‘台农1号’芒果果实发育过程中的糖分积累与相关酶活性研究

以‘台农1号’芒果为材料,测定了果实生长发育过程中淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及淀粉酶、蔗糖代谢相关酶———酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖组分与酶活性的关系进行了分析.结果显示,(1)台农1号芒果果实属于单S型生长曲线,发育前期主要积累淀粉、葡萄糖和果糖,果实成熟软化时,淀粉酶活性降至最低,淀粉水解,蔗糖快速积累.(2)酸性转化酶活性在果实整个发育过程中维持最高,完熟时略有降低;蔗糖磷酸合成酶在果实发育前期略有降低,完熟时升至最高;蔗糖合成酶和中性转化酶活性在整个发育期一直很低且较稳定.(3)淀粉含量与淀粉酶活性呈显著正相关,与SPS活性呈极显著负相关,蔗糖、葡萄糖含量均与SPS、SS呈显著、极显著的正相关;果糖含量与SS呈极显著的正相关.研究表明,芒果成熟时淀粉分解、酸性转化酶活性的降低,且蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的增加是引起果实蔗糖积累的主要因子.     

甘草叶片渗透调节物质及蔗糖代谢相关酶对干旱胁迫的响应特性

该研究以甘草幼苗为试材,采用盆栽自然干旱方法,设计对照(CK)、轻度(LS)、中度(MS)、重度(SS)干旱胁迫处理,测定分析甘草叶片的渗透调节物质及蔗糖代谢相关酶[蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶合成方向(Ss+)、蔗糖合成酶分解方向(Ss-)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(AI)、淀粉磷酸化酶(SP)]活性的变化,以探讨甘草的渗透调节特性以及糖分调节的酶学机制,揭示甘草对干旱胁迫的响应机理。结果显示:(1)随着干旱胁迫程度的加剧,甘草叶片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量呈逐渐增加的趋势,束缚水/自由水的比值呈先增加后降低的趋势。(2)随着干旱胁迫程度的加剧,甘草叶片蔗糖、葡萄糖、果糖含量均呈先升高后降低的趋势,但不同胁迫强度出现峰值的时间不同;其中在CK和LS干旱胁迫时蔗糖含量淀粉含量葡萄糖含量果糖含量,在MS和SS干旱胁迫时淀粉含量葡萄糖含量蔗糖含量果糖含量,表明随着干旱程度的增加,甘草叶片中蔗糖转化成了淀粉。(3)随着干旱胁迫程度的加重,甘草叶片的SPS活性呈先升高后降低的趋势,Ss活性和Inv(蔗糖转化酶)活性呈逐渐升高的趋势,SP活性呈逐渐降低的趋势;各胁迫处理的Ss+活性与CK差异不显著,而Ss-活性与CK差异显著,并且Ss-活性在各胁迫处理下远大于Ss+活性,表明甘草叶片Ss-活性在蔗糖代谢过程中占主导作用。(4)相关分析结果显示,在LS中,NI与蔗糖呈负相关关系,Ss-与淀粉呈显著正相关关系、与蔗糖呈负相关关系;在MS中,蔗糖和葡萄糖与SPS、Ss+、Ss-、NI和AI均呈正相关关系,与SP呈负相关关系;在SS中,SP和NI与蔗糖呈正相关关系,而与淀粉呈负相关关系;表明在轻度干旱处理下,Ss参加了蔗糖的分解,继而合成淀粉;在中度和重度干旱条件下,SP主要催化淀粉的分解来增加蔗糖含量以此平衡蔗糖代谢。     

外源水杨酸对氯化钠胁迫下番茄幼苗糖代谢的影响

采用营养液水培法,用100、300和500 mg·L^-1不同浓度的水杨酸（SA）处理‘辽园多丽’番茄幼苗,测定在NaCl胁迫下番茄幼苗叶片果糖、葡萄糖、蔗糖含量和蔗谢代谢相关酶活性（酸性转化酶AI、中性转化酶NI、蔗糖磷酸合成酶SPS、蔗糖合成酶活性SS）的变化.结果表明：SA处理叶片可以维持或提高NaCl胁迫条件下番茄幼苗叶片果糖、葡萄糖含量及AI、NI、SPS和SS活性,其最高值分别比单纯NaCl处理植株增加30.0%、31.1%、24.7%、27.9%、22.0%和24.5%;但对NaCl胁迫条件下番茄幼苗叶片蔗糖含量的影响不大.表明水杨酸可以通过提高NaCl胁迫下番茄叶片转化酶活性来提高番茄叶片果糖和葡萄糖含量,从而缓解NaCl胁迫对番茄的伤害,其中以500 mg·L^-1的SA处理效果较理想.     

