李 佳， 陸秀君， 梅 梅，， 張曉林， 馬 躍

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學林學院， 遼寧 沈陽110866； 2.沈陽農(nóng)業(yè)大學園藝學院， 遼寧 沈陽110866）

種子是植物傳播的主要形式和繁殖器官，它貯藏足夠養(yǎng)分以供幼苗生長成為自養(yǎng)體，是子代植株形成的開端［1］。蛋白質(zhì)是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，也是生理功能的最終執(zhí)行者，同時它不僅是種子養(yǎng)料的提供者，也是種子內(nèi)部生化反應(yīng)和代謝過程的調(diào)控者，因此，在種子的形成、發(fā)育、萌發(fā)直至成苗的過程中，蛋白質(zhì)都發(fā)揮著極其重要的作用。隨著擬南芥、水稻等高等植物基因組計劃的完成，生命科學的研究已經(jīng)進入到功能基因組時代。目前，功能基因組學的研究大多是從mRNA水平考慮的，細胞中mRNA的水平能反映蛋白質(zhì)的表達水平。從mRNA到蛋白質(zhì)，包括3個水平的調(diào)控：轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控、翻譯水平調(diào)控和翻譯后水平調(diào)控。然而，mRNA豐度與蛋白質(zhì)豐度并不呈正相關(guān)，尤其對于一些低豐度蛋白來說，相關(guān)性更差［2－3］。一個基因?qū)?yīng)的可能不是一種蛋白質(zhì)而是幾種甚至是數(shù)十種。因此完全有必要從蛋白質(zhì)水平上去研究基因的功能。種子生物學作為植物學重要分支，隨著高通量分離鑒定技術(shù)的發(fā)展，特別是種子蛋白質(zhì)組門戶網(wǎng)站 （SPWP；http：／／www.seed－proteome.com／）的 建立［4］，蛋白質(zhì)組學已成為基因功能分析的有利工具，越來越多地應(yīng)用于種子發(fā)育、休眠、破眠以及萌發(fā)等方面的研究。

1 種子發(fā)育過程中的蛋白質(zhì)組研究

高等植物種子的發(fā)育可以分為3個時期：胚胎發(fā)生期、種子形成期和成熟休止期；主要經(jīng)歷組織分化、儲藏物質(zhì)積累和成熟干燥3個階段。在組織分化階段，受精卵細胞經(jīng)過快速的細胞分裂，發(fā)育成不同的種子組織；隨后，小細胞分裂、細胞膨脹、種子儲備物沉積（通常為蛋白質(zhì)、脂質(zhì)或碳水化合物）；最后，成熟干燥時種子發(fā)育減緩，干物質(zhì)停止積累，使種子處于新陳代謝靜止的階段［5］。種子發(fā)育的不同時期，不同組織的蛋白質(zhì)表達既存在差異性，也具有一定的相似性，其中一些蛋白質(zhì)在整個發(fā)育過程中都發(fā)揮著作用，并在某一時期大量積累來影響種子的形成與發(fā)育［6］。

1.1 組織分化階段的關(guān)鍵蛋白

種子從受精開始到胚形態(tài)初步建成的過程中不僅進行著貯藏物質(zhì)的合成與分解，還伴隨著強烈的細胞分裂分化過程和有關(guān)細胞骨架、細胞壁形成蛋白活動的增加。有研究發(fā)現(xiàn)，大豆（Glycine max）種子發(fā)育過程中有2種蛋白質(zhì)參與了細胞增大過程［7］。其中的一種蛋白 Skp 1（S－phase kinase－associated－protein 1）在種子發(fā)育15d時出現(xiàn)，隨著發(fā)育的進行含量逐漸增加。Skp 1影響細胞分裂以及細胞擴大與伸長，它的表達模式與其在胚胎發(fā)生和幼苗發(fā)育過程所起的作用相一致［8］；另一種蛋白是肌動蛋白，它是細胞骨架的基本組成成分，參與胞質(zhì)流動、細胞分化、細胞器運動、細胞伸長、頂點生長以及細胞極性建成等過程［9］。在擬南芥（Arabidopsis thaliana）突變體中發(fā)現(xiàn)一種肌動蛋白異構(gòu)體可能對細胞伸長有一定的作用，因為這種蛋白的表達和下胚軸伸長過程密切相關(guān)［10］，而在擬南芥種子萌發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)了肌動蛋白7（ACT 7），從而進一步證實了上述結(jié)論［11］。狹葉南洋杉種子胚胎形成的整個過程中幾丁質(zhì)酶（幾丁質(zhì)酶Ⅳ除外）活性一直很高，阿拉伯半乳聚糖蛋白（AGPs）在胚胎形成的前期顯著表達，主要促進細胞的分裂與分化，而在種子后熟期表達量下降［12］。

