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武漢植物園揭示中國鵝掌楸結實率低下的原因

鵝掌楸(Liriodendron Chinese (Hemsl.) Sargent.)是木蘭科鵝掌楸屬落葉喬木,葉似馬褂,故又名馬褂木。與同屬的北美鵝掌楸被廣泛應用在景觀種植、生物能源制造、古植物學、系統生物學、植物系統進化等不同領域。雖然鵝掌楸具有良好的觀賞價值和重要的科研價值,但其生存狀況卻令人堪憂,已被列入第一批瀕危物種名單,在1999年被定為國家二級重點保護野生植物。據統計,鵝掌楸的自然結實率極低(10%左右),其群落分布呈點狀、斷帶式。影響鵝掌楸結實率的原因復雜而多樣,已有研究結果表明鵝掌楸在有性生殖過程中的一些步驟出現障礙,因此,對于鵝掌楸有性生殖過程中發生的生物學事件的深入系統研究有助于進一步揭示鵝掌楸低結實率的原因。

  中國科學院武漢植物園資源植物繁殖生物學課題組博士研究生李明在楊平仿研究員指導下,以鵝掌楸授粉后不同時間點的雌蕊為材料,通過蛋白質組學中常用的基于凝膠(雙向電泳)和非凝膠(i-TRAQ)的方法,結合蛋白質質譜鑒定技術,分別鑒定到51468個蛋白質的表達量在授粉前后發生變化。通過對這些差異表達的蛋白質進行功能分類發現,共有66個蛋白質參與有性生殖生物學過程。結合雌雄蕊發育和花粉萌發等的形態學觀察結果,進一步分析發現以蛋白質二硫鍵異構酶A6 和胚胎發育缺陷蛋白質為代表的差異表達的蛋白質與鵝掌楸的低結實率現象高度相關,推測這些參與有性生殖過程的蛋白質的差異表達影響了鵝掌楸的受精過程。該研究結果為進一步揭示鵝掌楸低結實率的分子機制提供了重要的理論基礎。 

  以上研究得到國家自然科學基金(31300516)和中國科學院百人計劃的共同支持。相關研究結果發表在國際期刊PLoS ONE (2014,9(6): e99970)上。 

  論文連接 

 

差異表達的蛋白質在授粉不同時間的變化趨勢

 

差異表達的蛋白質功能分類

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