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灌浆期干旱及复水对冬小麦旗叶蔗糖积累和产量构成的影响

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2011年第6期39卷 68-74,81页

作者：张翠翠邓西平陈炜西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100 中国科学院黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院研究生院北京100039

【目的】研究不同水分协迫处理对不同小麦品种旗叶蔗糖积累及关键酶活性与产量构成的影响。【方法】在盆栽条件下,选用旱地品种长武134、长旱58及水地品种西农9871 3个小麦品种为供试材料,于开花前、后分别给予轻度(LS)、中度(MS)水分... 详细信息

【目的】研究不同水分协迫处理对不同小麦品种旗叶蔗糖积累及关键酶活性与产量构成的影响。【方法】在盆栽条件下,选用旱地品种长武134、长旱58及水地品种西农9871 3个小麦品种为供试材料,于开花前、后分别给予轻度(LS)、中度(MS)水分胁迫处理,研究其对小麦旗叶净光合速率、蔗糖含量、磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性及产量构成因素的影响。【结果】花前轻度和中度胁迫后,灌浆期复水能在一定时间内使旱地品种长武134和长旱58的旗叶净光合速率、SPS活性均有不同程度的提高,胁迫程度越重,补偿效应越明显。花前轻度胁迫后灌浆期复水可使3个供试小麦品种的收获指数显著提高,长旱58、长武134和西农9871的收获指数分别较对照提高14.1%,15.3%和17.1%,且使2个旱地小麦品种的千粒质量较对照有所提高;中度胁迫下3个小麦品种的穗粒数均显著降低。灌浆期水分胁迫处理可有效地诱导旗叶SPS活性上升,提高蔗糖含量,随着水分胁迫程度的加剧,灌浆后期的净光合速率、SPS活性显著降低,且水地品种的下降幅度大于旱地品种;与对照相比,灌浆期中度胁迫使3个小麦品种的千粒质量均显著下降。【结论】灌浆期给予一定程度的水分胁迫及旱后复水,均有利于不同冬小麦品种蔗糖含量、SPS活性及产量的提高,且水分胁迫加剧时,旱地品种受水分胁迫的影响较水地品种小。

关键词：小麦干旱与复水蔗糖积累产量构成小麦灌浆期

遮阴对甜瓜果实蔗糖积累及其代谢酶活性的影响

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2011年第9期39卷 167-173页

作者：安翠香张玉鑫杨世梅陈年来西北师范大学后勤与国有资产管理处甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院甘肃省干旱生境作物学重点实验室甘肃兰州730070 甘肃省农科院蔬菜研究所甘肃兰州730070

【目的】分析光照强度对果型大小不同的甜瓜果实蔗糖积累量及其代谢酶活性的影响,以期更好地理解甜瓜果实糖分积累的内在生理机制。【方法】以"玉金香"、"银帝"、"黄河蜜"3个果型大小不同的甜瓜品种为试材,分析了透光率100%(自然光照,对... 详细信息

【目的】分析光照强度对果型大小不同的甜瓜果实蔗糖积累量及其代谢酶活性的影响,以期更好地理解甜瓜果实糖分积累的内在生理机制。【方法】以"玉金香"、"银帝"、"黄河蜜"3个果型大小不同的甜瓜品种为试材,分析了透光率100%(自然光照,对照)、52%(一层黑色遮阳网遮阴)、26%(一层黑色遮阳网+一层白色防虫网遮阴)3个光照水平,对甜瓜果实蔗糖积累量及其代谢酶(酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS))活性变化的影响。【结果】果实发育初期,蔗糖分解酶(AI,NI)活性较高,蔗糖积累很少;随着果实发育,蔗糖分解酶活性大幅度下降,蔗糖合成酶(SS,SPS)活性逐渐升高;甜瓜果实定个后进入蔗糖快速积累期,蔗糖分解酶活性降到最低。遮阴降低了甜瓜果实蔗糖含量,52%透光率条件下,"黄河蜜"果实的蔗糖含量降幅(21.6%)显著大于"银帝"(10.1%)和"玉金香"(11.5%);26%透光率条件下,"黄河蜜"的蔗糖含量降幅(30.7%)大于"银帝"(25.8%),且二者均显著大于"玉金香"(16.7%)。遮阴对转化酶活性的影响相对较小,主要是降低了蔗糖合成酶(特别是SPS)的活性:透光率52%条件下,"玉金香"和"银帝"SPS活性分别比对照下降了18.7%和20.5%;透光率26%条件下,"银帝"的SPS活性降幅(32.7%)显著大于"玉金香"(26.2%);"黄河蜜"在2个光强水平下SPS活性降幅(30.5%和36.7%)均显著大于"银帝"和"玉金香"。【结论】蔗糖合成酶活性降低是遮阴条件下甜瓜果实蔗糖积累量减少的主要原因,SPS是甜瓜果实蔗糖积累的关键酶;遮阴条件下蔗糖积累量和代谢酶活性降低具有果型依赖性:大果型品种("黄河蜜")>中果型品种("银帝")>小果型品种("玉金香")。

