后即明后即明顯下調顯下調, ,至至老化老化2 2后幾乎完后幾乎完全消失全消失; ;而而4040多肽在多肽在老化老化5 5后消失后消失. .實驗結果 分別提取將老化0和6的胚芽、胚根和子葉中的蛋白質，-分析發現(圖2，和所示)，14差異差異蛋白主要出現在

5、胚根胚根和子葉和子葉中，40差異蛋白差異蛋白在胚芽、胚根和子葉中胚芽、胚根和子葉中都存在，這2種多肽可能作為種子失活的標記。實驗結果A、B、C老化老化0天，天，即對照組；即對照組；a、b、c是老化是老化6天天的實驗組，三個的實驗組，三個字母分別代表了字母分別代表了胚芽胚根、子葉胚芽胚根、子葉。玉米種胚玉米種胚蛋白質雙向電泳分析蛋白質雙向電泳分析老化老化6 6的種子胚中的種子胚中蛋白質蛋白質點點1 1(14(14, ,6.2),6.2),3 3(30(30, ,5.8),5.8),4 4上上(36(36, ,5.5),5.5),4 4左左( (3535, ,5.5)5.5)和和9 9( (222

6、2, ,5.1)5.1)多肽豐度顯著多肽豐度顯著下調。下調。實驗結果2 2(40(40, ,6.5),56.5),5(29(29, ,6.4),66.4),6(15(15, ,5.4),105.4),10(21(21, ,5.3)5.3)和和4 4右蛋白質右蛋白質點點(35(35, ,5.6)5.6)的多肽的多肽消失消失。而而7 7(20(20, ,6.5),86.5),8(20(20, ,6.7)6.7)多肽豐度則顯著多肽豐度則顯著上調上調。整體上比較老化處理前后玉米種胚蛋白組的差異胚乳蛋白質條帶變化不明顯結語 玉米胚乳蛋白經過人工老化蛋白質變化不明顯，這個結論和孟立波玉米萌發蛋白組學說中提

7、到的“胚中貯藏蛋白的降解和胚乳中的貯藏蛋白的降解具有不同的變化模式,胚中的蛋白質組的變化可能早于胚乳中的蛋白質組變化”觀點一致。結語玉米種胚的蛋白質組在人工老化前后有明顯的改變:單向電泳表明 14 kD 的多肽的減少在老化 1d 時出現，而 42 kD 多肽的減少在老化無活力的種胚中出現；雙向電泳在相同的 14 kD和 42 kD 處確認了差異并展示了更多的差異點，其中大部分差異點中的多肽含量明顯地降低，小部分多肽消失。這與理論上這與理論上 種子種子老化過程中因各種理化反應對蛋白質的降解老化過程中因各種理化反應對蛋白質的降解作用吻合。作用吻合。疑問：哪些蛋白發生了降解？1.膜蛋白2.具有清除自由基的酶實驗舉例：不同處理對種子老化相關的生理指標的變化 對不同處理種子分別進行了超氧化物歧化酶(SOD)，過氧化物酶(POD)，過氧化氫酶、(CAT)活性和丙二醛(MDH)含量測定。結果表明，隨老化時間的加長，種子保護酶系統中的超氧化物歧化酶，過氧化物酶和過氧化氫酶活性呈減弱的趨勢。而對老化的種子用硫脲處理，使其活力回升后，再進行上述酶的測定，發現這些酶的含量也上升。參考文獻 1 印大中.衰老