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香蕉(Musa spp.)是我国最重要的热带、亚热带水果。我国的香蕉生产经常遭受低温冷害的威胁。植物的细胞壁是抵御外界胁迫的第一道防线,许多研究表明富羟脯氨酸糖蛋白(Hydroxyproline-rich glycoproteins,HRGPs)作为植物细胞壁的结构蛋白,在植物抗逆机制中发挥着重要作用。然而,HRGPs重要成员阿拉伯聚半乳糖蛋白(Arabinoglactan-proteins,AGPs)、富甘氨酸蛋白(Glycine-rich proteins,GRPs)、凝集素(Lectin)、富脯氨酸蛋白(Proline-rich proteins,PRPs)等与植物抗冷关系的研究较少且其作用机理尚不清楚。本实验以冷敏感的‘巴西蕉’(Musa spp.AAA cv.Baxijiao)为供试材料,在前期已运用数字基因表达谱(digital gene expression profiling,DGE)技术研究人工低温胁迫下‘巴西蕉’基因表达变化的基础上,进一步采用蛋白质定量TMT(Tandem Mass Tags)技术研究其蛋白水平对低温的响应,并从中筛选出响应低温胁迫的HRGP基因和蛋白。然后分别以‘巴西蕉’和耐冷的‘东莞大蕉’(Musa spp.ABB cv.Dongguandajiao)作为试材,通过免疫荧光标记技术检测低温胁迫下MaFLA11在‘巴西蕉’和‘东莞大蕉’二者间的时空差异表达情况,采用qPCR技术探讨HRGPs基因分别在人工低温胁迫和自然寒潮下的差异表达,并分别克隆出相应的HRGPs基因,分析两者间HRGPs基因特性的差异,探讨可能参与抗寒过程的HRGPs成员。本实验成果不仅丰富了香蕉的抗寒机理研究,还能够为香蕉抗寒育种提供靶标基因。主要研究结果如下:(1)转录水平HRGP基因家族对低温胁迫的响应:‘巴西蕉’叶片中有2个AGP基因,5个凝集素基因,1个GRP基因在低温胁迫下差异表达。(2)蛋白质组学数据分析:TMT定量分析蛋白共鉴定得到具有明确鉴定信息的谱图110693张,鉴定得到5744个蛋白质,谱图鉴定率为26%。采用1.3倍为差异阈值得到366个差异表达蛋白,其中170个上调表达,196个下调表达。鉴定到的蛋白质主要涉及的生物过程是代谢过程,主要蛋白分子功能是催化活性,主要细胞成分是细胞质和细胞器。在KEGG数据库中,注释最多的通路是代谢途径,其次是次生代谢物的生物合成途径与碳代谢途径。(3)蛋白水平HRGP基因家族对低温胁迫的响应:‘巴西蕉’叶片中有2个AGP蛋白,1个凝集素相关蛋白,1个GRP相关蛋白差异表达。(4)HRGPs基因在香、大蕉中的差异表达:分别探讨了从组学中筛选出的共11个HRGP成员在人工及自然低温胁迫下的差异表达情况,结果表明:MaFLA2,MaFLA8,MaLecRK-A4.2,MaLecRK-A4.3,MaLecRLK1和MaGRP7等7个基因,在两种低温胁迫情况下均在较低的温度条件下时,在抗冷的‘东莞大蕉’中的表达量显著高于冷敏感的‘巴西蕉’的,表明它们可能与香蕉的耐冷性相关。(5)分别从‘巴西蕉’和‘东莞大蕉’中克隆了MaFLA2、MaFLA8、MaGRP1、MaLecRLK1等4个HRGP基因。氨基酸序列分析表明:除GRP基因(MaGRP1)外,2个AGP基因(MaFLA2、MaFLA8)和1个凝集素基因(MaLecRLK1)在两者间均存在氨基酸水平上的差异。