关键词：甜瓜光照强度蔗糖积累蔗糖代谢酶

甘蔗工艺成熟期转化酶及其抑制子与蔗糖积累的相关性研究

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西南农业学报 2015年第4期28卷 1606-1611页

作者：牛俊奇 PhanThiThu 邵敏杨丽涛李杨瑞广西大学农学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广西南宁530005 中国农业科学院甘蔗研究中心、广西农业科学院甘蔗研究所、农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室、广西甘蔗遗传改良重点实验室、广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室广西南宁530007

以工艺成熟期2个甘蔗品种不同节间为材料,分析转化酶及其抑制子与蔗糖积累的关系。结果表明,节间SAI酶活性与节间蔗糖含量负相关,NI在+6节^+31节中酶活性显著低于+1节中酶活性。节间CIN酶活性与节间蔗糖含量正相关,CIN酶活性在GT28中低... 详细信息

以工艺成熟期2个甘蔗品种不同节间为材料,分析转化酶及其抑制子与蔗糖积累的关系。结果表明,节间SAI酶活性与节间蔗糖含量负相关,NI在+6节^+31节中酶活性显著低于+1节中酶活性。节间CIN酶活性与节间蔗糖含量正相关,CIN酶活性在GT28中低于ROC22中酶活性,而So Inv Inh2基因相对表达量在GT28中高于ROC22,相关性分析表明So Inv Inh2基因表达量与CIN酶活性呈显著负相关。基于以上结果,认为在甘蔗工艺成熟期蔗茎SAI和NI酶活性降低有利于蔗糖积累,而节间CIN酶活性提高,可能有利于蔗糖从低浓度节间向高浓度蔗节间的运输。So Inv Inh2基因可能是节间CIN酶活性重要调节因子,能抑制其酶活性。

关键词：甘蔗转化酶转化酶抑制子蔗糖积累相关性分析

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基于转录组学解析甘蔗蔗糖积累的分子机制

基于转录组学解析甘蔗蔗糖积累的分子机制

作者：赵极瀚广西大学

学位级别：硕士

多倍体甘蔗是基因组最复杂的物种之一。全球蔗糖产量的主要来源是现代商业杂交种,解析杂交种高糖积累的因素对蔗糖产业发展具有重要意义。目前可用的甘蔗杂交种参考基因组完整度不高,制约了相关组学研究。现代甘蔗杂交种主要起源于两个... 详细信息