1.2 與胚和胚乳發(fā)育相關(guān)的蛋白

種子發(fā)育期間，特異基因表達的特異蛋白與組織的形態(tài)建成、細胞的不同功能或機體的生理生化變化密切相關(guān)，因此研究該過程的特異蛋白質(zhì)對認識胚分化發(fā)育的分子本質(zhì)有重要意義。在馬尾松（Pinus massoniana L.）種胚早期發(fā)育過程，調(diào)控碳代謝的蛋白在卵裂期和柱狀胚胎期顯著上調(diào)表達，為胚的發(fā)育提供糖類和能量；eIF 5A蛋白參與細胞程序性死亡和mRNAs的選擇性表達，對次生胚的消亡和胚柄的退化起著關(guān)鍵性作用；還有一些蛋白在調(diào)控蛋白質(zhì)的折疊、氮代謝和防御反應(yīng)過程發(fā)揮作用［13］。杉木（Cunninghamia lanceolata Lamb.Hook）早期胚發(fā)育過程有136個蛋白質(zhì)出現(xiàn)不同的動力學反應(yīng)，其中有71個蛋白質(zhì)參與細胞程序性死亡和染色質(zhì)修飾，推測它們可能在決定合子數(shù)量、調(diào)控胚胎模式和形狀重構(gòu)方面發(fā)揮作用；而另外一些蛋白則與碳代謝、蛋氨酸代謝、能量代謝、蛋白質(zhì)合成以及胚發(fā)育等生理活動密切相關(guān)［14］。在水稻（Oryza sativa L.）種胚的生長、分化、成熟、脫水及休眠五個階段，共找到275個差異蛋白，統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，胚發(fā)育早期高豐度蛋白主要參與代謝、蛋白合成與降解及其他細胞學功能，而發(fā)育晚期的高表達量蛋白主要與胚的脫水及休眠有關(guān)［15］。巴西松（Araucaria angustifolia （Bert）O.Ktze）合子胚發(fā)育早期高度積累的蛋白質(zhì)（如α－木糖苷酶）主要調(diào)控氧化應(yīng)激活動，而胚發(fā)育后期貯藏蛋白（如豌豆球樣蛋白）以及與呼吸作用相關(guān)的蛋白（如磷酸丙糖異構(gòu)酶、果糖二磷酸異構(gòu)酶和異檸檬酸脫氫酶）逐漸積累［16］。狹葉南洋杉（Araucaria angustifolia）種子發(fā)育過程中，魚雷胚期共檢測到約230個蛋白，成熟胚期約340個蛋白，這是因為種子發(fā)育直至成熟過程貯藏蛋白和親水性的胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白（LEA）在不斷生成，從而保護組織細胞在脫水過程免受傷害［17］。

胚乳是由受精極核反復(fù)分裂而發(fā)育的營養(yǎng)組織，其發(fā)育過程涉及的蛋白質(zhì)不僅參與細胞的代謝與貯藏物質(zhì)的合成，而且還能作為貯藏物質(zhì)為發(fā)育或萌發(fā)中的胚提供養(yǎng)分［18］。在玉米（Zea mays L.）中鑒定了632個蛋白，初步建立了玉米胚乳蛋白質(zhì)表達譜：玉米胚乳發(fā)育早期，參與細胞分裂分化、細胞骨架和細胞壁沉積等結(jié)構(gòu)建成，呼吸代謝和抗活性氧的蛋白量最高；胚乳淀粉開始積累時，與分解糖類相關(guān)的酶豐度顯著提高；在胚乳積累貯藏物質(zhì)晚期，正磷酸丙酮酸二激酶在維持淀粉和蛋白質(zhì)平衡中發(fā)揮重要作用［19－20］。在小麥（Triticum aestivumL.）胚乳發(fā)育蛋白質(zhì)變化的研究中，鑒定了250多個蛋白質(zhì)，共涉及ATP轉(zhuǎn)換、碳水化合物代謝、細胞分裂等13個生化過程。在發(fā)育早期（開花后10d）胚乳中蛋白質(zhì)主要參與碳水化合物代謝、轉(zhuǎn)錄或翻譯、蛋白質(zhì)合成或組裝，之后是氮代謝、蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)代謝、細胞骨架、細胞分裂、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和脂質(zhì)代謝，在發(fā)育后期（開花后36d）蛋白質(zhì)主要的功能為防御和貯藏［21］。Xu等［11］發(fā)現(xiàn)，在水稻胚乳細胞淀粉粒包裝完成時伴隨著活性氧的產(chǎn)生，之后胚乳細胞進入程序性死亡（PCD）過程，其中近70%的差異表達蛋白質(zhì)是氧化還原反應(yīng)的靶蛋白，它們參與淀粉合成、糖異生以及其他大分子分解代謝過程。由此推測氧化還原穩(wěn)態(tài)可能是協(xié)調(diào)淀粉合成、PCD以及PCD過程中細胞碳骨架流向淀粉合成的重要因子之一。Liu等［23］對麻瘋樹（Jatropha curcas）種子在發(fā)育過程中脂質(zhì)積累的六個階段進行了分析，共鑒定出104個差異蛋白，這些蛋白共分屬10個功能類別。其中與能源和新陳代謝有關(guān)的蛋白積累的最多，并且這些蛋白參與碳通量脂肪的積累［22］。

