自交不亲和性(self-incompatibility, SI)在显花植物中广泛存在,是植物防止近亲繁殖、保持遗传多样性的重要机制,自交不亲和信号传导已成为研究植物胞间信号传导的重要模式系统,在国际上受到高度重视。目前研究最多、机理较为清楚的是甘蓝等芸薹属植物的孢子体型自交不亲和。自交不亲和性甘蓝的花柱在授粉早期能识别自花或异花花粉,并迅速在蛋白水平上作出响应,使自花和异花花粉呈现截然不同的命运。自花花粉或相同单倍型的花粉不能水化、萌发或者花粉管不能穿透进入乳突细胞；而异花花粉或不同单倍型花粉则能够水化、萌发并完成正常的授粉受精过程。甘蓝自交不亲和性受单一的5位点控制,授粉后,SCR触发相同单倍型的SRK,启动ARCl降解与亲和相关的因子,如EX070A1,以及目前尚未完全知晓的信号转导过程,最后导致花粉不能萌发或者花粉管不能伸入乳突细胞。这个过程还涉及到很多其它因子,如MLPK、rdr6、THL1、KAPP、SNX1、Calmodulin、PUB8、sp locus等。相对于自交不亲和机制,亲和授粉机制还知之甚少。有报道表明,长链脂质、SLG、SLR1、花粉油脂蛋白等与花粉粘附、水化、萌发有关；Ca2+在调控柱头应答中起着重要作用；Exo70A1是花粉管穿过柱头所必需的因子,它的过表达会导致SI甘蓝偏向于自交亲和,说明自交不亲和与自交亲和通路在ARCl有一个交点,后续可能共用一条信号通路。蛋白质组学研究技术具有全信息化分析一个特定组织、特定时期表达谱的优势,通过对不同时期表达谱的对比,能够快速、直观的筛选出差异表达蛋白,因此被广泛应用于植物抗病、抗逆和植物育性等生命过程关键因子的分离与鉴定。本文在鉴定了两种甘蓝自交不亲和系自交不亲和单倍型的基础上,探索建立了以甘蓝为材料的蛋白质组学方法,并将其首次应用于自交不亲和性甘蓝花粉-柱头互作的早期差异蛋白质研究,以期为自交不亲和性甘蓝亲和机制的研究提供新的内容,主要的工作与结果如下：1.通过SRK基因单倍型鉴定、形态观察和亲和指数法等方法对甘蓝材料A4、F1的亲和性及亲缘关系进行了鉴定,发现A4为S28单倍型,F1为S7单倍型。它们均属于Class I强自交不亲和类型,且亲缘关系较远,两者异交亲和。2.采用改良TCA/丙酮沉淀法提取柱头总蛋白,通过对SDS-PAGE胶浓度、第一向等点聚焦(IEF)程序、蛋白质提取方法、染色方法等条件进行优化,结合实验室人员的经验,建立了甘蓝柱头总蛋白双向电泳体系。即选用17cm pH 3-10NL的IPG胶条,上样量为150,ug,按照聚焦程序二进行等电聚焦,第二向SDS-PAGE胶浓度选用12%,得到了分辨率高、重复性好的双向电泳图片。3.通过授粉后不同时期双向电泳图谱对比,在授粉后3-5 min与1h组中发现了116个蛋白质差异点。而授粉后1h与2h组间差异不显著。可能是由于花粉-花柱互作的相关调控作用在1h内呈现爆发式的增加,而在1h后则趋于平缓。按照特异表达与变化量大的蛋白点优先的原则,初步选取差异点中的71个点做质谱分析,成功鉴定出了37个可信差异蛋白点：与3-5 min组相比,21个蛋白质点在1h组中特异表达,12个蛋白质点上调表达,4个蛋白质点下调表达。4.这37种蛋白质的生物信息学分析表明,有两个蛋白质与前人认为与花粉管的生长发育有关的蛋白相同,其他35种参与的生理过程涉及包括胁迫与防御应答在内的翻译调控、Ca2+结合、碳水化合物及能量代谢途径、跨膜运输等生理功能。5.结合成功鉴定的蛋白质功能以及花粉-柱头早期互作的相关生理过程,阐述了各种蛋白可能发挥的生理功能。Ca2+在花粉萌发、花粉管延伸、调控花粉管生长方向等方面都起着重要作用。Ca2+结合蛋白可能通过参与钙离子的运输或其它方式从而间接地参与花粉-柱头互作过程。防御素类蛋白在植物中不但参与防御应答,而且还涉及花粉管的生长发育以及导向。对早期差异蛋白中的这种“既有促进花粉管发育的蛋白、也有与防御相关蛋白”现象的分析表明,生长性侵入柱头的过程有可能伴随着柱头抗性的提高。