胚芽鞘是单子叶植物如玉米、小麦、水稻等特有结构,是研究细胞伸长的模式器官。胚芽鞘对幼苗形态建成具有重要意义。在幼苗出土过程中,胚芽鞘包裹着初生叶引导其向上生长,使种子顺利破土而出。在幼苗出土过程中,胚芽鞘的圆锥状结构能够保护胚芽免受伤害。此外,胚芽鞘中含有少量叶绿体,在幼苗出土早期能够进行光合作用,为幼苗提供营养物质。本研究以郑单958玉米杂交种为材料,研究了黑暗条件下玉米胚芽鞘生长规律;选取胚芽鞘生长的四个代表时期(起始阶段0h、缓慢生长阶段36 h、快速生长阶段72 h、稳定阶段120 h)的材料,显微观察胚芽鞘生长过程中细胞形态变化;利用高效液相色谱技术,分析了胚芽鞘生长过程中六大类激素:生长素(IAA)、赤霉素(GA)、玉米素(ZR)、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)含量的变化;利用双向电泳和串联质谱技术,分析了胚芽鞘生长过程中的蛋白质组变化。获得以下主要研究结果:(1)黑暗条件下玉米胚芽鞘以整体伸长的方式生长,呈现“S”型曲线:在0 h到48 h生长较为缓慢,从48 h开始生长显著加快,在72 h生长速率最大,120 h以后胚芽鞘长度几乎不再变化。胚芽鞘干物质积累情况和生长曲线相符。(2)显微结构观察发现,胚芽鞘生长是细胞体积增大的结果。36 h以前,胚芽鞘细胞较小且排列紧密,随着胚芽鞘的生长,胚芽鞘细胞长度增加。(3)内源激素含量分析表明,IAA、ABA在胚芽鞘生长过程中含量不断下降;ZR的含量不断升高。离体生长实验显示,与其它时期相比,72 h的胚芽鞘对IAA较为敏感:外源IAA和GA对胚芽鞘切段生长有促进作用,ABA对胚芽鞘切段生长有抑制作用。(4)通过双向电泳和质谱分析,在胚芽鞘生长发育过程的四个代表时期,共鉴定了66个差异蛋白点,代表47种不同的蛋白质。它们主要参与胁迫响应、激素响应、细胞骨架组成、蛋白质合成、贮藏物质积累、信号转导过程和其他代谢过程。其中参与胁迫响应的蛋白质,如抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽转移酶以及腺苷甲硫氨酸合成酶,在胚芽鞘快速生长及生长稳定时期大量积累,这可能有助于清除胚芽鞘生长过程中产生的有毒代谢产物,维持胚芽鞘内环境稳定。此外,胚芽鞘的快速伸长需要微管蛋白和肌动蛋白的大量合成。胚芽鞘的衰老可能与ABA响应蛋白在胚芽鞘生长后期大量积累相关。综上所述,本论文研究了玉米胚芽鞘生长特性,生长过程中细胞形态、激素含量和蛋白质组的变化,为进一步研究玉米胚芽鞘生长的调控机制提供了重要基础。