玉米在我国的种植面积和总产量仅次于美国,居世界第二位,是我国重要的粮食作物,青贮饲料和工业原料。在我国,玉米是仅次于小麦的主要粮食作物,玉米产量的稳定和持续增长对维持和提高国民经济具有重大作用。然而,我国玉米增产受到干旱的种植环境,较低的生产技术与机械化水平,落后的种业发展等诸多种因素的制约。提高玉米单产和扩大种植面积是解除以上制约因素的重要方法。然而,在我国可耕地面积有限的情况下,保证单株、单穗的产量不变,增加种群密度,合理密植,是玉实现玉米增产目标的重要手段。提高玉米种植密度可以通过改良玉米植株形态,培育紧凑型新品种来实现。而小的叶夹角是主要的紧凑株型特征之一,也是决定玉米的耐密特性的重要性状。因此,探寻玉米叶夹角的形成调控机制具有重要的理论和应用价值。本研究利用玉米自交系沈137(大夹角)和其近等基因系NIL(小夹角)为研究对象,通过机械强度测定、形态与组织学观察,初步分析了不同时期植株特征的差异与叶夹角变化的关系;并评估了常用的三种蛋白质提取方法,为选择适合提取富含厚壁组织的玉米叶脉蛋白的方法提供依据;同时利用2-DE偶联质谱分析的方法鉴定了沈137和NIL在不同生长时期的叶脉蛋白质组学差异,并使用糖蛋白染色获得了细胞壁发育相关的糖蛋白;最后通过蛋白质相对绝对定量(i TRAQ)技术对叶夹角形成关键时期的沈137和NIL的叶片、叶主脉、叶鞘和叶枕组织进行相对蛋白质丰度差异分析,探寻了玉米叶夹角形成过程中可能的调控机制。本研究的主要结果如下:1.测量了大叶夹角玉米自交系沈137和其小叶夹角的近等基因系NIL不同生长时期叶片夹角和主脉穿刺力的变化。结果显示,第9叶期到第11叶期的新完全展开叶的叶夹角差值大而稳定。另外,主脉穿刺力受穿刺部位和叶片生长时期共同影响,并且沈137和NIL在第10叶期出现了测量的四个生长期中穿刺力差异的最大值。说明沈137和NIL的叶夹角、主脉穿刺力差异主要出现在第7到第15叶期之间。2.制作了大夹角玉米自交系沈137和小夹角近等基因系NIL不同时期叶片组织,即叶主脉、叶片、叶鞘和叶枕的横切石蜡切片,通过显微结构观察发现,在叶主脉靠近叶枕部位处NIL比沈137厚壁细胞所占区域面积更大,暗示了厚壁细胞的区域的大小在玉米叶片中脉的机械力多样性上具有重要作用。另外,叶夹角的增长伴随着植物组织中厚壁细胞含量和维管束密度的增加,暗示了玉米叶夹角的大小可能和机械组织的含量存在联系。结合组织学观察结果,发现第10叶期是沈137和NIL的叶夹角、主脉穿刺力以及组织构成和形态差异形成的重要时期。3.通过对第10叶期玉米叶片主脉的双向电泳图谱和基质辅助激光分离时间飞行串联质谱(MALDI-TOF-MS/MS)结果的分析,定性和定量的评估比较了苯酚提取法,三氯乙酸/丙酮提取法和三氯乙酸/丙酮/苯酚提取法这三种常用的植物蛋白提取方法。在双向电泳图谱上鉴定得到的点的数量如下:酚提取法(655)>三氯乙酸/丙酮提取法(589)>三氯乙酸/丙酮/苯酚提取法(545)。使用苯酚提取法作为对照,MS/MS分析鉴定出17种三种方法中出现2倍以上丰度变化的蛋白质。它们中有16个是亲水性蛋白。通过以上三种方法提取得到的蛋白质在双向电泳中都能获得高质量的蛋白质样品和良好的双向电泳图谱。其中,苯酚提取法能够获得更多数量的蛋白质点,相对高的分辨率和更优质的2-DE图谱。三氯乙酸/丙酮提取法能够获得较高的蛋白质提取量。评估结果为选择合适的蛋白质提取方法进行富含厚壁组织的植物组织蛋白质组分析提供了有用信息。4.利用蛋白质双向电泳技术和基质辅助激光分离时间飞行串联质谱技术(MALDI-TOF-MS/MS)分离和鉴定了玉米自交系沈137和其近等基因系NIL中24个在第5,第10和第19片新展开叶主脉中表现出两倍及以上丰度差异变化的蛋白质点,它们分别参与了糖代谢,胁迫反应,光合作用,蛋白质的合成等过程。其中有13个蛋白质点为生物酶,主要参与细胞内糖代谢过程和生物胁迫应答,揭示了糖代谢相关蛋白酶在叶夹角形成过程中的重要作用。另外,19个鉴定到的蛋白质在第10叶期的沈137和NIL之间的丰度差异达到两倍以上,验证了第10叶期是大夹角玉米自交系沈137和其小叶夹角近等基因系NIL组织构成和形态差异形成的重要时期。5.通过糖蛋白染色,在沈137和NIL叶主脉中鉴定到peroxidase 42和peroxidase两种糖蛋白,并且peroxidase 42在NIL中的含量相对沈137更丰富。生长素水平的增加可以促进叶片直立,而peroxidase能够调控生长素水平,这一结果表明了糖蛋白peroxidase不仅与厚壁细胞的细胞壁合成有关,还可能通过调节生长素的水平影响叶夹角的大小。6.利用蛋白质相对与绝对定量技术(i TRAQ)对玉米自交系沈137和其近等基因系的叶片、叶主脉、叶鞘和叶枕进行对比分析,依次在四个组织中鉴定和分析了丰度变化大于1.5倍的蛋白质。研究表明,PER家族蛋白不仅与玉米组织中厚壁细胞的细胞壁合成有关,还与叶夹角的大小存在紧密联系。并且,叶主脉中丰富的PER和LOX家族蛋白暗示了较强的木质素代谢。研究还验证了与细胞壁合成相关的参与木质素合成与分解代谢的PER家族蛋白在玉米叶夹角差异形成中的重要作用。木质素合成相关的蛋白质PER蛋白质家族成员贡献了叶主脉的机械强度,还可能通过和LOX,CAD等木质素合成与降解相关的蛋白质相互作用,或与激素代谢,如生长素代谢的相互联系,来影响玉米叶片夹角的大小。