碳源對黃瓜愈傷組織糖代謝相關酶的調控.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行的時間長，在此期間合理調控源庫關系是取得高產優(yōu)質的關鍵。水蘇糖是黃瓜同化物長距離運輸?shù)闹饕问?，與蔗糖運輸型植物相比，黃瓜同化物代謝涉及到一些不同的糖和酶。蔗糖非發(fā)酵相關蛋白激酶1(SnRK1)是調節(jié)植物對源庫水平作出反應的重要糖信號分子。目前，關于黃瓜源庫器官中糖代謝相關酶對饑餓脅迫及不同源庫水平如何作出響應還鮮有研究。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、糖代謝相關酶mRNA表達水平和活性的影響，以期為植株水平的研究提供前期數(shù)據(jù)，為改進黃瓜逆境栽培和源庫調控技術提供依據(jù)。所得結果如下:
　　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。當分別轉移入蔗糖、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)表達水平和酶活性均顯著降低。堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ mRNA表達水平顯著升高，可能堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ是饑餓脅迫條件下負責分解多糖類供機體生存的關

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)等水蘇糖合成相關酶mRNA表達水平顯著下降，表明植物體在自身同化物供應不足條件下，抑制合成代謝。
　　3、將黃瓜愈傷組織轉移入蔗糖碳源中，蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)表達水平和酶活性升高。半乳糖激酶(GK)、UDP-半乳糖焦磷酸化酶(UGPase) mRNA表達水平和酶活性均降低，可能產物蔗糖含量較高對GK和UGPase表達和活性有抑制作

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表達也顯著升高，可能α-半乳糖苷酶參與蔗糖信號分子相關的調控網絡。
　　將黃瓜愈傷組織轉移入水蘇糖碳源中，GK mRNA表達水平和活性呈下降趨勢，具體調控機制有待進一步研究。堿性α-半乳糖苷酶Ⅰ mRNA表達水平顯著升高，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)揮關鍵作用。
　　將黃瓜愈傷組織轉移入半乳糖碳源中，AGPasemRNA表達水平和活性降低，酸性α-半乳糖苷酶Ⅱ mRNA表達顯著升高，具體調控機制還有待進一步研究，但是可以為半乳糖和其它代謝途徑的研究提供參考。
　　4、研究結果表明黃瓜愈傷組織在饑餓脅迫條件下SnRK1 mRNA表達降低，可能與水蘇糖運輸型植物代謝途徑較復雜有關，還有待進一步研究