1.3 成熟干燥階段的關(guān)鍵蛋白

成熟干燥是大多數(shù)種子完成發(fā)育的最后一步，大部分種子經(jīng)歷脫水干燥后才具有發(fā)芽能力。在植物種子胚胎發(fā)育后期，LEA是一類龐大而高度多樣化的蛋白，主要在植物的抗旱性和抗寒性方面發(fā)揮作用［23］。根據(jù)氨基酸序列的同源性及一些特殊的基元序列，LEA蛋白可分為6組：LEA－Ⅰ蛋白為水分結(jié)合蛋白，防止細胞在干旱脅迫時水分流失，同時也在高等植物的胚胎發(fā)育和滲透壓防護方面起作用；LEA－Ⅱ蛋白在代謝中起分子伴侶和親水性溶質(zhì)的作用，在水分脅迫時可以防止蛋白聚集，穩(wěn)定和保護蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能；LEA－Ⅲ蛋白可以避免干旱脅迫時細胞內(nèi)高濃度離子的累積所引起的損傷，也可以保護細胞中的酶免受干燥帶來的傷害，同時也可防止組織過度脫水，提高對鹽的耐受性；LEA－Ⅳ蛋白起束縛離子的作用，在種子干燥脫水時，保持膜的穩(wěn)定性；LEA－Ⅴ蛋白推測可能與種子成熟耐脫水性有關(guān)；LEA－Ⅵ蛋白研究較少，其中CaLEA 6蛋白在高鹽和脫水引起的水分虧損中起保護作用［24－25］。脫水素（DHNs）是一類具有親水性，耐熱性的應(yīng)激蛋白，并帶有大量電荷的氨基酸，屬于LEA－Ⅱ蛋白家族，其功能為保護細胞免受來自于干燥脅迫的脫水損傷［26］。它在成熟種子中含量很高，但是隨著種子萌發(fā)逐漸減少［27］。小熱休克蛋白（sHSPs）在種子成熟的胚胎中被發(fā)現(xiàn)，sHSPs與LEA蛋白的伴侶蛋白類似，可參與分子修飾和適當?shù)牡鞍踪|(zhì)折疊，從而通過維護適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)完整性來保護細胞膜和相關(guān)蛋白以防種子脫水［28］。在水稻種子中鑒定出LEA，sHSPs，它們在初期積累，在干燥階段處于較高的水平，表明這些蛋白起到了抗旱的作用［29］。

2 種子休眠相關(guān)的蛋白質(zhì)組研究

種子休眠性狀的表達能夠體現(xiàn)一系列基因表達的情況，與許多復(fù)雜的生理生化反應(yīng)和信號分子轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程密切相關(guān)，利用蛋白質(zhì)組學技術(shù)可以檢測種子休眠過程中蛋白質(zhì)積累的同步變化以及時間模式。Lee等對新鮮采集的臺灣山櫻桃（Prunus campanulatal Maxim）種子進行高低交替變溫層積處理，利用2－DE技術(shù)發(fā)現(xiàn)種子休眠解除前后有71種蛋白豐度發(fā)生明顯變化，經(jīng)MS鑒定和序列比對得到DHNs、櫻桃甙Ⅰ前體、櫻桃甙Ⅱ前體以及櫻桃甙Ⅱ［30］。這是首篇有關(guān)木本植物打破休眠的蛋白質(zhì)組學分析報道。蘭海等［32］對強休眠玉米自交系08－641分別進行休眠和破除休眠的種子的蛋白質(zhì)組學差異表達分析，結(jié)果檢測出的差異蛋白主要有球蛋白、LEA、豆球蛋白等貯藏物蛋白質(zhì)，蛋白酶體、山梨醇脫氫酶等參與物質(zhì)代謝的蛋白質(zhì)，熱激蛋白（HPS）等參與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、細胞功能調(diào)控的蛋白質(zhì)。推測這些蛋白的過量表達或缺失抑制了種子的正常萌發(fā)［31］。種子處于休眠狀態(tài)時，LEA表達量通常很高。HPS作為分子伴侶參加多種細胞生理活動，它的表達不僅受高溫熱激誘導(dǎo)還受發(fā)育調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)HPS在干燥成熟的種子中含量很高，但是隨著種子的萌發(fā)含量逐漸下降直至消失。這表明HPS是種子保持休眠所必須的蛋白。從種子休眠的本質(zhì)來看，它是植物在長期發(fā)育進程中獲得的一種適應(yīng)環(huán)境變化以保持生存與進化的生物學特性。由此可以推斷，種子對環(huán)境脅迫的適應(yīng)程度與休眠水平是一致的。

