淀粉是植物中碳水化合物主要的储存形式,可以广泛用作人和动物的食物和工业原料。植物中,淀粉以半晶体颗粒(淀粉粒,SG)的形式存在,包含储藏淀粉和暂时淀粉两种类型,它们在植物生长、发育和对非生物胁迫的反应中起着重要作用。储藏淀粉积累在植物的种子、储藏根等储藏器官中。暂时淀粉存在于叶绿体中,通常在白天合成晚上降解。目前对玉米胚乳SG的形态大小、淀粉生物合成降解相关蛋白研究较多,但由于花粉和叶片中淀粉粒分离困难,其相关研究较少,尤其是对玉米中这三种组织中SG的特征对比分析还不清楚。本文以玉米成熟种子、花粉和叶片为主要材料,建立了分离纯化淀粉粒的乙醇/NaH2P04两相方法(ATS)。应用该方法分离纯化种子、花粉和叶片SG,通过扫描电镜、透射电镜、免疫印迹等检测其纯度,利用蛋白质双向电泳(2-DE)、串联质谱和生物信息学鉴定与分析SG结合蛋白,对其形态特征、理化性质和蛋白质组成进行了比较研究。结果发现,种子、花粉和叶片中的SG的形态大小、理化性质和蛋白质组成上存在很大的差异。胚乳SG呈球形或多边形,平均大小为15.4μm;花粉SG呈棒状,平均大小为2.29μm;叶片SG呈圆饼状,平均大小为1.90 μm。胚乳、花粉和叶片SG中直链淀粉含量分别为27.6%、18.9%和8.1%。花粉SG的糊化温度(74.0℃)高于胚乳(69.5℃)和叶片SG(70.0℃)。SDS-PAGE分析表明,叶片SG结合蛋白带型与胚乳、花粉SG带型差异较大。2-DE分析表明,胚乳和花粉SG结合蛋白也有显著差异,分别有38、27个蛋白点被鉴定。这些蛋白主要是各种淀粉合成酶,胚乳SG含有较多的结合型淀粉合成酶和淀粉分支酶,而花粉SG含有较多的淀粉合成酶,不含淀粉分支酶。总之,本文建立了一种快速有效分离植物淀粉粒的方法,并对玉米三种组织中的淀粉形态特征、理化性质和蛋白质组成进行了比较研究。本文结果可为深入认识淀粉粒的特征及合成过程提供了新线索,对淀粉理化性质改良、功能研究具有重要作用。