1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，提供給世界人口近60％的糧食需要，水稻籽粒灌漿特性對其最終產(chǎn)量與品質(zhì)的形成至關重要，因此，水稻籽粒灌漿問題便理所當然地成為當今世界農(nóng)業(yè)科學研究的重要課題。 本文以大穗型水稻“金恢”品系為實驗材料，設3種不同的氮肥比例，基蘗蘗肥和穗粒肥比例分別為7：3，6：4，5：5。選取不同的灌漿時期，運用差異蛋白組學從動態(tài)上研究這三種氮肥比例對強弱勢籽粒灌漿的影響，旨在揭示水稻的強弱勢籽粒灌漿差異的分子機理及

2、其與源庫流的關系，為有效地挖掘水稻高產(chǎn)潛力、促進糧食增產(chǎn)、提供重要的理論依據(jù)。 結(jié)果認為大穗型水稻存在著明顯的異步灌漿的現(xiàn)象，不同氮肥比例主要影響弱勢粒的灌漿，最終影響水稻籽粒的結(jié)實率和千粒重，并以生育前后期氮肥比例6：4，產(chǎn)量最高，氮肥比7：3，產(chǎn)量最低。進一步采用差異蛋白組學研究強弱勢粒對不同氮肥比例的分子響應機制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同的氮肥比例下弱勢粒中蛋白出現(xiàn)差異表達的較多，共有26個，強勢粒較少，共有9個。經(jīng)MALDI-TO

3、F/MS分析和數(shù)據(jù)庫檢索，弱勢粒的有17個差異蛋白質(zhì)點得到鑒定，強勢粒有4個得到鑒定。對這些蛋白質(zhì)功能的分析發(fā)現(xiàn)，后期氮肥的增加對弱勢粒灌漿過程中的一些重要的生理活動產(chǎn)生影響，加強了蔗糖的轉(zhuǎn)運能力，促進了淀粉的合成，增加了弱勢粒中用于物質(zhì)代謝的能量，提高了內(nèi)源激素的含量等。研究還發(fā)現(xiàn)后期氮肥的增加對強勢粒蛋白質(zhì)的合成及抗逆能力的加強也有利。此外，有7個在弱勢粒中發(fā)生差異表達，對籽粒灌漿起重要作用的關鍵蛋白，發(fā)現(xiàn)在強勢粒灌漿過程中雖有表達

4、，但表達豐度沒有差異，解釋了強勢粒灌漿的環(huán)境穩(wěn)定性的分子機理。 本研究同時考察了三種不同氮肥比例下大穗型水稻籽粒灌漿期葉片的葉綠素SPAD值的變化，結(jié)果可知在總施氮量不變的情況下，適當?shù)募哟蠛笃诘牡时壤軌蜓娱L葉片葉綠素含量緩降期。進一步采用差異蛋白組學研究了氮肥比例7：3與6：4處理下的葉片蛋白的差異表達情況。結(jié)果在這2個氮肥比例處理下的葉片中分別鑒定到24個出現(xiàn)差異表達的蛋白，共有12個蛋白得到鑒定。按照其功能可以分為6類

5、：第一類，參與光合反應：葉綠素a/b結(jié)合蛋白，PHY3蛋白，1，5-二磷酸核酮糖羧化酶伽氧酶，核酮糖1，5-二磷酸羧化酶大亞基，第二類：參與抗逆反應：超氧化物歧化酶，依賴谷胱甘肽的脫氫抗壞血酸還原酶I，WRKY轉(zhuǎn)錄因子，黃烷酮3-羥化酶，第三類：參與能量與物質(zhì)代謝：煙酰胺核苷酸腺苷酰轉(zhuǎn)移酶，轉(zhuǎn)氨酶y4uB，第四類：參與物質(zhì)運輸及信號轉(zhuǎn)導：鈣調(diào)蛋白，v-SNARE家族膜泡運輸?shù)鞍?。對這些蛋白的功能分析可以發(fā)現(xiàn)，籽粒灌漿期葉片受不同氮肥處理

6、的影響主要體現(xiàn)在，加大后期的氮肥施用比例能夠延長光合作用的時間，延緩葉片的衰老，增強葉片灌漿后期的能量代謝，促進物質(zhì)的運輸和信號的轉(zhuǎn)導。 在籽粒灌漿的不同時期，葉鞘在不同氮肥比例下共鑒定到20個差異蛋白質(zhì)點，其中9個得到鑒定。按照其功能可以分為5類：第一類，參與光合作用：核酮糖1，5-二磷酸羧化酶大亞基。第二類，參與物質(zhì)的運輸與合成：DREPP植物質(zhì)膜多肽家族蛋白，ATP-檸檬酸裂解酶a亞基，推測的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜氧化還原酶5'端。第三

7、類：參與抗逆反應：過氧化物酶，ABC型磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白，肉桂醇脫氫酶，：細胞色素P450家族蛋白。第四類，參與信號轉(zhuǎn)導：磷脂酶D。第五類，參與能量代謝：ATP-檸檬酸裂解酶a亞基。對這些蛋白的功能分析可以發(fā)現(xiàn)，在生育后期加大氮肥的比例有利于葉鞘在灌漿的后期光合作用能力的保持，促進物質(zhì)的轉(zhuǎn)運與信號的轉(zhuǎn)導，加強能量代謝，提高抗逆能力。 本研究表明，水稻強弱勢籽粒在灌漿過程中，存在著復雜的蛋白質(zhì)組調(diào)控網(wǎng)絡，這為我們進一步揭示水稻灌漿的分