晝間亞高溫對番茄蔗糖代謝及其相關(guān)酶基因表達(dá)的影響.pdf

1、蔗糖是眾多植物的光合運(yùn)轉(zhuǎn)糖，多數(shù)植物器官從葉片中最先得到的光合產(chǎn)物就是蔗糖，因此，研究清楚蔗糖在植物各器官中的代謝、特別是研究清楚逆境條件下蔗糖在植物各器官中的代謝，對于調(diào)控逆境條件下植物生長、果實(shí)發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)形成具有重要意義。番茄在溫室長季節(jié)栽培中常會遇到晝間高溫而夜間適溫的狀況，從而影響番茄生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)，為此，本研究利用人工氣候室模擬亞高溫環(huán)境，研究晝間亞高溫對不同生育期番茄葉片及果實(shí)蔗糖代謝及其基因表達(dá)的影響，從而進(jìn)一步

2、探討亞高溫環(huán)境下番茄蔗糖代謝變化的機(jī)理。主要結(jié)果如下： 1．通過對比成株期和苗期番茄葉片糖含量的日變化規(guī)律，明確了成株期與苗期番茄有相似的糖積累模式：進(jìn)入晝間生長狀態(tài)后葡萄糖、果糖、蔗糖開始迅速積累，出現(xiàn)峰值，而后含量逐漸下降，前半夜時含量達(dá)到最大，次日凌晨又降低到前一天的水平。但成株期葉片在光照后6h，才檢測到蔗糖含量。 2．番茄幼苗在亞高溫處理期間，葉中葡萄糖、果糖含量下降，蔗糖含量升高，經(jīng)過一夜的適溫恢復(fù)葡萄糖、果

3、糖都恢復(fù)到對照水平，而蔗糖含量仍顯著高于對照；高溫處理后成株期葉片葡萄糖、果糖、蔗糖含量都升高，且經(jīng)過～夜的適溫恢復(fù)后都恢復(fù)到對照水平。 3．明確了番茄幼苗期葉片蔗糖代謝相關(guān)酶都有明顯的晝夜節(jié)律性變化，其中轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合成酶都是晝間活性低，夜間活性高，蔗糖磷酸合成酶進(jìn)入夜間時酶活性迅速升高。亞高溫處理后沒有改變轉(zhuǎn)化酶和蔗糖合成酶的日變化規(guī)律，蔗糖磷酸合成酶峰值推后3h出現(xiàn)；成株期番茄葉片中轉(zhuǎn)化酶沒有明顯的晝夜節(jié)律性變化，最大和最

4、小峰值差異較小，而蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶都是在晝間活性逐漸升高，前半夜活性達(dá)到最大。 4．明確了亞高溫處理后苗期番茄葉片轉(zhuǎn)化酶活性降低，處理期間蔗糖合成酶對高溫不敏感，蔗糖磷酸合成酶在處理期間酶活性先升高后降低。成株期葉片亞高溫處理后蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶峰值提前出現(xiàn)，并且酶活性升高而轉(zhuǎn)化酶活性降低。 5．明確了綠熟期和成熟期番茄果實(shí)有相同的己糖積累模式：晝間己糖含量逐漸積累，傍晚時含量達(dá)到最大，次日凌晨又降低到

5、前一天的水平；但是成熟番茄己糖的積累和代謝速度高于綠熟期番茄；兩個時期果實(shí)蔗糖含量的日變化規(guī)律與己糖變化規(guī)律相似；但成熟果實(shí)中蔗糖含量，蔗糖合成能力較小。亞高溫處理后兩個時期果實(shí)中己糖、蔗糖含量都升高。 6．明確了綠熟期和成熟果實(shí)蔗糖代謝相關(guān)酶活性的日變化規(guī)律不同，綠熟期番茄蔗糖代謝相關(guān)酶有較明顯的節(jié)律性變化，三種蔗糖代謝相關(guān)酶都是在晝間活性開始升高，傍晚時活性降到最低；成熟番茄果實(shí)蔗糖代謝相關(guān)酶活性沒有明顯的峰高值和峰谷值。

6、 7．明確了綠熟期和成熟期番茄果實(shí)中轉(zhuǎn)化酶對高溫的響應(yīng)不同，綠熟期番茄果實(shí)遇到高溫后轉(zhuǎn)化酶活性降低，而成熟番茄酶活性升高；明確了綠熟期番茄果實(shí)中蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶對高溫不敏感，但處理后日變化的最大峰值增大：亞高溫處理后，成熟番茄果實(shí)中蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性升高，經(jīng)過一夜的適溫恢復(fù)，都恢復(fù)到對照水平。 8．通過對綠熟期番茄進(jìn)行不同天數(shù)的晝間亞高溫處理，發(fā)現(xiàn)3d的高溫處理就可以使中果肉中的葡萄糖、果糖含量降低，

7、而心室隔壁和膠質(zhì)胎座中的己糖含量在處理后6d才發(fā)生變化；無論果實(shí)的哪個部位高溫處理后蔗糖含量都升高。 9．亞高溫處理后番茄果實(shí)不同部位的轉(zhuǎn)化酶活性降低，蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶在不同部位對高溫的反應(yīng)不同，中果肉中蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性升高；心室隔壁蔗糖合成酶活性升高，蔗糖磷酸合成酶活性先升高后降低；膠質(zhì)胎座中蔗糖合成酶活性先增高后降低，蔗糖磷酸合成酶活性升高。 10．綠熟期和成熟期番茄轉(zhuǎn)化酶基因?qū)Ω邷氐姆磻?yīng)不同

8、，高溫處理后綠熟期番茄轉(zhuǎn)化酶基因表達(dá)明顯減弱，并且酶活性的晝夜變化與轉(zhuǎn)化酶基因表達(dá)情況一致，綠熟期番茄轉(zhuǎn)化酶活性的下降可能是由基因表達(dá)減弱引起的;高溫處理后成熟番茄果實(shí)基因表達(dá)幾乎沒有影響；無論是處理還是對照果實(shí)中都沒有檢測到蔗糖合成酶基因的表達(dá)，所以蔗糖合成酶活性的變化，不是由于基因表達(dá)改變造成的。 11．明確了果實(shí)成熟過程中，高溫處理后果實(shí)各部位中的酸性轉(zhuǎn)化酶基因表達(dá)減弱，處理3d在恢復(fù)的過程中mRNA含量又恢復(fù)到對照水平；