玉米vp5是一种脱落酸(ABA)合成缺陷突变体。在vp5中,ABA合成的第一个步骤—八氢番茄红素生成胡萝卜素受阻,从而导致ABA合成途径被阻断、下游产物胡萝卜素以及终产物ABA合成缺失。因此,vp5种子胚和胚乳中ABA的含量较低,分别为野生型种子的10%和42%。由于胡萝卜素的缺乏,vp5种子的胚乳突变为白色,而对应的野生型胚乳为黄色。vp5已成为研究玉米种子发育、萌发与休眠、ABA信号调控机制的重要材料。然而,玉米vp5突变体与野生型Vp5的遗传背景差异,尤其是ABA合成缺陷所导致的蛋白质组差异,尚不清楚。本研究以玉米突变体vp5和野生型Vp5的成熟种子为材料,通过蛋白质双向电泳、串联质谱和生物信息学分析,全面比较了在ABA合成缺失的情况下vp5和Vp5种子胚和胚乳的蛋白质组差异,鉴定在种子成熟过程ABA调控的蛋白质。主要获得以下研究结果:(1)在vp5和Vp5胚中,主要有31个差异表达蛋白质点。其中,16个蛋白质点的丰度在vp5胚中显著增强,另外15个在vp5胚中显著降低。经串联质谱鉴定,这些差异表达蛋白主要为小热休克蛋白(s HSPs)、胚发育晚期丰富(LEA)蛋白、胁迫蛋白、贮藏蛋白及酶类,主要参与环境胁迫、能量代谢、组织发育等过程。(2)在鉴定的胚差异表达蛋白中,LEA蛋白和s HSPs在vp5和Vp5中的表达模式显著不同:大多数LEA蛋白在vp5中表达降低,而s HSPs在vp5中表达增强。此外,本研究还发现,在vp5胚中,EMB564在蛋白和基因水平上的表达不一致。(3)在vp5和Vp5胚乳中,主要有15个差异表达蛋白质点。其中,7个蛋白质点在vp5胚中表达增强,另外8个在vp5胚中表达降低。经串联质谱鉴定,这15个差异表达蛋白属于11种蛋白质,主要包括乙二醛酶、乳酰谷胱苷肽裂解酶、半胱氨酸过氧化物酶、超氧化物歧化酶、蛋白酶抑制剂、球蛋白S1和甘氨酸丰富的RNA结合蛋白等。(4)通过分析LEA蛋白和s HSPs蛋白质序列中的胁迫响应元件,发现LEA-3蛋白(K7VM99)与s HSPs拥有更多相同的ABRE和DRE元件,少于与其他LEA蛋白共有的ABRE和DRE元件。上述结果表明,ABA合成缺陷造成vp5和Vp5种子胚和胚乳蛋白质组表达差异。其中,LEA蛋白和s HSPs的表达模式不同,这可能和种子中的ABA含量有关。LEA蛋白和s HSPs与种子发育、种子成熟过程相关,而ABA可诱导LEA蛋白和s HSPs的表达。根据上述结果推测,LEA蛋白是ABA严格依赖型蛋白,需要高浓度的ABA诱导其表达,因此在vp5胚中,低浓度的ABA不能诱导LEA蛋白的高表达与积累;而s HSPs是ABA不严格依赖型蛋白,ABA含量的变化对s HSPs的诱导影响较小。这两类蛋白质的诱导表达对ABA含量的阈值要求将在下一步工作中继续研究。本研究结果为进一步阐明ABA调控蛋白质的分子机制提供了基础。