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水稻(尤其大穗型)存在着显著的强弱势籽粒灌浆差异现象,即位于穗上部的强势籽粒开花早,灌浆充实快,粒重高,灌浆稳定;位于穗下部的弱势籽粒开花迟,灌浆起步晚,充实度较差,粒重低,易受环境的调控。至今为止,强弱势籽粒灌浆的差异尤其是对环境调控的不同响应机制依旧未知。本研究拟采用蛋白组学技术,以籽粒灌浆过程中淀粉合成的限速酶AGPase为研究对象,探讨AGPase小亚基APS2的蛋白作用网络,明确环境调控对强弱势籽粒中APS2的不同调控机制,从而为揭示强弱势籽粒灌浆差异的分子生态学机制提供理论依据。本研究首先考察了灌浆期适度干旱胁迫下水稻强弱势籽粒灌浆的动态变化,结果表明强势籽粒灌浆稳定,而弱势籽粒灌浆变化明显。在此基础上,采用RT-PCR技术分析了OsAPS2在强弱势籽粒灌浆中的表达变化,发现OsAPS2在强势籽粒中的表达量比弱势籽粒大,同时,干旱胁迫下该基因在强势籽粒中变化不明显,而在弱势籽粒灌浆中出现显著的差异表达。进一步制备了 APS2蛋白的多克隆抗体,并采用western-bolt技术在蛋白水平APS2的表达变化进行评价,结果与RT-PCR相符,证实了 APS2在强弱势籽粒间的表达变化趋势与两者的灌浆差异现象密切相关。在此基础上,本研究进一步采用免疫共沉淀技术(CO-IP)钓取了与APS2互作的蛋白,经过LC-MS分析,共鉴定到29个互作蛋白。通过蛋白功能的生物信息学分析,鉴定得到包括淀粉合成相关蛋白3个,糖类代谢相关蛋白2个,糖酵解相关蛋白5个,与蛋白合成、加工相关的蛋白8个,TCA循环相关蛋白1个,氨基酸代谢相关蛋白3个,信号蛋白2个,与抗逆、防御响应相关蛋白4个,转运蛋白1个。进一步的分析表明,APS2能够与淀粉合成过程中的关键酶支链淀粉酶、淀粉分支酶形成淀粉酶复合体(SSPC),进而调控籽粒淀粉的合成过程,而14-3-3家族蛋白GF14E和GF14F在SSPC的形成过程中起到了重要的调控作用。同时,本研究还采用GST pull-down技术证实了 GF14E和GF14F和APS2确实存在着显著的互作关系。进一步采用RT-PCR技术分析了强弱势籽粒中OsGF14E和OsGF14F对环境调控(灌浆期适度干旱胁迫)的响应机制,结果表明上述2个基因在强势籽粒中无显著的变化,而在弱势籽粒灌浆的不同时期显著的上调表达,这与OsAPS2在强弱势籽粒中的变化趋势是一致的,据此,本研究表明水稻14-3-3家族蛋白(GF14E和GF14F)是介导强弱势籽粒淀粉合成对环境不同响应机制的重要信号因子,该研究结果为深入揭示强弱势籽粒灌浆差异奠定了基础,同时为下一步分子改良弱势籽粒灌浆提供了理论依据。