谷物的胚乳是储藏淀粉、蛋白、和脂类的器官，其中淀粉含量多达85％以上，是成熟种子的主要部分以及人类与牲畜的重要食物。胚乳的发育和淀粉累积依赖于叶的糖分供应，而叶的糖供应受昼夜调控，同时胚乳自身也经历昼夜变化，揭示胚乳响应昼夜变化的机制是植物科学领域的重要课题之一。水稻是重要的粮食作物，而且水稻基因组已完成测序，该论文以12h光照/12h黑暗条件下开花后10天的水稻胚乳为材料，利用比较蛋白质组学等手段研究了胚乳响应昼夜变化的机制。细胞学观察结果显示正常昼夜周期下生长的水稻胚乳淀粉粒具有生长坏结构，而连续光照处理导致胚乳淀粉粒的生长环消失，揭示淀粉累积和淀粉粒包装可能受昼夜周期的调控。糖含量测定发现蔗糖是胚乳含量最高的糖类，是叶向胚乳供应糖的主要形式，蔗糖含量在光期高，在暗期降低。利用双向荧光差异凝胶电泳(2D-DIGE)技术比较了胚乳在昼夜周期连续6个时间点的蛋白质组差异，发现了101个受昼夜周期影响的蛋白点，质谱分析获得了91个蛋白。这91个涉及胁迫响应、蛋白合成/去向、代谢、细胞结构、PPDK、转录、和信号转导等细胞学与代谢过程，其中的79％涉及胁迫响应(27.5％)，蛋白合成/去向(26.4％)，和代谢(25.3％)，表明这3个代谢途径在胚乳昼夜反应中的重要性。进一步的分析结果显示细胞分裂相关蛋白在光期有高的丰度，细胞增大及细胞壁合成相关蛋白在暗期有高的丰度;而淀粉合成相关蛋白在光期下调、在暗期上调，氧化还原相关蛋白在光期和暗期均有表达高峰。因此，昼夜周期可调控水稻胚乳中各种细胞学和代谢过程，这些过程之间的协调对昼夜变化的胚乳发育和淀粉累积具有重要意义。同时，比较了这些差异表达蛋白质及其转录本昼夜变化规律的相关性，发现这些蛋白质-转录本对的相关系数介于-0.83到0.93，表明昼夜变化的胚乳发育与淀粉合成涉及转录和转录后调控机制。　　 淀粉合成、修饰与淀粉粒的包装受多个相关酶的协同作用，这些酶多数具有与淀粉粒结合的特性，但目前由于方法的限制，尚缺乏对淀粉粒结合蛋白质以及这些蛋白质在淀粉合成与淀粉质量控制过程中功能的认识。为了系统分析淀粉粒结合蛋白及其在淀粉合成过程中的变化规律，该论文建立了适合对淀粉粒结合蛋白进行大规模分析的方法。首先用细胞筛过滤以去除组织碎片;然后过密度梯度离心介质以去除淀粉粒以外的细胞组分;使用含有低浓度去污剂的漂洗缓冲液对淀粉粒进行漂洗去除大部分非特异粘附于淀粉粒表面的蛋白，与以往只关注淀粉粒内部结合蛋白的方法相比使淀粉粒外表面结合蛋白的丢失降到最低程度;再用NaOH处理淀粉粒降低谷蛋白污染;提取所得淀粉粒的结合蛋白后进行SDS-PAGE分析或2D-PAGE分析，发现提取的蛋白不仅能保留样品间固有的差异，用2D-PAGE分离也有很好的分离效果，而2D-PAGE是蛋白质组学中常用的方法。因此，所建立的淀粉粒结合蛋白分析方法不仅比以往的方法能提供更多信息，还适合进行大规模比较蛋白质组学分析。