高等植物花粉壁化學(xué)成分豐富,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且在授粉過程中具有重要作用。玉米花粉壁的最外層是花粉外衣（pollen coat）,花粉外衣物質(zhì)通過與柱頭成分發(fā)生相互作用參與花粉的黏附、花粉水合、花粉萌發(fā)及在柱頭中生長�；ǚ弁庖轮邪ㄖ�、蛋白質(zhì)和色素等,已知花粉外衣脂類主要參與花粉水合過程,而關(guān)于花粉外衣蛋白的功能尚缺乏深入的研究。因此,花粉外衣蛋白參與花粉-柱頭互作的機(jī)制已成為植物生殖生物學(xué)亟待研究的問題。已有研究表明,玉米花粉外衣蛋白包括木聚糖酶、多聚半乳糖醛酸酶、葡聚糖酶、半胱氨酸蛋白酶等。本文以玉米自交系為實(shí)驗(yàn)材料,以玉米花粉外衣半胱氨酸蛋白酶為切入點(diǎn),通過生物信息學(xué)的方法深入解析玉米花粉半胱氨酸蛋白酶及其基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析該蛋白酶在植物中的進(jìn)化,探討該蛋白酶與柱頭蛋白之間可能的相互作用,為研究其功能提供依據(jù);同時(shí),通過免疫熒光電鏡和免疫金電鏡觀察半胱氨酸蛋白酶在玉米成熟花粉壁中的定位,通過分子生物學(xué)方法檢測玉米花粉發(fā)育不同時(shí)期半胱氨酸蛋白酶的表達(dá)水平。本研究旨在探明玉米花粉外衣半胱氨酸蛋白酶的進(jìn)化過程,了解其在花粉壁中定位,闡明其與柱頭互作中功能。結(jié)果如下:1、玉米中花粉外衣半胱氨... 

【文章來源】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

玉米雄蕊發(fā)育過程

5圖1-2 花粉壁發(fā)育。A，花粉壁結(jié)構(gòu)；B，花粉壁發(fā)育圖式模式。Jiang, et al.[32].1.3 花粉壁發(fā)育調(diào)控花粉壁不同層來源于不同的細(xì)胞類型，不同層的物質(zhì)組成不同，并且不同層的物質(zhì)通過不同的代謝通路來合成。例如，花粉外壁的孢粉素來源于絨氈層，由長鏈脂肪酸及其衍生物組成，通過脂類代謝合成[35]；由β-1,3-葡聚糖復(fù)合物組成的胼胝質(zhì)壁通過多糖代謝合成[36]；富含脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的花粉外衣也和脂類代謝有關(guān)[37]；花粉壁的發(fā)育過程由各種結(jié)構(gòu)蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、代謝產(chǎn)物和小的信號分子組成的復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)控制。1.3.1 花粉壁發(fā)育過程中脂類的代謝在花粉壁上，孢粉素和花粉外衣都富含脂肪酸和長鏈脂肪酸衍生物[35]，研究表明在孢粉素的合成過程中，脂類代謝是必不可少的[38]。脂肪酸的合成以乙酰輔酶A為底物

的蓋層是封閉的[17]（圖1-3），玉米和水稻相似。圖1-3 擬南芥與水稻花粉壁形態(tài)。A,C,E:擬南芥花粉和花粉壁形態(tài)；B,D,F:水稻花粉和花粉壁形態(tài)。Zhang, et al.[89].花粉與柱頭的相互作用包括4個(gè)步驟：花粉的黏附、花粉的水合、花粉的萌發(fā)和花粉管伸長。迄今為止，對花粉外壁的研究較多，發(fā)現(xiàn)花粉外壁主要參與花粉的黏附，在對擬南芥和甘藍(lán)的研究中發(fā)現(xiàn)，花粉壁上首先與擬南芥柱頭發(fā)生黏附的化合物可以用有機(jī)溶劑、鹽類和氧化還原劑洗脫，但去污劑難以洗脫，表明花粉與柱頭表面可能是發(fā)生了生物的或是物理的相互作用，并不是蛋白質(zhì)之間的互作[90-92]，因此與柱頭表面首先發(fā)生快速黏附的是花粉外壁。花粉外衣中含有大量脂類，蛋白質(zhì)和色素等，前人研究表明，花粉外衣中的脂類和蛋白質(zhì)在花粉與柱頭互作的4個(gè)過程中均有重要作用。2.1 花粉外衣中脂類作用大多數(shù)成熟花粉從花藥中散出時(shí)代謝靜止且高度干燥，含水量在15%到30%[93,94]。濕柱頭鋪?zhàn)降交ǚ酆?


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