钙对NaCl胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物代谢的影响

以‘克新一号’马铃薯品种为试验材料,采用组织培养方法,研究了0、5、10、15、20mmol·L-1 CaCl2对0、25、50、75mmol·L-1 NaCl胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物含量及相关酶活性的影响。结果表明,(1)随着NaCl胁迫浓度的增加,马铃薯脱毒苗叶片淀粉含量、蔗糖含量、葡萄糖含量、果糖含量以及可溶性总糖含量逐渐下降,蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性明显降低,中性转化酶(NI)和酸性转化酶(AI)活性先升高后降低。(2)在NaCl胁迫下,添加适量CaCl2能显著增加淀粉含量、蔗糖含量、葡萄糖含量和可溶性总糖含量,显著降低NI和AI活性,有效缓解盐胁迫对SS和SPS的抑制作用。(3)蔗糖含量与AI存在负相关关系、与NI存在极显著负相关关系、与SPS以及SS存在极显著正相关关系。研究表明,外源施钙可调节马铃薯苗的酶活性变化,改善盐胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物代谢方向,增强植株碳素合成作用和渗透调节能力,减轻盐害。     

套袋梨贮藏过程中糖代谢及相关酶活性变化特征

以‘翠冠’梨为材料,研究了套双层遮光纸袋梨果实贮藏过程中蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇及糖代谢中酶活性的变化规律。结果表明,贮藏套袋梨果实中果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖含量都低于未套袋对照;套袋梨果实中山梨醇脱氢酶活性在贮藏的前5d都低于对照,贮藏10d后活性均高于对照,且与山梨醇含量呈现极显著正相关;贮藏套袋梨果实中蔗糖磷酸合酶(SPS)及蔗糖合酶(SS)分解和合成方向活性都是前期低于对照,贮藏后期都高于对照,且蔗糖含量与蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶(分解方向)活性都呈显著正相关;贮藏的套袋梨果实和对照中的山梨醇含量与果糖含量均呈极显著负相关,蔗糖含量与葡萄糖含量呈极显著负相关,即在贮藏过程中山梨醇可能转化为果糖,而蔗糖则转化成葡萄糖。     

套袋对梨果实发育过程中糖组分及其相关酶活性的影响

以翠冠和黄金梨为试材,测定套袋和未套袋(对照)梨果实发育时期果实中蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇含量以及蔗糖代谢相关酶酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖组分积累与酶活性的关系进行了分析.结果表明:(1)两梨品种套袋果实在发育过程中蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨醇和糖代谢相关酶活性变化趋势与对照基本一致,套袋果实糖含量均低于对照但差异不显著,而各相关酶活性在两类果实间差异表现各异.(2)在梨果实发育早期,果实中以分解酶类为主,糖分积累低;发育后期以合成酶类为主,糖分积累多.(3)两品种套袋和对照果实AI活性与葡萄糖含量均呈显著或极显著正相关,SS合成方向活性与蔗糖含量均为极显著正相关,且翠冠对照果SPS活性与蔗糖含量呈极显著正相关.可见,套袋通过提高果实发育早期转化酶(Inv)活性,降低果实后期蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)的活性来影响糖分积累,从而影响梨果品质.     

甜瓜幼苗叶片内源一氧化氮和蔗糖代谢对低温胁迫的响应

以低温敏感型甜瓜品种‘XL-1’和耐低温型品种‘红优’为试材,采用6℃低温处理0、1、3、6、12、24h及3d、5d和7d,研究低温胁迫下甜瓜幼苗叶片中NO合成和蔗糖代谢的变化特征。结果表明:(1)低温胁迫能提高甜瓜幼苗叶片中硝酸还原酶(NR)活性,诱导促进NO生成,其中耐低温型甜瓜‘红优’中NO对低温的响应时间更早,变化幅度更大。(2)与对照相比,低温胁迫处理提高了2种甜瓜幼苗叶片中蔗糖、果糖和葡萄糖含量,增加了蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)、酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性,降低了淀粉含量。(3)低温胁迫处理使2种甜瓜叶片中渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸的含量上升。研究发现,低温胁迫通过增加甜瓜体内NO合成酶的活性刺激体内NO合成,通过促进蔗糖代谢相关酶的活性,提高蔗糖、果糖和葡萄糖的含量,从而响应低温胁迫,且低温胁迫诱导的糖分物质积累时间晚于NO的产生时间。     