多倍体甘蔗是基因组最复杂的物种之一。全球蔗糖产量的主要来源是现代商业杂交种,解析杂交种高糖积累的因素对蔗糖产业发展具有重要意义。目前可用的甘蔗杂交种参考基因组完整度不高,制约了相关组学研究。现代甘蔗杂交种主要起源于两个甘蔗原始种:热带种和割手密,两者的参考基因组相对完整,有望应用于解析杂交种的组学特征。本研究采用Pac Bio长片段测序技术和RNA-seq短片段测序技术生成转录组数据,组合利用热带种和割手密参考基因组,在等位基因水平引导构建甘蔗杂交种全长转录组数据集,提供了46,416个新基因,263,378个等位基因水平的转录本和139,405个可变剪接事件,对基因结构注释进行了有效的补充。PCR和RT-PCR实验结果验证了部分新基因和可变剪接事件的真实性,证明构建全长转录组结果的准确性。进一步研究显示亚基因组表达偏倚基因未表现组织特异性,同一组织中热带种亚基因组和割手密亚基因组的表达偏倚基因主要在不同的通路中执行功能。割手密亚基因组的部分表达偏倚基因在光合作用、碳固定途径富集,可能是祖先亲本割手密的基因渗入甘蔗杂交种的结果。比较高糖与低糖甘蔗杂交种,筛选与蔗糖积累相关的差异基因。其中差异表达基因反映两者之间存在固碳能力差异和关键酶调控差异,同时差异可变剪接基因反映两者之间存在转录后调控差异。部分差异基因来源于割手密亚基因组,表明割手密亚基因组对于蔗糖积累具有不可忽略的作用。此外,在一些基因模型中,同一基因的等位基因表现不同甚至相反的表达模式,反映了这些等位基因在多倍体甘蔗中存在向新功能的潜在进化。加权共表达网络分析进一步鉴定到与蔗糖积累相关的关键基因,它们分布在光合作用、碳固定、碳代谢通路。本研究的甘蔗全长转录组数据集以网页形式在线公开,用户可通过BLAST功能快速搜索数据库中的目标全长转录本,或者直接下载相关数据文件,该数据库为多倍体甘蔗杂交种提供了更加详细的转录水平的参考信息。

关键词：多倍体甘蔗 PacBio RNA-seq 等位基因可变剪接蔗糖积累

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梨果实蔗糖积累关键基因的克隆与功能研究

梨果实蔗糖积累关键基因的克隆与功能研究

作者：陶鑫南京农业大学

学位级别：硕士

蔗糖是不同品种的梨果实中含量变化差异较大的可溶性糖,也是梨果实风味物质的重要组成部分。因此,解析梨果实蔗糖积累的分子机制,可为改善梨果实品质提供重要的理论基础。本研究主要以‘丰水’梨为材料,克隆了参与梨果实蔗糖积累的蔗糖... 详细信息

蔗糖是不同品种的梨果实中含量变化差异较大的可溶性糖,也是梨果实风味物质的重要组成部分。因此,解析梨果实蔗糖积累的分子机制,可为改善梨果实品质提供重要的理论基础。本研究主要以‘丰水’梨为材料,克隆了参与梨果实蔗糖积累的蔗糖磷酸合成酶基因(Ppy SPS3和Ppy SPS8)、果糖激酶基因(Ppy FRK5)以及相关转录因子(Ppyb ZIP43和Ppy STOP1),并对它们在梨果实蔗糖积累中的生物学功能进行初步研究。主要结果如下:1.在先前的研究中,筛选出了与梨果实蔗糖含量密切相关的7个关键候选基因,分别是FRK、SUS2、SPS3、SPS8、b ZIP、C2H2和ERF。在本研究中,通过分析这7个基因在6个梨品种中不同发育时期的转录水平与蔗糖含量之间的关系,发现几乎所有基因的转录水平都与品种间的蔗糖含量显著相关。组织特异性表达分析显示,Ppy SPS3和Ppy SPS8在‘丰水’梨果实发育前期转录水平较低,而在果实发育后期转录水平急剧上升。相关性分析显示,在‘丰水’梨果实发育过程中,Ppy SPS3和Ppy SPS8的转录水平与蔗糖含量呈显著正相关。氨基酸序列分析显示,两者都包含典型的SPS家族的保守结构域。同时,利用梨果实瞬时过表达和沉默表达技术,发现Ppy SPS3和Ppy SPS8能够通过改变SPS酶活性来影响梨果实中的蔗糖含量,从而确定Ppy SPS3和Ppy SPS8在梨果实蔗糖积累中具有重要作用。2.果糖激酶FRK能够特异性的将果糖磷酸化生成果糖-6-磷酸(F6P),而F6P又是蔗糖合成的主要底物之一。在‘丰水’梨果实发育过程中,发现Ppy FRK5的转录水平与蔗糖含量之间呈显著正相关。氨基酸序列分析显示,Ppy FRK5属于pf KB家族,具有高度保守的pf KB家族特征结构域,同时还含有FRK特有的ATP结合域和糖结合域。亚细胞定位显示,Ppy FRK5定位于细胞质和细胞膜中。在‘丰水’梨果实中瞬时过表达Ppy FRK5,能够显著提升梨果实中蔗糖含量;而沉默表达Ppy FRK5的梨果实中蔗糖含量显著降低。这些结果表明,Ppy FRK5参与了梨果实蔗糖积累过程并在其中起着重要作用。3.为了研究Ppyb ZIP43和Ppy STOP1在梨果实蔗糖积累中的调控作用,分别对它们进行克隆和表达分析。氨基酸序列分析显示,Ppyb ZIP43含有典型的b ZIP保守结构域,属于植物G-box结合类转录因子;Ppy STOP1包含3个zf-C2H2保守结构域,属于C2H2型锌指蛋白转录因子。亚细胞定位显示,Ppyb ZIP43和Ppy STOP1都定位于细胞核中。分别在梨果实中瞬时过表达Ppyb ZIP43和Ppy STOP1,都能够显著提高梨果实中的蔗糖含量。另外,瞬时过表达Ppyb ZIP43,还显著上调了Ppy SPS3和Ppy SPS8的表达。酵母单杂交和双荧光素酶报告基因实验结果证实,Ppyb ZIP43能够结合到Ppy SPS3的启动子上调控其表达。酵母双杂交、双分子荧光互补、荧光素酶片段互补和Pull-down结果显示,Ppyb ZIP43和Ppy STOP1之间存在互作关系。以上这些结果表明,Ppyb ZIP43、Ppy STOP1和Ppy SPS3构成一个调控模块共同参与梨果实蔗糖积累过程。

