水稻的营养品质主要取决于两个方面,蛋白质含量和氨基酸含量。其中可消化的蛋白组成含量和必需氨基酸的含量对于水稻的营养改良特别重要。分析稻米贮藏蛋白营养组分,可以为选育高营养品质的水稻品种提供充足的理论依据。本研究以矮脚南特同源四倍体为材料、相应的二倍体为对照,利用BCA蛋白质浓度测定法,对稻米胚乳不同发育时期的4种蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白)的积累动态进行了深入研究,并对谷蛋白进行了质谱分析,比较分析同一时期不同材料的谷蛋白及不同时期同一材料的谷蛋白的表达差异。主要研究结果如下:1.同源四倍体水稻的贮藏蛋白各组分分布与其二倍体水稻基本一致。同源四倍体水稻与其二倍体水稻相比,其四种主要贮藏蛋白组分的含量有上调,也有下调。开花授粉后第6d,清球蛋白含量同源四倍体水稻高于二倍体水稻,授粉后第7d后清球蛋白含量二倍体高于四倍体,一直到授粉后第20d接近持平;醇溶蛋白含量授粉后第6d到第9d之间基本持平,授粉后第9d二倍体含量高于四倍体;谷蛋白含量从授粉后第6d到第9d处于上升阶段,授粉后第9d后含量有所下降,授粉后第12d谷蛋白又有所增加,授粉后第15d含量又下降,授粉后第20d谷蛋白含量明显比授粉后第15d有所减少。二倍体与四倍体水稻谷蛋白含量变化趋势相一致,含量对比,前期二倍体水稻谷蛋白含量比四倍体含量多,后期四倍体水稻谷蛋白含量多。矮脚南特同源四倍体水稻与二倍体水稻清球蛋白含量从授粉后第6d开始积累且一直呈现上升趋势,醇溶蛋白含量从授粉后第9d开始积累。谷蛋白含量从授粉后第9d开始下降,接着授粉后第12d又继续积累,15d含量到达顶峰,接着又下降一直到授粉后第20d,因此授粉后第9d,12d,15d和20d是谷蛋白含量积累的重要时间点。2.利用iTRAQ蛋白质质谱分析技术对授粉后第10d,15d和20d的矮脚南特同源四倍体及其二倍体胚乳谷蛋白差异表达分析,发现它们的差异蛋白数目很多,且很多蛋白具有多种功能。(1)矮脚南特同源四倍体水稻与相应的二倍体水稻比较,授粉后第10d差异表达蛋白有125个,授粉后第15d差异表达蛋白有159个,授粉后第20d差异表达蛋白有78个。对于同源四倍体,授粉后第10d、15d和20d的差异表达蛋白有185个;而相应的二倍体水稻,授粉后第10d、15d和20d的差异表达蛋白有372个。(2)通过GO分析,授粉后矮脚南特同源四倍体第10d,15d大部分上调蛋白与核糖体,物质代谢,蛋白质合成有关。加倍后的水稻差异蛋白比二倍体水稻种类更多,授粉后第20d的上调蛋白明显减少,减少的差异蛋白中更多的是与核糖体蛋白相关,与合成核糖体蛋白的差异蛋白中,超过百分之五十的差异蛋白是与水稻代谢,细胞过程以及催化酶活性相关。差异蛋白中控制细胞组织的蛋白都是上调蛋白,且这些差异蛋白与籽粒表型有关。由此可知,矮脚南特同源四倍体水稻代谢能力比二倍体水稻的强,四倍体水稻籽粒比二倍体水稻的大。同源四倍体水稻与其二倍体水稻在不同时期同一材料的蛋白表达趋势相似,授粉后第20d的合成核糖体蛋白均比授粉后第10d少,且合成核糖体蛋白的差异蛋白中,大部分与水稻生理过程相关。由此可知,水稻的代谢能力随着稻米的成熟逐渐减弱。(3)通过KEGG分析,从合成赖氨酸通路图上找到授粉后的矮脚南特同源四倍体水稻含有控制合成赖氨酸的两种蛋白,这两种蛋白是上调蛋白。控制赖氨酸合成的差异蛋白分别是B8AM24(2.6.1.83)和B8ARJ0(4.3.3.7),这两种蛋白在授粉后第15d的水稻中差异最为明显。蛋白B8AM24控制磷酸吡哆醛绑定,合成氨基转移酶。该蛋白类似的蛋白有蛋白A0A0E0NTW0和蛋白A0A0D3FHE9,在矮脚南特水稻差异蛋白中主要LL-diaminopimelate转氨酶的合成。蛋白B8ARJ0主要作用于赖氨酸生物合成工艺通过二氨基戊酸酯和合成4-hydroxy-tetrahydrodipicolinate合酶。该蛋白的类似蛋白有蛋白Q7XM43,在矮脚南特水稻差异蛋白中主要作用于4-hydroxytetrahydrodipicolinate合酶的合成。