武汉植物园揭示中国鹅掌楸结实率低下的原因

鹅掌楸（Liriodendron Chinese (Hemsl.) Sargent.）是木兰科鹅掌楸属落叶乔木，叶似马褂，故又名马褂木。与同属的北美鹅掌楸被广泛应用在景观种植、生物能源制造、古植物学、系统生物学、植物系统进化等不同领域。虽然鹅掌楸具有良好的观赏价值和重要的科研价值，但其生存状况却令人堪忧，已被列入第一批濒危物种名单，在1999年被定为国家二级重点保护野生植物。据统计，鹅掌楸的自然结实率极低（10%左右），其群落分布呈点状、断带式。影响鹅掌楸结实率的原因复杂而多样，已有研究结果表明鹅掌楸在有性生殖过程中的一些步骤出现障碍，因此，对于鹅掌楸有性生殖过程中发生的生物学事件的深入系统研究有助于进一步揭示鹅掌楸低结实率的原因。

中国科学院武汉植物园资源植物繁殖生物学课题组博士研究生李明在杨平仿研究员指导下，以鹅掌楸授粉后不同时间点的雌蕊为材料，通过蛋白质组学中常用的基于凝胶（双向电泳）和非凝胶（i-TRAQ）的方法，结合蛋白质质谱鉴定技术，分别鉴定到51和468个蛋白质的表达量在授粉前后发生变化。通过对这些差异表达的蛋白质进行功能分类发现，共有66个蛋白质参与有性生殖生物学过程。结合雌雄蕊发育和花粉萌发等的形态学观察结果，进一步分析发现以蛋白质二硫键异构酶A6 和胚胎发育缺陷蛋白质为代表的差异表达的蛋白质与鹅掌楸的低结实率现象高度相关，推测这些参与有性生殖过程的蛋白质的差异表达影响了鹅掌楸的受精过程。该研究结果为进一步揭示鹅掌楸低结实率的分子机制提供了重要的理论基础。

以上研究得到国家自然科学基金（31300516）和中国科学院百人计划的共同支持。相关研究结果发表在国际期刊PLoS ONE (2014,9(6): e99970)上。

论文连接

差异表达的蛋白质在授粉不同时间的变化趋势

差异表达的蛋白质功能分类