四种双糖调控的马铃薯离体块茎形态建成和碳水化合物积累

发布时间：2020-04-12 08:50

【摘要】：马铃薯(Solanum tuberosum L.)块茎发育过程对其产量和品质有重要影响。块茎的形成和发育是一个连续又复杂的过程,受到多种因素的调控。糖类物质不仅为马铃薯块茎的形成和发育提供能源物质,而且还作为一种信号分子调节离体块茎的形成与发育。研究不同双糖作用下马铃薯离体块茎的发育过程,对揭示四种双糖在马铃薯块茎形成过程的调控作用具有重要意义。本研究以马铃薯四倍体栽培品种“大西洋”幼苗形成的匍匐茎为实验材料,通过添加不同浓度的蔗糖、海藻糖、麦芽糖和乳糖,明确在四种双糖作用下对马铃薯离体块茎的表型、碳水化合物和蔗糖代谢的相关酶活性的影响,从生理水平上揭示双糖对马铃薯离体块茎形成和发育的影响。取得以下结果:1.四种双糖调节离体块茎的形态变化。当蔗糖、麦芽糖和乳糖的浓度在0.05mol/L至0.25 mol/L时,匍匐茎的结薯率、块茎的干鲜重和直径增加显著大于对照,0.25 mol/L时,匍匐茎的结薯率、块茎的干鲜重和直径均达到最大值,块茎发育起始时间最短;浓度在0.30 mol/L至0.40 mol/L时,与0.25 mol/L浓度相比,匍匐茎的结薯率、块茎的干鲜重和直径减小,但均大于对照;海藻糖的浓度在0.05 mol/L至0.20 mol/L时,匍匐茎的结薯率、块茎的干鲜重和直径增加显著大于对照,海藻糖浓度为0.20 mol/L时,匍匐茎的结薯率、块茎的干鲜重和直径均达到最大值,块茎发育起始时间最短;海藻糖的浓度在0.25 mol/L至0.40 mol/L时,与0.20 mol/L浓度相比,匍匐茎的结薯率、块茎的干鲜重和直径减小,在海藻糖浓度大于0.30 mol/L时,完全抑制匍匐茎顶端的膨大。与其他双糖相比,蔗糖调节离体块茎的形态效果最好。2.四种双糖对离体块茎中碳水化合物的调控。当蔗糖、麦芽糖和乳糖的浓度在0.05 mol/L至0.25 mol/L时,蔗糖和淀粉含量逐渐增加,0.25 mol/L时,蔗糖和淀粉含量最高,浓度在0.30 mol/L至0.40 mol/L时,与0.25 mol/L浓度相比,蔗糖和淀粉含量减少;果糖含量随着麦芽糖和乳糖的升高而升高;葡萄糖的含量随着麦芽糖的升高而升高,在乳糖的浓度为0.25 mol/L时,葡萄糖含量达到最大;在蔗糖的浓度为0.25 mol/L时,果糖和葡萄糖达到最小,显著低于对照组;海藻糖浓度为0.20 mol/L时,葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉含量均为最大值。3.四种双糖对离体块茎中蔗糖代谢的相关酶的响应。当蔗糖、麦芽糖和乳糖的浓度在0.05 mol/L至0.25 mol/L时,蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)活性逐渐增加,0.25 mol/L时,SPS活性最高分别是904.39、945.74和834.63μg/min/g FW,浓度在0.30 mol/L至0.40 mol/L时,与0.25 mol/L浓度相比,SPS活性减少;可溶性酸性转化酶(Soluble acid invertase,S-AI)活性在蔗糖和麦芽糖浓度为0.25 mol/L时达到最低为3.19和17.13μg/min/g FW;蔗糖合成酶(分解方向;Sucrose synthase,SS-I)的活性在蔗糖和麦芽糖浓度为0.25 mol/L时达到最低为89.63和92.88μg/min/g FW。乳糖浓度为0.25 mol/L时,S-AI的活性最低为38.13μg/min/g FW,而SS-I的活性最高为194.27μg/min/g FW。海藻糖的浓度为0.20 mol/L时,SPS、S-AI和SS-I的酶活性均达到最高,分别是824.29、79.46和224.37μg/min/g FW。4.蔗糖磷酸合成酶活性的变化趋势与块茎中蔗糖含量的变化趋势基本一致。四种双糖通过调节蔗糖代谢相关酶的活性,催化还原糖、蔗糖和淀粉之间的合成与分解,维持块茎中碳的平衡,促进马铃薯离体块茎的形成和发育,使得块茎的形态发生改变。
【图文】：

匍匐茎的结薯率、块茎的直径、鲜重和干重均逐渐减小，但是与相比仍是增大（图 2-2A、B、C、D）。在 0.05 mol/LSuc 处理下匍匐茎第 21始膨大，，块茎发育起始时间推迟，随着 Suc 的浓度逐渐增大，块茎发育的起间呈现先减小后逐渐增加的趋势，但是差异不明显（图 2-1 E）。Suc 可以诱匐茎结薯，以 0 mol/LSuc 处理作为对照，0.25 mol/LSuc 为最佳诱导浓度，0.ol/L Suc 处理是开始抑制浓度，0.40 mol/L Suc 处理没有完全抑制。.3.1.2 离体块茎形态指标的相关性分析不同浓度的 Suc 处理后离体块茎的形态指标相关性分析表明，Suc 浓度在ol/L 至 0.25 mol/L 时，Suc 浓度与匍匐茎结薯率、块茎的直径呈极显著正相关离体块茎鲜重、干重呈显著正相关，但与块茎发育起始时间呈显著负相关。S浓度在 0.30 mol/L 至 0.40 mol/L 时，Suc 的浓度与离体块茎鲜重、干重呈极负相关，与匍匐茎结薯率、块茎的直径呈显著负相关，但与块茎发育起始时显著正相关（表 2-2）。

匐茎结薯率、块茎的直径、鲜重、干重均逐渐减小，但是与对照相比仍是增大re 浓度为 0.35 mol/L 和 0.40 mol/L 时，完全抑制块茎的形成（图 2-6 A、B、C）。随着 Tre 的浓度逐渐增大，块茎发育的起始时间逐渐提前，但是 Tre 浓度等于 0.30 mol/L 时，培养 40 天后，仍没有块茎的形成（图 2-6 E）。Tre 可以匍匐茎结薯，以 0 mol/L Tre 处理作为对照，0.20 mol/L Tre 为最佳诱导浓度.25 mol/L Tre 处理是开始抑制浓度，0.30 mol/L Tre 处理为完全抑制浓度。.3.3.2 离体块茎形态指标的相关性分析不同浓度的 Tre 处理后离体块茎的形态指标相关性分析表明，Tre 浓度在ol/L 至 0.20 mol/L 时，Tre 浓度与离体块茎鲜重、干重呈极显著正相关，与茎结薯率、块茎的直径呈显著正相关，但与块茎发育起始时间呈显著负相关re 的浓度在 0.25 mol/L 至 0.40 mol/L 时，Tre 的浓度与离体块茎鲜重、干重和呈极显著负相关，与匍匐茎结薯率呈显著负相关，但与块茎发育起始时间呈正相关（表 2-3）。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S532

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