关键词：梨蔗糖积累蔗糖磷酸合成酶果糖激酶转录调控

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甜菜根中蔗糖积累的生理基础研究

甜菜根中蔗糖积累的生理基础研究

作者：赫磊东北农业大学

学位级别：硕士

本研究以高糖型(甜7)、丰产型(甜8)、标准型(双丰8)甜菜为试验材料,于2008年在东北农业大学试验实习基地进行。从糖积累的基础物质-光合产物运输、分配入手,对蔗糖代谢相关酶与糖积累的关系,不同类型品种甜菜根中蔗糖积累潜力、渗透调... 详细信息

本研究以高糖型(甜7)、丰产型(甜8)、标准型(双丰8)甜菜为试验材料,于2008年在东北农业大学试验实习基地进行。从糖积累的基础物质-光合产物运输、分配入手,对蔗糖代谢相关酶与糖积累的关系,不同类型品种甜菜根中蔗糖积累潜力、渗透调节以及各种栽培措施对根中糖积累的影响机制进行了系统研究,可为甜菜生理学提供基础性资料,为实现甜菜丰产高糖生理选种和科学措施提供理论依据。研究结果表明: (1)甜菜不同部位14C光合产物放射性比活度:叶片>叶柄>根。叶片的光合产物是顺着浓度梯度运到根中去的。在糖分积累期,叶片的光合作用能力仍较强,只是光合产物的运输功能已明显下降,叶片中滞留14C光合产物的放射性比活度仍很大。 (2)甜菜根中蔗糖的积累是蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(AI)和Mg2+-ATP酶共同调控的结果,糖积累关键酶与糖代谢主要产物的含量之间存在密切联系。 (3)DNP、N03-处理后,不同类型品种甜菜根和叶中的Mg2+-ATP酶活性和蔗糖含量均呈现不同程度的降低。 (4)将甜菜根离体圆片浸泡在不同蔗糖溶液中2、4、6小时之后,测定圆片的蔗糖含量。发现不同时期甜菜根积累蔗糖潜力顺序为:叶丛形成期>块根增长期>糖分积累期。甜7和甜8蔗糖含量的变化在苗期二者差异不显著,在块根增长期和糖分积累期差异显著,高糖型品种明显高于丰产型品种。糖的积累潜力与基因型有关,积累强度与生育进程有关。 (5)将800mmol/L甘露醇作为渗透调节物质,加入到蔗糖溶液中,发现甜菜根组织圆片蔗糖的吸收量降低,表明膨压参与载体的调节,还可以调节胞间连丝的通透性,以此来影响糖的运输和积累。 (6)每隔10天摘10个或20个叶片,对甜菜产量及含糖率影响很大。经过处理的品种产量比不摘叶片的减少15-28%和18.42%;含糖率的降低幅度随摘叶片数量的增加而增加,比不摘叶片的减少0.4度和1.5度。 (7)当不施氮时(N0),产量和含糖率都比对照(N120)低;当经N180处理后,产量比对照增加了9.8%,含糖率却比对照低。施氮过多过少都不利于甜菜产糖量的提高。

