低温胁迫是常见的自然灾害,是决定植物地域分布的主要限制因子,也是影响作物生长、产量和品质的重要因素,每年因低温冷害给稻米生产带来巨大损失。研究水稻防御低温冷害的蛋白质组基础具有重要理论意义和应用价值。　　 本研究以灌浆期水稻为研究材料,将整个灌浆期分四个阶段,在每个阶段用12℃低温连续处理48h。结果发现,水稻灌浆期四个阶段分别受低温胁迫后,籽粒灌浆速率都会受到严重抑制,而且灌浆初期(开花后6-9天)受抑制程度最严重。为进一步解析灌浆期水稻响应低温胁迫的代谢途径,采用差异显示蛋白质组学手段对灌浆初期水稻顶节茎秆和籽粒受低温胁迫后蛋白质组的变化进行了研究。从上述两组织中提取水溶性全蛋白质,并用双向电泳技术对蛋白质进行分离,所得顶节茎秆和籽粒的蛋白图谱上均检测到大约800个蛋白点。用ImageMaster2D Platinum软件分析后发现,顶节茎秆蛋白质组中有148个蛋白点的表达量发生变化,其中85个上调表达,63个下调表达；籽粒中有71个蛋白点的表达量发生变化,其中42个上调表达,29个下调表达。差异表达蛋白质经质谱分析后,茎节中鉴定出71个蛋白质,籽粒中鉴定出53个蛋白质。茎节和籽粒中鉴定出的低温应答蛋白质参与多个代谢过程,如蛋白质折叠、组装和降解、信号转导、细胞氧化还原状态维持、能量代谢、细胞壁合成、淀粉代谢、次级代谢物合成等重要生理过程。受低温胁迫后,水稻籽粒和茎中能量生产、细胞结构加强、蛋白质质量控制等相关的代谢途径都在积极发挥功能,一些抗胁迫蛋白质被诱导加强表达,细胞内多种代谢途径共同作用以减小低温对机体的伤害。但水稻籽粒和茎应答低温胁迫的方式还是有一些差异。茎是重要的输导器官,负责灌浆过程中有机物的转运。受低温胁迫后,茎中一些转运相关的酶类下调表达,说明有机物的运输过程可能受低温影响,导致输送到穗中的有机物减少,这可能也是籽粒灌浆受阻的原因之一。另外,与籽粒有显著差异的是,茎受低温胁迫后大量次级代谢物合成相关的蛋白质上调表达,大部分与强化细胞结构和防御反应相关。籽粒作为生殖器官,养分贮藏充足才能保证下年的繁殖。低温胁迫虽然严重抑制了水稻籽粒的灌浆,但从鉴定出的蛋白质表达情况分析,籽粒可能通过增加淀粉合成和蛋白质合成相关的蛋白质的表达量来尽可能保证淀粉和谷蛋白等重要有机物的贮藏。灌浆期是籽粒主要的增重时期,因此在该时期内水稻籽粒发育迅速,蛋白质组的变化也比较大。通过比较灌浆初期正常条件下不同发育时间的籽粒蛋白质图谱,本研究发现一些鉴定出的低温胁迫应答蛋白点在籽粒正常发育过程中丰度是逐渐升高的,但在低温处理后籽粒蛋白图谱中这些点的丰度变化却很小。鉴定结果显示这些蛋白质主要与淀粉和谷蛋白等贮藏物质相关,这与低温处理后的水稻籽粒发育过程被严重抑制的现象相吻合。