昼间亚高温对番茄蔗糖代谢及其相关酶基因表达的影响

摘要

蔗糖是众多植物的光合运转糖，多数植物器官从叶片中最先得到的光合产物就是蔗糖，因此，研究清楚蔗糖在植物各器官中的代谢、特别是研究清楚逆境条件下蔗糖在植物各器官中的代谢，对于调控逆境条件下植物生长、果实发育及果实品质形成具有重要意义。番茄在温室长季节栽培中常会遇到昼间高温而夜间适温的状况，从而影响番茄生长发育、产量及品质，为此，本研究利用人工气候室模拟亚高温环境，研究昼间亚高温对不同生育期番茄叶片及果实蔗糖代谢及其基因表达的影响，从而进一步探讨亚高温环境下番茄蔗糖代谢变化的机理。主要结果如下： 1．通过对比成株期和苗期番茄叶片糖含量的日变化规律，明确了成株期与苗期番茄有相似的糖积累模式：进入昼间生长状态后葡萄糖、果糖、蔗糖开始迅速积累，出现峰值，而后含量逐渐下降，前半夜时含量达到最大，次日凌晨又降低到前一天的水平。但成株期叶片在光照后6h，才检测到蔗糖含量。 2．番茄幼苗在亚高温处理期间，叶中葡萄糖、果糖含量下降，蔗糖含量升高，经过一夜的适温恢复葡萄糖、果糖都恢复到对照水平，而蔗糖含量仍显著高于对照；高温处理后成株期叶片葡萄糖、果糖、蔗糖含量都升高，且经过～夜的适温恢复后都恢复到对照水平。 3．明确了番茄幼苗期叶片蔗糖代谢相关酶都有明显的昼夜节律性变化，其中转化酶、蔗糖合成酶都是昼间活性低，夜间活性高，蔗糖磷酸合成酶进入夜间时酶活性迅速升高。亚高温处理后没有改变转化酶和蔗糖合成酶的日变化规律，蔗糖磷酸合成酶峰值推后3h出现；成株期番茄叶片中转化酶没有明显的昼夜节律性变化，最大和最小峰值差异较小，而蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶都是在昼间活性逐渐升高，前半夜活性达到最大。 4．明确了亚高温处理后苗期番茄叶片转化酶活性降低，处理期间蔗糖合成酶对高温不敏感，蔗糖磷酸合成酶在处理期间酶活性先升高后降低。成株期叶片亚高温处理后蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶峰值提前出现，并且酶活性升高而转化酶活性降低。 5．明确了绿熟期和成熟期番茄果实有相同的己糖积累模式：昼间己糖含量逐渐积累，傍晚时含量达到最大，次日凌晨又降低到前一天的水平；但是成熟番茄己糖的积累和代谢速度高于绿熟期番茄；两个时期果实蔗糖含量的日变化规律与己糖变化规律相似；但成熟果实中蔗糖含量，蔗糖合成能力较小。亚高温处理后两个时期果实中己糖、蔗糖含量都升高。 6．明确了绿熟期和成熟果实蔗糖代谢相关酶活性的日变化规律不同，绿熟期番茄蔗糖代谢相关酶有较明显的节律性变化，三种蔗糖代谢相关酶都是在昼间活性开始升高，傍晚时活性降到最低；成熟番茄果实蔗糖代谢相关酶活性没有明显的峰高值和峰谷值。 7．明确了绿熟期和成熟期番茄果实中转化酶对高温的响应不同，绿熟期番茄果实遇到高温后转化酶活性降低，而成熟番茄酶活性升高；明确了绿熟期番茄果实中蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶对高温不敏感，但处理后日变化的最大峰值增大：亚高温处理后，成熟番茄果实中蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性升高，经过一夜的适温恢复，都恢复到对照水平。 8．通过对绿熟期番茄进行不同天数的昼间亚高温处理，发现3d的高温处理就可以使中果肉中的葡萄糖、果糖含量降低，而心室隔壁和胶质胎座中的己糖含量在处理后6d才发生变化；无论果实的哪个部位高温处理后蔗糖含量都升高。 9．亚高温处理后番茄果实不同部位的转化酶活性降低，蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶在不同部位对高温的反应不同，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；胶质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．绿熟期和成熟期番茄转化酶基因对高温的反应不同，高温处理后绿熟期番茄转化酶基因表达明显减弱，并且酶活性的昼夜变化与转化酶基因表达情况一致，绿熟期番茄转化酶活性的下降可能是由基因表达减弱引起的;高温处理后成熟番茄果实基因表达几乎没有影响；无论是处理还是对照果实中都没有检测到蔗糖合成酶基因的表达，所以蔗糖合成酶活性的变化，不是由于基因表达改变造成的。 11．明确了果实成熟过程中，高温处理后果实各部位中的酸性转化酶基因表达减弱，处理3d在恢复的过程中mRNA含量又恢复到对照水平；处理6d、处理9d在恢复过程中仍未检测到mRNA含量；所以酸性转化酶活性的下降可能是由于转化酶基因表达减弱引起的。

目录

声明

摘要

前言

第一章昼间亚高温对番茄不同叶龄叶片和不同成熟度果实中糖积累的影响

第一节昼间亚高温对番茄不同叶龄叶片糖积累日变化的影响

第二节昼间亚高温对番茄不同成熟度果实糖积累日变化的影响

第三节昼间亚高温对番茄不同成熟度果实各部位糖积累的影响

本章讨论

第二章昼间亚高温对番茄不同叶龄叶片和不同成熟度果实中蔗糖代谢相关酶活性影响

第一节昼间亚高温对番茄不同叶龄叶片蔗糖代谢相关酶活性日变化的影响

第二节昼间亚高温对番茄不同成熟度果实蔗糖代谢相关酶活性日变化的影响

第三节昼间亚高温对番茄不同成熟度果实各部位蔗糖代谢相关酶活性的影响

本章讨论

第三章昼间亚高温对番茄成株期叶片和不同成熟度果实中蔗糖代谢相关酶基因表达的影响

第一节蔗糖代谢相关酶基因探针的检测

第二节昼间亚高温对番茄成株期叶片和不同成熟度果实中蔗糖代谢相关酶基因表达的影响

本章讨论

总结

参考文献

致谢

附录