关键词：甜菜蔗糖积累蔗糖代谢相关酶渗透调节积累潜力

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甘蔗的几个生理生化参数与蔗糖积累的关系

甘蔗糖业 1989年第3期18卷 20-27页

作者：范隆葆广西农学院

本试验以早熟高糖品种粤农76/169.桂糖7号,中晚熟品种 F134和晚熟品种粤糖71/210为材料,研究了甘蔗糖分积累期间一些生理生化参数与糖分积累的关系。结果表明:糖分积累期间,甘蔗+1叶 N、P、K 含量,酸性转化酶、淀粉酶和多酚氧化酶活性... 详细信息

本试验以早熟高糖品种粤农76/169.桂糖7号,中晚熟品种 F134和晚熟品种粤糖71/210为材料,研究了甘蔗糖分积累期间一些生理生化参数与糖分积累的关系。结果表明:糖分积累期间,甘蔗+1叶 N、P、K 含量,酸性转化酶、淀粉酶和多酚氧化酶活性不断下降。此期间早熟高糖品种光合强度和光合产物转移量较大,+1叶 N、K 含量和多酚氧化酶活性较低。工艺成熟期其+1叶含 P 量,酸性转化酶和淀粉酶活性也较低.

关键词：甘蔗生理生化蔗糖积累

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无机磷对叶片淀粉和蔗糖积累的影响

植物生理与分子生物学 1982年第4期 385-391页

作者：张振清夏叔芳中国科学院上海植物生理研究所

C3植物大豆的叶片无机磷含量随年龄增长而降低,淀粉则显著增加。蔗糖积累数量较少,随叶龄增长略有增加。不同浓度Pi处理的大豆植株,在光合不变的情况下,随着叶片中Pi含量的增加,淀粉积累不断减少,蔗糖不断增多。各种年龄的大豆叶片都... 详细信息

C3植物大豆的叶片无机磷含量随年龄增长而降低,淀粉则显著增加。蔗糖积累数量较少,随叶龄增长略有增加。不同浓度Pi处理的大豆植株,在光合不变的情况下,随着叶片中Pi含量的增加,淀粉积累不断减少,蔗糖不断增多。各种年龄的大豆叶片都在含较多Pi时有利于蔗糖合成,不利于淀粉合成。 C4植物玉米经不同浓度Pi处理,叶淀粉与蔗糖的积累都稳定在一定水平上。Pi浓度过高时,积累数量都下降。在C4植物玉米叶组织中,Pi含量的变化不是调节淀粉与庶糖合成的重要因素。在C3植物大豆和C4植物玉米的叶组织中,Pi对淀粉和蔗糖合成的影响是不同的。

关键词：蔗糖积累大豆叶片大豆植株淀粉光合作用速率叶圆片玉米叶蔗糖二糖无机磷

甘蔗蔗糖积累的规律、影响因素及其调控机制的研究进展

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甘蔗糖业 2011年第6期40卷 11-17页

作者：周文灵江永李奇伟卢颖林黄振瑞敖俊华陈迪文黄莹广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室广东广州510316

甘蔗茎中积累高浓度蔗糖,其积累涉及到蔗糖的合成、运输和代谢等生理过程。本文对甘蔗茎中蔗糖积累的规律、影响因素及其调控机制的研究进展进行综述,并对今后研究的方向和路径作出展望。

关键词：甘蔗蔗糖积累影响因素调控