高淀粉马铃薯淀粉合成相关酶及基因在钾调控下的差异

作     者：王金明 

作者单位：东北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石瑛

授予年度：2016年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：马铃薯 淀粉 淀粉合成相关酶 相关基因 钾营养机制 

摘      要：马铃薯是一种重要的、营养全面的粮食作物,同时,也是一种兼具多种用途的经济作物。马铃薯淀粉作为马铃薯块茎的主要贮藏物质,其品质优异,具有其他天然植物淀粉不可替代的独特功能。马铃薯淀粉及其衍生产品被广泛应用于人们的日常生产和生活中,尤其在食品加工行业中发挥着重要的作用。黑龙江省是我国马铃薯淀粉加工原料薯生产的优势区域,区域内分布有较多的淀粉加工企业,具有极大的原料薯需求。本研究以本地区近年选育的高淀粉马铃薯品种东农310和克新22号为试验材料,研究钾肥用量对不同品种淀粉合成的影响。测定了不同时期叶片与块茎淀粉合成相关酶活性,对块茎淀粉合成相关酶中的关键基因进行定量分析,初步揭示钾肥影响高淀粉马铃薯品种淀粉积累的酶学和分子机制;测定了不同时期块茎内总淀粉含量及直链淀粉含量,在收获时测定了块茎的产量、商品薯率以及淀粉产量,初步探明高淀粉马铃薯品种钾营养机制,为本地区高淀粉马铃薯的品种选育和优质栽培调控提供基础数据。本试验主要研究结果如下:(1)块茎的总淀粉含量在供试品种间差异未达显著水平,但K处理间的差异极显著。随着钾肥用量的增加,东农310和克新22号的总淀粉含量均呈增大趋势,都在K225处理达到最大值,分别为17.03%和16.79%。直链淀粉含量则在品种和处理间均表现出极显著差异,随着钾肥用量的增加而增高;东农310的K150处理直链淀粉含量达最大值,为23.72%,克新22号的K225处理达最大值,为23.28%。可见钾肥的施用对淀粉组分的影响明显。(2)随着生育期的推进,不同处理下东农310和克新22号叶片与块茎的AGPase、GBSS酶和SSS酶活性均呈单峰曲线变化;而SBE酶在叶片与块茎中的变化趋势略有不同,叶片中呈逐渐增加的趋势,块茎中则呈单峰曲线。钾肥处理下,同一品种不同器官和不同品种同一器官中各淀粉合成相关酶在同一时期的酶活性均略有不同。在马铃薯块茎淀粉合成积累的中后期,东农310和克新22号同期的叶片与块茎中淀粉合成相关酶活性随着钾肥用量的增加而增大。(3)东农310和克新22号块茎淀粉合成相关酶关键基因表达量峰值出现的时间与各酶酶活性峰值出现的时间一致,表明各基因的表达发生在块茎淀粉合成代谢的转录水平上。在块茎淀粉合成积累的中后期,两品种K225处理的块茎中基因表达量峰值均大于K150处理。(4)随着生育进程的推进,东农310和克新22号块茎中AGPase与淀粉及其组分含量间均无相关性;SBE与总淀粉积累呈正相关;东农310和克新22号块茎中AGPase与GBSS、SSS均呈正相关;表明在淀粉合成积累过程中各淀粉合成相关酶呈相互协同作用;东农310各酶与相对应的基因之间呈正相关,表明东农310各酶活性的高低与试验所用基因的表达有密切关系。(5)马铃薯块茎产量随着钾肥用量的不同而有所不同。随着钾肥用量的增加,2个品种块茎产量均呈由低到高再降低的变化趋势。东农310和克新22号在K150处理下的产量和淀粉产量均最高,显著高于其他处理,产量分别达1407kg/667m2和1359kg/667m2,淀粉产量分别达235.5kg/667m2和226.5kg/667m2。初步确定本地种植高淀粉马铃薯品种的适宜钾肥用量为150 kg/hm2。