碳源對黃瓜愈傷組織糖代謝相關(guān)酶的調(diào)控.pdf

1、黃瓜是全球廣泛栽培的重要蔬菜，不適環(huán)境下常因同化物供應(yīng)不足遭遇饑餓脅迫。黃瓜栽培過程中營養(yǎng)生長與生殖生長同時進(jìn)行的時間長，在此期間合理調(diào)控源庫關(guān)系是取得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵。水蘇糖是黃瓜同化物長距離運(yùn)輸?shù)闹饕问?，與蔗糖運(yùn)輸型植物相比，黃瓜同化物代謝涉及到一些不同的糖和酶。蔗糖非發(fā)酵相關(guān)蛋白激酶1(SnRK1)是調(diào)節(jié)植物對源庫水平作出反應(yīng)的重要糖信號分子。目前，關(guān)于黃瓜源庫器官中糖代謝相關(guān)酶對饑餓脅迫及不同源庫水平如何作出響應(yīng)還鮮有研究。為此

2、，本文以黃瓜愈傷組織作為實驗材料，用無糖培養(yǎng)基模擬“饑餓”脅迫，以在培養(yǎng)基中加入蔗糖、水蘇糖、棉子糖和半乳糖模擬不同的源庫水平，研究上述處理對黃瓜愈傷組織可溶性糖含量、糖代謝相關(guān)酶mRNA表達(dá)水平和活性的影響，以期為植株水平的研究提供前期數(shù)據(jù)，為改進(jìn)黃瓜逆境栽培和源庫調(diào)控技術(shù)提供依據(jù)。所得結(jié)果如下:
　　1、生長于以蔗糖為碳源的MS培養(yǎng)基中的黃瓜愈傷組織主要含有蔗糖、葡萄糖和果糖，水蘇糖和棉子糖含量很低。將愈傷組織轉(zhuǎn)移入無糖培養(yǎng)基

3、中模擬“饑餓”脅迫時，各種可溶性糖含量呈逐漸降低趨勢。當(dāng)分別轉(zhuǎn)移入蔗糖、水蘇糖、棉子糖和半乳糖等碳源中后，愈傷組織中這4種糖含量分別顯著升高，表明愈傷組織可從培養(yǎng)基中吸收上述4種糖。
　　2、黃瓜愈傷組織在饑餓脅迫條件下，隨著可溶性糖含量的降低，蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)表達(dá)水平和酶活性均顯著降低。堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ mRNA表達(dá)水平顯著升高，可能堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ是饑餓脅迫條件下負(fù)責(zé)分解多糖類供機(jī)體生存的關(guān)

4、鍵酶。肌醇半乳糖苷酶(GolS)、棉子糖合成酶(RS)和水蘇糖合成酶(STS)等水蘇糖合成相關(guān)酶mRNA表達(dá)水平顯著下降，表明植物體在自身同化物供應(yīng)不足條件下，抑制合成代謝。
　　3、將黃瓜愈傷組織轉(zhuǎn)移入蔗糖碳源中，蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)表達(dá)水平和酶活性升高。半乳糖激酶(GK)、UDP-半乳糖焦磷酸化酶(UGPase) mRNA表達(dá)水平和酶活性均降低，可能產(chǎn)物蔗糖含量較高對GK和UGPase表達(dá)和活性有抑制作

5、用。酸性α-半乳糖苷酶Ⅲ、堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ和α-半乳糖苷酶Ⅲ mRNA表達(dá)也顯著升高，可能α-半乳糖苷酶參與蔗糖信號分子相關(guān)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
　　將黃瓜愈傷組織轉(zhuǎn)移入水蘇糖碳源中，GK mRNA表達(dá)水平和活性呈下降趨勢，具體調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步研究。堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ mRNA表達(dá)水平顯著升高，表明堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ可能發(fā)揮分解水蘇糖的作用。
　　將黃瓜愈傷組織轉(zhuǎn)移入棉子糖碳源中，堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ和堿性α-半乳糖苷酶Ⅱ

6、mRNA表達(dá)水平顯著升高，表明這兩種形式α-半乳糖苷酶可能在棉子糖分解過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
　　將黃瓜愈傷組織轉(zhuǎn)移入半乳糖碳源中，AGPasemRNA表達(dá)水平和活性降低，酸性α-半乳糖苷酶Ⅱ mRNA表達(dá)顯著升高，具體調(diào)控機(jī)制還有待進(jìn)一步研究，但是可以為半乳糖和其它代謝途徑的研究提供參考。
　　4、研究結(jié)果表明黃瓜愈傷組織在饑餓脅迫條件下SnRK1 mRNA表達(dá)降低，可能與水蘇糖運(yùn)輸型植物代謝途徑較復(fù)雜有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究