目前解釋種子休眠的主要假說之一是植物激素的調(diào)控作用。ABA是通過合成和代謝過程中不同酶基因的表達來影響ABA的水平，而GAs在種子休眠解除中的作用一直備受爭議，雖然GAs的積累與解除休眠有關(guān)，但GAs的單獨作用并不刺激所有物種［32］。近幾年通過調(diào)控ABA／GAs的閾值范圍解除種子休眠，ABA和GA相互抑制對方的合成與分解代謝基因，兩者均可調(diào)控а－淀粉酶基因的轉(zhuǎn)錄。近年來發(fā)現(xiàn)，AUX參與調(diào)控種子的休眠，其要調(diào)控胚根突出，AUX信號與ABA信號存在交叉，AUX通過其響應(yīng)蛋白ARF 10／16間接調(diào)控ABA信號通路中 ABI 3的穩(wěn)定性來調(diào)控擬南芥種子休眠［33］。在擬南芥種子中發(fā)現(xiàn)，外施ABA后能夠觸發(fā)種子內(nèi)部蛋白水解。甘油醛－3－磷酸脫氫酶（GAPDH）、1，6－果糖二磷酸醛縮酶、延伸因子EF－1和2，α－微管蛋白、分子量約70kD的熱休克蛋白（HSP 70）、脫水素、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶以及核糖體蛋白與擬南芥種子休眠解除密切相關(guān)［34］。利用35S－甲硫氨酸標記表明，外源ABA不會抑制蛋白質(zhì)的重新合成。此外，吸脹的休眠種子中有新合成的蛋白質(zhì)，說明抑制種子萌發(fā)的原因不是因為蛋白質(zhì)翻譯的停滯［35］。用水、ABA和GAs分別對歐洲山毛櫸（Fagus sylvatica L.）眠休種子進行處理，用水處理的種子破眠蛋白多參與能量代謝和蛋白質(zhì)定位，在ABA處理下的種子破眠蛋白大多與能量代謝、蛋白質(zhì)定位以及種子發(fā)育有關(guān)，而經(jīng)GAs處理的種子相應(yīng)破眠蛋白多與能量代謝、植物防御有關(guān)，由此推測種子休眠狀態(tài)的解除涉及多種蛋白質(zhì)的參與，從最初的信號產(chǎn)生、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成、能量代謝、貯藏物質(zhì)動員到最后的細胞再生都與種子休眠密切相關(guān)［36］。在研究ABA和GAs兩種激素對挪威槭（Acer platanoides L.）種子休眠解除和萌發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)ABA調(diào)控大多數(shù)蛋白下調(diào)表達，而GAs調(diào)控蛋白上調(diào)表達，并且多數(shù)蛋白質(zhì)變化都發(fā)生在種子層積后期，此時正是種子從靜止狀態(tài)向萌發(fā)轉(zhuǎn)變的活躍時期。其中S－腺苷甲硫氨酸合成酶、富含甘氨酸RNA結(jié)合蛋白、ABI 3－互作蛋白Ⅰ，EF－2和腺苷高半胱氨酸酶對打破休眠起著關(guān)鍵作用［37］。

3 種子萌發(fā)相關(guān)的蛋白質(zhì)組研究

種子萌發(fā)是胚從相對靜止狀態(tài)變?yōu)樯砘钴S狀態(tài)，并長成自養(yǎng)幼苗的一系列過程。萌發(fā)以種子吸水為開始，胚根的出現(xiàn)為結(jié)束。種子萌發(fā)分為3個階段：第Ⅰ個階段種子吸水膨脹，鮮重迅速增加，成熟種子中的蛋白質(zhì)被激活；第Ⅱ階段為代謝發(fā)生階段，種子鮮重幾乎不增加，依靠成熟種子中儲存的mRNA合成蛋白質(zhì)，建立代謝體系；第Ⅲ階段幼苗形態(tài)建成，胚根突破種皮，標志著種子萌發(fā)結(jié)束，這一階段生長迅速，鮮重增加［38］。在通常情況下，蛋白質(zhì)組學研究的主要生物過程為第Ⅰ和第Ⅱ階段［39］。

3.1 種子吸脹相關(guān)的蛋白質(zhì)

