近日，Horticultural Plant Journal在线发表了东北农业大学园艺园林学院甘蓝遗传育种团队题为“DIA-based proteome profiling with PRM verification reveals the involvement of ER-associated protein processing in pollen abortion in Ogura CMS cabbage（基于DIA技术的蛋白质组学分析与PRM验证揭示ER相关蛋白加工参与Ogura CMS结球甘蓝的花粉败育）”的研究论文。

研究背景

细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility, CMS)是植物中常见的一种自然现象，在这个过程中花药通常产生不育花粉，并在150多种高等植物中被报道。核质基因互作导致的CMS通常遵循母系遗传，同时也成为杂交育种的有力工具。迄今为止，在高等植物中已经发现了许多不同的CMS系统。在所有类型的CMS中，Ogura细胞质雄性不育(Ogura CMS)因具有较好的遗传稳定性和种间转移效率，在十字花科作物中应用最为广泛。近几十年来，基因组测序和转录分析表明，线粒体基因orf138与十字花科作物的Ogura CMS密切相关。然而，人们对Ogura CMS十字花科作物花粉败育在转录后水平的发生机理仍知之甚少。

本研究采用基于数据独立采集（DIA）的蛋白质组学方法和基于平行反应监测（PRM）的靶向蛋白质组学方法，分析了Ogura CMS结球甘蓝自交系RM及其保持系RF在花芽发育过程中的蛋白质组动态变化，并比较了二者之间的蛋白质表达差异。试图进一步了解十字花科作物Ogura CMS发生的分子机理。

（1）本研究共鉴定出包含61464个肽段的9162个蛋白。蛋白质表达分析表明，不育系RM的蛋白质组波动明显弱于保持系RF（图2）。

图2 RM和RF花芽的时序蛋白质组分析（2）在花芽发育过程中，不育系RM与保持系RF之间的差异表达蛋白显著富集于内质网（ER）相关蛋白加工途径（图3）。

（3）内质网（ER）相关蛋白加工可能通过抑制关键因子的表达进而参与Ogura CMS结球甘蓝的花粉败育（图4）。

图4 RM和RF花芽之间参与内质网蛋白加工的差异表达蛋白

意义和创新性

本研究揭示了十字花科作物Ogura CMS与ER相关的蛋白加工途径之间的内在联系。这不仅加深了对十字花科作物中Ogura CMS分子机制的理解，同时也为Ogura CMS在十字花科作物杂交育种中的应用提供了更好的指导。

作者及团队介绍

青年教师王沛文为该论文的第一作者，张晓煊副教授为该文的通信作者。园艺作物生物技术团队参与了本研究。

该研究获得国家重点研发计划、黑龙江省自然科学基金、中国博士后科学基金和黑龙江省博士后面上项目的资助。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014124000293

期刊简介

Horticultural Plant Journal是由中国园艺学会、中国农业科学院蔬菜花卉研究所、中国农业科学技术出版社有限公司主办的英文学术期刊。刊载关于园艺作物种质资源、遗传育种、栽培技术、生理生化、基因组学、生物技术、植物保护、采后处理与利用等原创性研究论文、研究简报及综述等。HPJ已被SCIE、Scopus、BA & BP、DOAJ、CAB Abstracts、Food Science and Technology Abstract、CNKI、CSCD、CSTPCD等国内外多个重要数据库收录，论文在SD网络出版平台实现全文开放获取和在线预出版。2022年最新影响因子5.7，园艺学科Q1区,植物学科Q1区。2023年中国科学院期刊分区（升级版）：在农林科学类位于1区，植物科学类位于1区，园艺学类位于2区。