玉米(Zea mays L.)学名为玉蜀黍、是原产于南美洲以及中美洲的禾本科植物。在玉米的生长和发育过程中,玉米花粉的发育是否正常直接决定玉米能否进行受精作用,进一步影响玉米的产量。因此,对于花粉发育相关基因的研究具有重要的理论和实践意义。本实验室前期已经获得了玉米花粉败育突变体zmstk1。花粉特异表达基因Zm STK1编码胞质类受体蛋白激酶。在zmstk1突变体中花粉萌发率降低,影响其授粉结实。前期研究发现,Zm STK1与玉米烯醇化酶1互作,可能通过影响糖酵解途径影响花粉发育,但是Zm STK1作用的分子机制尚不明确。本研究通过I_2-KI染色和透射电子显微镜技术分析野生型与zmstk1突变体花粉中淀粉点击此处和脂质的积累情况,明确Zm STK1在平衡花粉中淀粉和脂质合成的作用;利用实时荧光定量PCR的方法分析淀粉合成关键酶同工酶基因的表达量,明确zmstk1花粉淀粉合成缺陷的产生机理;通过脂质代谢组学分析zmstk1突变体花粉中脂质代谢与野生型的差异。取得了如下结论(1)对Mc C野生型,zmstk1突变体的成熟时期花粉进行I_2-KI染色和超微结构的观察。与野生型相比,zmstk1突变体成熟花粉中淀粉积累减少,且主要缺少直链淀粉的积累。成熟花粉粒透射电镜观察结果表明,zmstk1突变体中淀粉粒的数量显著降低,而油体的数FNB fine-needle biopsy量显著增加。上述结果表明,zmstk1突变体中两种物质的积累存在拮抗关系。(2)对野生型Mc C和zmstk1突变体成熟时期花粉中淀粉合成关键酶同工酶基因的表达量进行实时荧光定量selleck合成PCR分析。分析结果表明:几乎大部分花粉内的淀粉合成关键酶在突变型植株和野生型植株中的区别没有太明显的差距。ADPGPase、SSS、DBE、SBE类同工酶基因的表达量没有显著差异。但是,颗粒结合型淀粉合成酶GBSSI的表达量显著降低,说明GBSSI基因表达量的降低可能是淀粉合成减少的原因。(3)对Mc C野生型和zmstk1突变体花粉样品脂质代谢组学进行分析,结果显示在zmstk1突变体的花粉中差异代谢物富集比例最高的为代谢途径和甘油酯代谢通路。结合zmstk1突变体中油体数量增多的表型,进一步分析了突变体和野生型花粉中甘油酯积累的差异。在甘油酯中1种单酰甘油,5种二酰甘油和43种三酰甘油的积累与野生型相比显著增加。zmstk1突变体败育的主要原因是花粉中缺少直链淀粉的积累,造成淀粉积累减少的原因可能与颗粒型淀粉合成酶GBSSI的活力降低有关,花粉中淀粉和脂质积累的平衡关系异常,甘油酯类的积累显著增加。