近年來，涉及種子吸脹過程的一些蛋白質(zhì)已經(jīng)得到鑒定，例如α和β－微管蛋白、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（PEPC）、順烏頭酸酶、過氧化氫酶、WD－40重復(fù)蛋白以及ACT蛋白等。種子萌動后，內(nèi)部貯藏物質(zhì)需要經(jīng)過分解，才可以轉(zhuǎn)移到胚中來支持其迅速生長，并需要迅速合成相應(yīng)的酶類。在大麥萌發(fā)的種子中發(fā)現(xiàn)大量的α－淀粉酶（AMY）的同工型蛋白質(zhì)，在胚乳貯藏淀粉的快速降解中至少存在1種AMY 1蛋白和2種AMY 2蛋白［40］。硫氧還蛋白（Trx）是一種重要的酶活力調(diào)節(jié)蛋白，能提高淀粉酶活性和蛋白酶活性，增加貯藏蛋白的水溶性，使種子中貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)更容易水解，啟動碳氮代謝。在大麥種子萌發(fā)的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著Trx活性的上升，淀粉酶活性、貯藏蛋白的相對還原狀態(tài)有所上升［41］。在狹葉南洋杉種子萌發(fā)期間也發(fā)現(xiàn)硫氧還蛋白高度表達，該蛋白與細胞自由基清除有關(guān)［42］。擬南芥中股氧化物的酶類豐度變化顯著，酶活性方便檢測，且與種子萌發(fā)密切相關(guān)?？箟难幔ˋsA）是植物中一種重要的氧化還原緩沖物，可以有效的保持細胞的還原狀態(tài)，而單脫氫抗壞血酸還原酶（MDAR）與AsA的再生有關(guān)；MDAR蛋白在大麥吸水膨脹階段豐度變化顯著，可以推測該蛋白參與種子萌發(fā)初期階段的代謝調(diào)節(jié)［43－44］。

3.2 種子代謝相關(guān)的蛋白質(zhì)

這一階段氨基酸代謝、儲藏物質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)翻譯、能源代謝等幾類蛋白的豐度發(fā)生變化，而且至少要三類蛋白共同作才能完成種子向幼苗狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。其中，甲硫氨酸合酶、半胱氨酸合酶、SAM－合酶、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶為氨基酸代謝類的蛋白，前兩種蛋白與紫花苜蓿種子萌發(fā)有關(guān)，后兩種與擬南芥萌發(fā)相關(guān)［45－46］。儲藏物質(zhì)代謝相關(guān)的蛋白也發(fā)揮重要作用，如蛋白酶和淀粉酶等在這一階段活性較高［47］。參與吸脹的蛋白HSPs、LEA在這一階段也發(fā)揮作用。延伸因子、蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）、核糖體蛋白等與翻譯相關(guān)的蛋白，在這一階段發(fā)揮重要作用［48］。其中，延伸因子與翻譯后的mRNA轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)有關(guān)，也與細胞分裂過程關(guān)系密切［49］，PDI與新生肽鏈二硫鍵合成和異構(gòu)相關(guān)［50］。與能量代謝相關(guān)的蛋白主要集中在代謝階段，如UDP－葡萄糖焦磷酸化酶、磷酸果糖激酶、3－磷酸甘油醛脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶等，與糖酵解途徑密切相關(guān)［51］。

3.3 種子生根相關(guān)的蛋白質(zhì)

有研究發(fā)現(xiàn)，芥子酶、SAM－合成酶、LEA、HSP、種子成熟蛋白－SMP和延伸因子EF－Tu都參與了胚根的 伸 長 過 程［52］。Vivek 等 發(fā) 現(xiàn)，在 桃 兒 七（Podophyllum hexandrumRoyle）種子萌發(fā)期間細胞壁水解酶如β－1，3－葡聚糖酶、XET、CDC 2激酶以及SDH等表達上調(diào)，促進胚根伸出［53］，從而在蛋白質(zhì)組的水平上驗證了Sreenivasulu等［54］認為的桃兒七種子萌發(fā)困難是由于胚乳細胞壁較厚導(dǎo)致的這一猜想。

3.4 種子萌發(fā)期間代謝途徑的研究

利用蛋白質(zhì)組學技術(shù)研究種子萌發(fā)期間相關(guān)蛋白質(zhì)組的變化，能夠系統(tǒng)地掌握更多復(fù)雜生理過程的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其中糖酵解（EMP）和三羧酸循環(huán)（TCA）作為核心代謝途徑，為種子萌發(fā)過程提供大量能量，其相關(guān)的蛋白質(zhì)也在許多物種的蛋白質(zhì)組學研究中得以鑒定，從而建立種子萌發(fā)時期的代謝蛋白圖譜。

