鹽脅迫對菊芋果聚糖代謝的影響及其分子調控的初步研究.pdf

1、本論文以菊芋品種南芋一號(NY-1)和青芋二號(QY-2)為試材，在溫室進行土培盆栽試驗，研究了兩個菊芋品種在不同鹽處理下的生長和生理表現，在此基礎上選取合適的鹽處理濃度進行了全生育期試驗，研究了鹽脅迫對菊芋干物質和糖分積累分配的影響;與此同時，從菊芋中分離克隆了果聚糖外切水解酶基因，并通過巴斯德畢赤酵母表達系統初步驗證了該基因的功能;并進一步研究了鹽脅迫下菊芋果聚糖代謝的相關基因對鹽處理的響應行為。主要研究結果如下:
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2、.較低的土壤鹽分（1 g·kg-1）對菊芋的生長影響不顯著，土壤鹽分達2 g·kg-1以上時，菊芋生長明顯受到抑制、葉綠素含量和光合速率下降、葉片中可溶性糖含量增加。NY-1在鹽脅迫下的莖粗較大，生長表現為“矮壯”，株高相對生長速率和生物量降幅較小，在莖、葉中積累了較多的可溶性糖而有較多的干物質積累。QY-2在鹽脅迫下植株較高，生長表現為“高瘦”，通過維持較高的葉綠素含量和光合速率來應對鹽脅迫。土壤鹽分為2 g·kg-1時，NY-1和Q

3、Y-2的生物量分別比對照減少了48.39％和59.05％;土壤鹽分為3 g·kg-1時，其生物量降幅分別為65.8％和72.1％。
　　 2.鹽脅迫導致菊芋塊莖的單株產量降低，NY-1和QY-2塊莖干重降幅分別為57.78％和85.61％，塊莖產量的降低是由兩方面原因引起的:一是地上部干物質來源減少和轉運速率降低，二是塊莖干物質積累速率降低。鹽脅迫改變了菊芋干物質的分配格局，地上部分配比例增大而塊莖分配比例減小，鹽脅迫對塊莖的限

4、制作用比地上部更大。鹽處理下塊莖干物質積累量和積累速率的降幅都為NY-1＜QY-2。
　　 3.塊莖發(fā)育過程中，持續(xù)的鹽處理降低了菊芋莖中的總可溶性糖含量，莖中還原糖含量下降幅度較大，但莖中的非還原性糖含量卻有所增加，非還原糖含量的增加可能是鹽脅迫下滲透調節(jié)的一種表現，但不利于莖中的糖分向地下塊莖轉運。鹽處理使塊莖發(fā)育前期(90～130 d)的果聚糖含量上升，但降低了塊莖發(fā)育中、后期(130～210 d)的果聚糖含量，鹽脅迫誘導

5、塊莖糖分合成積累提前，但不利于塊莖中糖分的持續(xù)有效積累。鹽脅迫對菊芋塊莖中果聚糖積累的限制作用極其顯著，對QY-2的限制作用尤為突出，QY-2塊莖果聚糖積累量和積累速率的下降幅度都大于NY-1。
　　 4.果聚糖代謝關鍵酶基因（1-SST、1-FFT和1-FEH）的半定量RT-PCR表達分析表明，鹽脅迫使1-SST和1-FFT在塊莖發(fā)育前期（90～130 d）的表達量上升，誘導塊莖中果聚糖的合成提前，但降低了塊莖發(fā)育中、后期(1

6、30～210 d)1-SST和1-FFT的表達量，不利于果聚糖的持續(xù)積累。在地上部快速生長期(50d)，鹽脅迫誘導1-FEH在葉片中的表達量上升，并伴隨著葉片中還原糖含量的上升，1-FEH在葉片中的轉錄正調控可能有利于菊芋在鹽脅迫下的生理防衛(wèi)。
　　 5.利用其它物種已有的1-FEH編碼序列到菊芋和向日葵的EST數據庫中進行比對分析，通過EST序列的篩選和拼接，獲得了一條包含ORF全長的EST序列并設計特異引物，從菊芋中克隆到了

7、一個可能的1-FEH基因，該基因的CDS全長為1683 bp，編碼560個氨基酸，預測蛋白大小為62.7 kDa，等電點為6.24。同源序列比對發(fā)現，該基因具有糖苷水解酶32家族的三個保守基序NDPN、RDP和EC;與向日葵細胞壁轉化酶基因cwINV1有最高的同源性，其氨基酸序列相似性達96％，但向日葵的cwINV1基因功能尚未得到驗證;與功能已明確的菊苣1-FEHⅠ氨基酸序列相似性達75％?；虮磉_模式分析表明，Ht1-FEH主要在發(fā)