气温升高与干旱对灵武长枣果实糖积累、蔗糖代谢关键酶及相关基因表达的影响

摘要

为探究灵武长枣果实糖积累、蔗糖代谢关键酶及相关基因表达水平对气温升高与干旱的响应,以6年生灵武长枣为试验材料,设置大气环境温度和土壤含水量双因素试验,研究了果实不同成熟期葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉含量及转化酶(AI,NI)、蔗糖合成酶(SS-s,SS-c)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)等关键酶活性变化,并从分子水平分析基因表达特性。结果表明,与自然大气温度(T1)环境相比,升高大气温度(T2)环境下灵武长枣果实的葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉含量及NI、SPS、SS-s活性分别增加0.18%~22.02%、0.97%~21.97%、0.43%~85.30%、5.39%~49.06%、0.60%~28.53%、0.01%~31.21%、0.77%~25.31%;与正常土壤供水条件(D1)相比,中度干旱条件(D2)下,灵武长枣果实的果糖、蔗糖、淀粉含量及NI、SS-c活性平均分别增加44.26%、49.56%、38.20%、56.04%、45.36%;大气温度升高2.0℃左右时,ZjNI基因中ZjNI 1和ZjNI 2分别上调14.25和14.52倍;气温升高伴随重度干旱条件下,ZjSPS基因中ZjSPS 1和ZjSPS 4分别上调24.36和93.70倍;ZjSS基因中ZjSS 1和ZjSS 3分别上调131.29倍和81.38倍。综上所述,干旱条件对灵武长枣果实糖含量和关键酶活性的影响显著;气温升高可减缓中度干旱对糖积累的促进作用,加剧重度干旱对糖积累的抑制作用;气温升高伴随干旱可促使蔗糖代谢关键酶基因表达上调。结果表明,大气温度上升和干旱显著影响灵武长枣果实营养品质。本研究可为宁夏灵武长枣生产实践应对全球气候变化提供理论指导与科技支撑。