種子吸脹后，氨基酸和相關(guān)的有機酸的含量連續(xù)地增加，并且磷酸化的糖，包括果糖－6－磷酸和葡萄糖－6－磷酸，含量急速增加，這表明分解代謝被激活。其中磷酸化糖需要轉(zhuǎn)化成蔗糖，才能進到糖酵解途徑來提供能量。在水稻種子萌發(fā)不同時期蛋白質(zhì)變化的研究中，有148個蛋白表達差異，其中上調(diào)表達的蛋白主要是參與EMP的酶途徑，包括UDP－葡萄糖脫氫酶、果糖激酶、葡萄糖磷酸變位酶和丙酮酸脫羧酶［55］。UDP－葡萄糖焦磷酸化酶、3－磷酸甘油醛脫氫為EMP途徑中關(guān)鍵蛋白，與種子活力呈正相關(guān)［56］。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、異檸檬酸脫氫酶為TCA循環(huán)中關(guān)鍵蛋白，能夠調(diào)節(jié)TCA途徑的活性，其中，丙酮酸脫氫酶復(fù)合體可以催化丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙酰－CoA，完成EMP和TCA途徑的連接，而該蛋白的減少會限制種子內(nèi)氧氣的消耗，產(chǎn)生有毒物質(zhì)，從而影響種子萌發(fā)［5］。

戊糖磷酸途徑（PPP）是葡萄糖另一條有氧代謝途徑，有研究表明PPP與種子萌發(fā)相關(guān)，調(diào)節(jié)PPP途徑與EMP途徑之間的平衡，有助于種子萌發(fā)。測定葡萄糖－6－磷酸脫氫酶（G－6－PDH）和6－磷酸葡萄糖酸脫氫酶（6－PGDH）是PPP途徑的關(guān)鍵酶，在種子萌發(fā)研究中，多數(shù)是通過生理方法測定酶活，因此用蛋白質(zhì)組學的方法中鑒定該途徑差異蛋白的報道并不多。乙醛酸循環(huán)中的關(guān)鍵酶為蘋果酸脫氫酶，Ghosh在綠豆子葉中鑒定出該酶，以確定種子萌發(fā)中乙醛酸循環(huán)的存在，脂肪酸經(jīng)過此循環(huán)產(chǎn)生琥珀酸［57］。

4 展 望

蛋白質(zhì)組學原理的提出和技術(shù)的建立，解決了在蛋白質(zhì)水平上大規(guī)模的直接研究基因功能的問題，為研究種子發(fā)育、休眠和萌發(fā)的分子機理提供了有效的手段?，F(xiàn)階段一些通過基因組測序而新發(fā)現(xiàn)基因編碼的蛋白質(zhì)功能都無從查詢，而對那些已知功能的蛋白質(zhì)而言，可以通過同源基因功能類推等方法來確定期功能。因此，基因組學、轉(zhuǎn)錄組學與蛋白質(zhì)組學的相互結(jié)合，能深入地研究種子發(fā)育萌發(fā)過程中mRNA與蛋白質(zhì)的相關(guān)性、蛋白質(zhì)之間的相互作用以及其代謝通路。這為揭示種子休眠與萌發(fā)機制提供強有力保障，為種子基因組的研究提供有力依據(jù)，從而為更多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題的解決提供理論指導(dǎo)。

［1］D.B J.Seed Germination and Dormancy［J］.The Plant cell，1997，9（7）：1 055－1 066.

［2］L A，J S.A comparison of selected mRNA and protein abundances in human liver［J］.Electrophoresis，1997，18（3－4）：533－537.

［3］P G S，Y R，R F B，et al.Correlation between protein and mRNA abundance in yeast.［J］.Molecular and cellular biology，1999，19（3）：1 720－1 730.

［4］Marc G，Dominique J，Loc R.The seed proteome web portal.［J］.Frontiers in Plant Science，2012，3（4）：98－98.

［5］Wang W Q，Liu S J，Song S Q，et al.Proteomics of seed development，desiccation tolerance，germination and vigor［J］.Plant Physiology ＆ Biochemistry，2015，86：1－15.

［6］Finnie C，Svensson B.Feasibility study of a tissue－specific approach to barley proteome analysis：aleurone layer，endosperm，embryo and single seeds［J］.Journal of Cereal Science，2003，38（2）：217－227.

［7］鄭蕊，徐曉燕，李春梅，等.大豆種子發(fā)育過程中差異表達蛋白的蛋白質(zhì)組分析（英文）［J］.大豆科學，2008（04）：556－563.

［8］Fuquan L，Weimin N，E G M，et al.The ASK 1and ASK 2 genes are essential for Arabidopsis early development.［J］.The Plant Cell，2003，16（1）：5－20.

［9］M M J，S H，C M E，et al.Structure and evolution of the actin gene family in Arabidopsis thaliana.［J］.Genetics，1996，142（2）：495－499.

［10］Santoni V，Bellini C，Caboche M.Use of two－dimensional protein－pattern analysis for the characterization of Arabidopsis thaliana mutants［J］.Planta，1994，21（5）：789－790.

［11］K G，C J，P G S，et al.Proteomic analysis of arabidopsis seed germination and priming.［J］.Plant Physiology，2001，126（2）：835－848.

［12］Santos A L W D，Wieth lter N，Gueddari N E E，et al.Protein expression during seed development in Araucaria angustifolia：transient accumulation of class IV chitinases and arabinogalactan proteins［J］.Physiologia Plantarum，2006，127（1）：138－148.

