丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)可与80%的陆地植物形成共生互惠体。玉米是AM真菌的重要宿主之一,是全球重要的粮食和经济作物。前期实验表明AM真菌对玉米的生长有促进作用。这是因为菌根真菌可以改善寄主植物的营养状况,提高矿物营养和水分的吸收以及增强植物的抗逆和抗病能力。目前研究植物-微生物互作的共生机制大多从基因组学和蛋白组学角度。对体内多肽的功能了解较少,而植物的一些分泌肽是控制植物发育过程中细胞间通信的关键参与者,在植物与其他生物相互作用时充当分子信使,参与信号交流。然而,由于植物信号肽具有高复杂性与低丰度特点,其次早期分离技术的分辨率低,质谱仪的分辨能力差等因素,制约了植物多肽的发现和功能的解析。本实验采用高分辨级色谱质谱联用仪对AM真菌侵染B73玉米不同时间段多肽进行NanoLC-MS/MS分析,比对UniProtKB与NCBI数据库,并手动验证质谱分析结果。获得AM真菌侵染后不同时期玉米样品中的差异多肽变化,通过对比不同时间点多肽组学数据,筛选与植物共生相关的多肽片段,验证与共生相关的多肽,为后续进一步研究其基因和蛋白的功能奠定基础。本实验首次从定量多肽组学角度研究植物-微生物互作的分子机制,并对多肽的种类和功能进行了分类和初步鉴定。主要结果如下:1、采用单因素方差分析不同时期AM真菌侵染玉米根部表型,得出AM真菌对玉米株高和根长的影响并不明显,其促进作用主要体现在促进侧根生长方面。2、AM真菌侵染玉米发现10 d时约3%的菌丝侵染到玉米的根部,但未形成共生体;20 d的侵染率约30%,显微镜下观察到有根外菌丝侵入玉米根部细胞形成丛枝和泡囊结构;30 d后侵染率达到44%,丛枝结构明显增多,且有新的菌丝和孢子产生。3、接菌玉米根部10d时,共鉴定出674条多肽,来自239种前体蛋白;20 d时共鉴定出603条多肽,来自194种前体蛋白;30d时共鉴定出419条多肽,来自173种前体蛋白。4、通过不同时期多肽序列对比发现,237条肽在10 d和20 d重叠,153条肽在10 d与30 d重叠,178条肽在20 d与30 d重叠,其中有104条肽片段在三个时期重叠。其中序列为VGYGVEDGVPYWLIK的肽在10 d和30 d时无变化,在20 d时显著上调。AFDNKYYFDLIAKQ多肽在10d下调,20d无变化,到30d呈上升趋势。序列为GGPVDPSKLVVELGPM的肽在前两个时期内没有变化,到30 d时显著上调。5、对不同时期筛选出的差异显著性多肽所对应的蛋白前体进行分析,发现大部分肽位于前体蛋白的中间,亚细胞定位显示在液泡中,其生物学过程预测主要参与植物代谢和应激反应;分子功能主要集中在结合分子活性、半胱氨酸型肽酶活性、过氧化物酶活性及肽酶活性方面。其次,发现差异显著性多肽对应蛋白前体中断裂点主要集中在Ala、Gly、Leu和Lys氨基酸位点。6、序列为VGYGVEDGVPYWLIK的肽和序列为ALKLIDDIRAAVH的肽合成后,采用多肽梯度浓度处理,发现对玉米生长具有调节作用,其功能特征有待后期继续研究。上述发掘的差异对肽,为进一步开展特异多肽功参与AM真菌功能提供了研究内容,研究结果将丰富植物与微生物互作的理论知识,并为多肽制剂促进共生的开发提供参考依据。