茭白为多年生水生宿根草本植物,主要分布于亚洲东部,在我国有大量栽培,是国内第二大水生蔬菜,深受人们喜爱。茭白肉质茎的形成与菰黑粉菌侵染密切相关。茭白肉质茎的膨大过程是菰黑粉菌侵染茭白植株,并在其中生长从而诱发茭白植株产生系列应激响应的过程。本研究显微观察和比较了菰黑粉菌在正常茭白(龙茭2号和梭子茭)与雄茭不同发育时期茎部组织中侵染分布情况,并采用蛋白双向电泳(two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis,2-DE)和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight/time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF-TOF MS)等技术筛选鉴定了茭白茎部膨大前后的差异蛋白,初步分析了茭白茎部膨大可能的应激响应机制。一、茭白茎部膨大前后菰黑粉菌侵染分布差异分析雄茭与正常茭白茎部的显微观察发现:雄茭中未检测到菰黑粉菌存在;正常茭白5叶期时茎部已经有菰黑粉菌存在,并以少量的小菌丝簇的形式分布于茭白茎部生长点附近;8叶期时茭白薄壁组织中小菌丝簇数量增多,维管束内菌丝数量明显增加,菰黑粉菌沿着维管束轴向生长;菰黑粉菌在膨大初期的茭白茎部中大量增殖并在维管束周围形成网状结构,而茎部薄壁组织中散布有大量大小不等的菌丝簇。二、正常茭白茎部膨大前后的差异蛋白的筛选鉴定通过蛋白双向电泳技术对正常茭白与雄茭不同时期(5叶期、8叶期与膨大初期)茎部蛋白质组进行比较分析,筛选获得120个差异蛋白,质谱成功鉴定90个。根据差异蛋白的功能预测将它们分为7类:23个蛋白与转录与翻译相关,18个蛋白涉及糖类合成代谢,9个蛋白与脂肪酸合成代谢相关,15个蛋白与植物抗逆相关,5个蛋白与细胞分裂相关,9个蛋白参与蛋白酶体泛素途径,5个蛋白与能量合成代谢有关,6个蛋白为其他功能与未知功能。58.9%的差异蛋白涉及转录翻译、糖类合成代谢及抗逆反应。以5叶期正常茭白茎部蛋白质组为对照,比较分析了正常茭白膨大过程中蛋白应激响应变化,排除正常茭白与雄茭在不同发育阶段中表达变化一致的蛋白点后,筛选获得与茭白膨大相关的差异蛋白:在8叶期,龙茭2号中筛选到32个差异蛋白点,梭子茭中筛选到30个差异蛋白点;在膨大初期,龙茭2号筛选到16个,梭子茭筛选到17个;8叶期时茭白应激响应蛋白数量明显多于膨大初期。在这些应激响应差异蛋白中,在两个茭白品种中表达趋势一致的有13个,包括8叶期上调蛋白5个(丙糖磷酸异构酶、乙醇脱氢酶、苯丙氨酸解氨酶、真核翻译起始因子3亚基2、甘油醛-3-磷酸脱氢酶3)、8叶期下调蛋白2个(甘氨酸-t RNA连接酶1、60s酸性核糖体蛋白质)、膨大初期调蛋白4个(细胞分裂素、L-抗坏血酸过氧化物酶7、磷酸甘油酸激酶、ATP合酶β亚基)、膨大初期下调蛋白2个(谷胱甘肽-S-转移酶F8、蛋白磷脂酶A-2)。三、茭白菰黑粉菌侵染相关应激响应差异蛋白以相同发育时期的雄茭为对照,比较筛选2个正常茭白品种中与菰黑粉菌侵染相关的应激响应的差异蛋白,分别在5叶期筛选到32个差异蛋白点,8叶期筛选到15个差异蛋白点,膨大初期筛选到16个差异蛋白点;抗逆反应相关蛋白在3个发育时期均有大量分布,比例分别为22%、33%和27%。该结果说明茭白茎部对菰黑粉菌侵染的应激响应调控在发育早期已经启动,这可能与茭白5叶期时菰黑粉菌已经侵染茎部有关,且茭白植株对菰黑粉菌的应激响应在茭白茎部膨大的过程中具有重要地位。综合分析不同发育时期的应激响应蛋白的功能,结果表明:不同发育时期间的应激响应蛋白种类存在明显差异,糖类合成代谢相关蛋白主要在5叶期和8叶期被检测到,而与茎部膨大直接相关的细胞分裂蛋白在8叶期与膨大初期较多;8叶期的应激响应蛋白(转录翻译、糖合成代谢、抗逆、细胞分裂)大多与茎部膨大相关,因此推断8叶期可能是茭白孕茭的重要时期。四、菰黑粉菌与茭白愈伤组织互作后差异蛋白点筛选鉴定为研究与茭白互作过程中,菰黑粉菌的应激响应,本研究进一步开展了菰黑粉菌与茭白愈伤组织互作的体外模拟试验,并对互作前后的菰黑粉菌进行了双向电泳分析,筛选获得7个差异蛋白点,其中6个为下调蛋白点,1个为上调蛋白点,功能主要与细胞分裂有关。初步探讨了与茭白愈伤组织互作后的菰黑粉菌的应激响应变化。