［13］Zhen Y，Zhao Z，Zheng R，et al.Proteomic analysis of early seed development in Pinus massoniana L ［J］.Plant Physiology and Biochemistry，2012，54：97－104.

［14］Jisen S，Yan Z，Ren－Hua Z.Proteome profiling of early seed development in Cunninghamia lanceolata （Lamb.）Hook.［J］.Journal of Experimental Botany，2010，61（9）：2 367－2 381.

［15］Xu H，Zhang W，Gao Y，et al.Proteomic analysis of embryo development in rice （Oryza sativa）［J］.Planta，2012，235（4）：687－701.

［16］Balbuena T S，Silveira V，Junqueira M，et al.Changes in the 2－DE protein profile during zygotic embryogenesis in the Brazilian Pine （Araucaria angustifolia）［J］.Journal of Proteomics，2009，72（3）：337－352.

［17］Silveira V，Santa－Catarina C，Balbuena T S，et al.Endogenous abscisic acid and protein contents during seed development of Araucaria angustifolia［J］.Biologia Plantarum，2008，52（1）：101－104.

［18］A S P，A L B.The development of endosperm in grasses［J］.Plant Physiology，2009，149（1）：14－26.

［19］Méchin V，Balliau T，Chateau－Joubert S，et al.A two－dimensional proteome map of maize endosperm［J］.Phytochemistry，2004，65（11）：1 609－1 618.

［20］Valérie M，Claudine T，Le Guilloux Martine，et al.Developmental analysis of maize endosperm proteome suggests a pivotal role for pyruvate orthophosphate dikinase［J］.Plant Physiology，2007，143（3）：1 203－1 219.

［21］Vensel W H，Tanaka C K，Cai N，et al.Developmental changes in the metabolic protein profiles of wheat endosperm［J］.Proteomics，2005，5（6）：1 594－1 611.

［22］Liu H，Wang C，Komatsu S，et al.Proteomic analysis of the seed development in Jatropha curcas：From carbon flux to the lipid accumulation［J］.Journal of Proteomics，2013，91（9）：23－40.

［23］Lan T，Gao J，Zeng Q.Genome－wide analysis of the LEA（late embryogenesis abundant）protein gene family in Populus trichocarpa［J］.Tree Genetics ＆ Genomes，2013，9（1）：253－264.

［24］胡廷章，陳再剛，楊俊年，等.高等植物的胚胎發(fā)育后期豐富蛋白研究進展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2006（9）：1 745－1 747.

［25］馮曉昆.植物 LEA蛋白研究綜述［J］.安徽農(nóng)學通報，2009，21：43－46.

［26］Yazhou Y，Mingyang H，Ziguo Z，et al.Identification of the dehydrin gene family from grapevine species and analysis of their responsiveness to various forms of abiotic and biotic stress.［J］.BMC Plant Biology，2012，12（10）：172－177.

［27］Kim H T，Choi U，Ryu H S，et al.Mobilization of storage proteins in soybean seed （Glycine max L.）during germination and seedling growth ［J］.BBA－Proteins and Proteomics，2011，1814（9）：1 178－1 187.

［28］Ghosh S，Pal A.Identification of differential proteins of mungbean cotyledons during seed germination：a proteomic approach［J］.Acta Physiologiae Plantarum，2012，34（6）：2 379－2 391.

［29］Sano N，Masaki S，Tanabata T，et al.Proteomic analysis of stress－related proteins in rice seeds during the desiccation phase of grain filling［J］.Plant Biotechnology，2013，30（2）：147－147.

［30］Chung－Shu L，Ching－Te C，Chao－Hsiung L，et al.Protein changes between dormant and dormancy－broken seeds of Prunus campanulata Maxim.［J］.PROTEOMICS，2006，6（14）：4 147－4 154.

［31］蘭海，冷亦峰，周樹峰，等.強休眠玉米種子休眠前后的蛋白差異表達［J］.植物遺傳資源學報，2015（1）：23－28.

［32］賴曉輝，李群.種子休眠與萌發(fā)分子機制研究進展［J］.種子，2014，33（5）：53－58.

［33］李振華，王建華.種子活力與萌發(fā)的生理與分子機制研究進展［J］.中國農(nóng)業(yè)科學，2015（4）：646－660.

［34］Kamel C，Sonia A，Claudette J，et al.Proteomic analysis of seed dormancy in Arabidopsis.［J］.Plant Physiology，2006，142（4）：1 493－1 510.

［35］Loc R，Karine G，Isabelle D，et al.The effect of alpha－amanitin on the Arabidopsis seed proteome highlights the distinct roles of stored and neosynthesized mRNAs during germination.［J］.Plant Physiology，2004，134（4）：1 598－1 613.