干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗非结构性碳水化合物代谢对NO的响应

以紫花苜蓿（Medicago sativa）为材料,采用盆栽试验方法,用聚乙二醇（PEG-6000）作为渗透介质模拟干旱胁迫,外源喷施NO供体硝普钠,NO清除剂（carboxy-PTIO,cPTIO）,对紫花苜蓿幼苗叶片、根系中非结构性碳水化合物含量及相关酶活性的变化进行研究,探讨NO对紫花苜蓿耐旱机制的作用。结果表明：外源NO促进了紫花苜蓿叶片中淀粉的分解、根系中淀粉的积累,提高叶片及根系中可溶性糖（蔗糖、果糖和葡萄糖）含量,降低了渗透势,促进细胞吸水,缓解干旱造成的损伤。此外,外源NO能提高干旱胁迫下紫花苜蓿叶片中蔗糖合成酶（SS）、酸性转化酶（AI）和中性转化酶（NI）活性,降低了蔗糖磷酸合成酶（SPS）的活性,提高根系中SS、SPS和转化酶活性,使蔗糖的合成与分解处于高水平的动态平衡,增强了紫花苜蓿的抗旱性。而NO清除剂cPTIO则会不同程度的抑制紫花苜蓿幼苗中非结构性碳水化合物（NSC）及其相关酶活性。因此,NO可以通过调控NSC的代谢响应干旱胁迫,缓解干旱胁迫造成的不利影响,在紫花苜蓿的抗旱中扮演着重要的角色。     

干旱胁迫对宁夏枸杞叶片蔗糖代谢及光合特性的影响

以宁夏枸杞品种‘宁杞1号’为材料,采用防雨棚内盆栽控水法研究了轻度干旱(LD)、中度干旱(MD)、重度干旱(SD)和正常灌水(CK)4种土壤水分条件下枸杞叶片糖分含量、蔗糖代谢酶活性和光合参数的响应规律,为宁夏枸杞在干旱地区高产栽培提供参考依据。结果显示:(1)干旱胁迫降低了枸杞青果期叶片蔗糖和淀粉含量,轻度干旱胁迫可提高枸杞色变期叶片果糖和蔗糖含量,而成熟期叶片淀粉含量则随着干旱加重而升高。(2)干旱胁迫降低了青果期枸杞叶片中性转化酶(NI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)的活性,降低了色变期和成熟期叶片酸性转化酶(AI)和SS的活性,但提高了色变期和成熟期叶片NI的活性。(3)随着干旱胁迫的加剧,叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)呈降低趋势,瞬时水分利用率(WUE)呈现:LD>CK>SD>MD的变化趋势。研究认为,轻度干旱胁迫能促进宁夏枸杞成熟期叶片蔗糖积累和水分利用率提高,有利于更多光合同化物输送到果实中。     

嫁接的西瓜果实发育过程中叶和果实蔗糖代谢的一些特性

嫁接瓜果实发育过程中,叶内蔗糖含量和干物质积累显著高于自根瓜,自根瓜和嫁接瓜的叶中蔗糖含量与酸性转化酶（AI）、蔗糖磷酸合酶（SPS）活性均呈显著正相关;嫁接瓜果实中蔗糖含量显著低于自根瓜,SPS活性和果实中糖分的跨液泡膜运输能力亦较自根瓜低;自根瓜和嫁接瓜叶的干物质积累与叶中AI和SPS活性、果实AI活性呈显著负相关,与液泡膜H^＋-ATPase活性呈显著正相关。     

Stress response

Global Ecology in Human Perspective by C.H. Southwick Oxford University Press, 1996. ￡16.50 hbk (xxi +392 pages) ISBN 0 19 509867 6 Ecology: A Bridge Between Science and Society by E.P. Odum Sinauer Associates, 1997. ￡17.95 pbk (xiv +330 pages) ISBN 0 87893 630 0.