［36］Andrzej P T.Proteomics of European beech（Fagus sylvatica L.）seed dormancy breaking：influence of abscisic and gibberellic acids.［J］.PROTEOMICS，2007，7（13）：2 246－2 257.

［37］A P T.Proteome analysis of Norway maple （Acer platanoides L.）seeds dormancy breaking and germination：influence of abscisic and gibberellic acids.［J］.BMC Plant Biology，2009，9（1）：48－48.

［38］Finch－Savage B.Seeds：Physiology of development，germination and dormancy （3rd edition）［J］.Seed Science Research，2013，23（4）：289－289.

［39］Nonogaki H，Bassel G W，Bewley J D.Germination－Still a mystery［J］.Plant Science，2010，179（6）：574－581.

［40］S B K，Sabrina L，Ole O，et al.Spatio－temporal profiling and degradation of alpha－amylase isozymes during barley seed germination.［J］.The FEBS Journal，2007，274（10）：2 552－2 565.

［41］H W J，Yong－Bum K，Pei－Hsien R，et al.Transgenic barley grain overexpressing thioredoxin shows evidence that the starchy endosperm communicates with the embryo and the aleurone.［J］.Proceedings of the national academy of sciences of the united states of America，99（25）：16 325－16 330.

［42］S B T，Leonardo J，P P F，et al.Differential proteome analysis of mature and germinated embryos of Araucaria angustifolia.［J］.Phytochemistry，2011，72（4－5）：302－311.

［43］C B B，Christine F，Peter R，et al.Spatio－temporal changes in germination and radical elongation of barley seeds tracked by proteome analysis of dissected embryo，aleurone layer，and endosperm tissues.［J］.PROTEOMICS，2007，7（24）：4 528－4 540.

［44］Marc G，Romain H，Erwann A，et al.Dynamic proteomics em－phasizes the importance of selective mRNA translation and protein turnover during Arabidopsis seed germination.［J］.Molecular ＆cellular proteomics：MCP，2013，13（1）：252－268.

［45］Rafika Y，Claudette J，Maya B，et al.Toward characterizing seed vigor in alfalfa through proteomic analysis of germination and priming.［J］.Journal of Proteome Research，2011，10（9）：3 891－3 903.

［46］Marc G，Romain H，Erwann A，et al.Dynamic proteomics emphasizes the importance of selective mRNA translation and protein turnover during Arabidopsis seed germination.［J］.Molecular ＆ cellular proteomics：MCP，2013，13（1）：252－268.

［47］Kerstin M，Claudette J，Maya B，et al.Proteomics reveal tissuespecific features of the cress （Lepidium sativum L.）endosperm cap proteome and its hormone－induced changes during seed germination.［J］.Proteomics，2009，10（3）：406－416.

［48］Wang W，Mller I M，Song S.Proteomic analysis of embryonic axis of Pisum sativum seeds during germination and identification of proteins associated with loss of desiccation tolerance［J］.Journal of Proteomics，2012，77（24）：68－86.

［49］Thompson J E，Hopkins M T，Taylor C，et al.Regulation of senescence by eukaryotic translation initiation factor 5A：implications for plant growth and development［J］.Trends in Plant Science，2004，9（4）：174－179.

［50］Wilkinson B，Gilbert H F.Protein disulfide isomerase［J］.BBA－Proteins and Proteomics，2004，1699（1－2）：35－44.

［51］Chao H，Dongli H，Ming L，etalI.n－depptthh pprrootteeoommiicc aannaallyyssiiss ooff rriiccee eemmbbrryyoo rreevveeaallss iittss iimmppoorrttaanntt rroolleess iinn sseeeedd ggeerrmmiinnaattiioonn..［J］.Plant ＆ Cell Physiology，2014，55（10）：1 826－1 847.

［52］Andrzej P T.Proteomic approach to analyze dormancy breaking of tree seeds.［J］.Plant Molecular Biology，2010，73（1－2）：15－25.

［53］Vivek D，Singh A P，Yelam S.Change in protein content during seed germination of a high altitude plant Podophyllum hexandrum Royle.［J］.Journal of Proteomics，2013，78（1）：26－38.

［54］Sreenivasulu Y，Chanda S K，Ahuja P S.Endosperm delays seed germination in Podophyllum hexandrum Royle－an important medicinal herb［J］.Seed Science ＆ Technology，2009，37（1）：10－16.

［55］Han C，Yang P.Studies on the molecular mechanisms of seed germination［J］.Proteomics，2015，15（10）：1 671－1 679.

［56］Julie C，Juliane M，Claudette J，et al.Proteomics reveals potential biomarkers of seed vigor in sugarbeet.［J］.Proteomics，2011，11（9）：1 569－1 580.

［57］Ghosh S，Pal A.Identification of differential proteins of mungbean cotyledons during seed germination：aproteomic approach［J］.Acta Physiologiae Plantarum，2012，34（6）：2 379－2 391.