柑橘果实糖酸代谢与镁的关系及其机制
发布时间：2021-07-15 00:18
糖酸是决定柑橘果实内在品质的重要指标,其在果实发育过程中的累积受多种因素调节。矿质养分通过参与光合作用、平衡细胞内稳态、调节蛋白质和代谢产物合成与转运、构成细胞骨架及酶辅助因子等过程对果实糖酸的累积过程发挥作用。虽然研究证明缺镁（Mg）抑制多种作物蔗糖在叶片韧皮部上的装载而导致叶片蔗糖累积、Mg与叶片蔗糖呈负相关关系而与氨基酸呈正相关关系,但有关Mg调节果实糖酸的结果并不一致,且停留在对果实成熟期品质的影响上,对Mg调节果实主要糖酸组分代谢与转运的机制尚不清楚。本研究首先利用华中农业大学校内柑橘种质资源圃不同品种柑橘为试验材料,分析明确与果实主要糖酸组分显著相关的营养元素特别是Mg;采用田间试验,一方面分析高低糖酸累积品种柑橘果实糖酸与Mg累积特性及Mg可能参与代谢路径,另一方面揭示不同水平Mg肥对柑橘果实糖酸代谢的影响及其机制;采用水培试验,进一步分析明确不同类作物果实（番茄）糖酸与Mg的关系,以阐明Mg对果实糖酸组分累积的调节作用及机制,为我国缺Mg柑橘园科学施用Mg肥、改善果实品质提供理论依据。获得的主要结果如下:1. 同一柑橘种质资源圃的6个不同品种柑橘果实成熟期品质及养分含量...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
源叶中的蔗糖合成和韧皮部装载（Ruan2014）
华中农业大学2020届博士研究生学位论文41.2.1.2果实累积糖的主要形式蔗糖既是大多数植物从自养型“源”-叶片向非自养型器官“库”-根系、花、果实和种子等运输光合产物的主要形式，也是许多果实累积糖的主要形式（BiancoandRieger1999）。蔗糖在韧皮部库器官中卸载时被酶催化降解为己糖，为库器官生长发育提供反应底物与能量，比如发育中的种子、果实、根系、块茎以及棉花纤维，以满足库器官生长发育需求（Ruan2014）。尽管蔗糖最初来源于叶片，但也可以在库器官中再合成，即蔗糖经韧皮部质外体途径卸载过程中，被细胞壁转化酶分解为葡萄糖和果糖，此时蔗糖的储存以及细胞内转运就需要以葡萄糖和果糖为底物在酶的催化作用下再合成（Ruan2014）。1.2.1.3蔗糖合成与分解关键酶与蔗糖代谢相关的酶类型主要包括以下3种：蔗糖转化酶（Inv）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS），反应过程如下：图1.2库组织中的蔗糖卸载、转运和代谢（Ruan2014）Fig.1.2Sucroseunloading,transportandmetabolisminsinktissues
柑橘果实糖酸代谢与镁的关系及其机制91.2.2植物镁营养1.2.2.1植物体中的镁含量Mg是植物继N、K、Ca之后第四丰富的必需营养元素（KehresandMaguire2002,Farhatetal2016），在植物中的含量约为0.05%-0.70%，正常植物每公斤干物质需要1.5g-3.5gMg以满足诸多生理生化需要（郑重禄2015，Rmheld2012,Grzebisz2009）。植物细胞中总Mg浓度在毫摩尔水平（15mM-25mM），其中小部分代谢活跃的自由态Mg2+储存于细胞质（0.2mM-0.4mM）、叶绿体（10mM-15mM）和线粒体（0.2mM-0.5mM）中，而大部分非活跃束缚态Mg2+位于液泡中（5mM-80mM）（图1.3）（Hermansetal2013）。细胞各部位Mg2+含量因植物种类、细胞类型以及营养、光照等变化而差异巨大，如细胞质中的Mg2+在0.20mM（光照）-0.40mM（黑暗）之间，而参与构成细胞组成的Mg2+受到严格调控。图1.3植物细胞水平镁元素内稳态机制（Hermansetal2013）Fig.1.3AnoverviewofMghomeostasismechanismsattheplantcellularlevel1.2.2.2镁在植物中的重要作用Mg对植物光合作用、酶活化、细胞内稳态、膜结构稳定性、活性氧代谢、核酸代谢和信号转导等生理作用中都发挥重要作用（GerendásandFührs2013,Marcshner2012）。作为占据叶绿素分子中心位置的原子（Beale1999），植物体中20%、叶片中35%的Mg参与叶绿素合成（Marschner2012,CakmakandYazici2010）并在光和系统I（PhotosystemI，PSI）中起捕获光能作用（Hermansetal2005）；叶片韧皮部筛管元件-伴细胞（SE-CC）复合体中的糖浓度显著高于周围叶肉薄壁细胞，糖分子逆浓度梯度跨膜迁移总伴随质子运输，这一过程被称为H+/蔗糖共运输模型，SE-CC
本文编号：3285187
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
源叶中的蔗糖合成和韧皮部装载（Ruan2014）
华中农业大学2020届博士研究生学位论文41.2.1.2果实累积糖的主要形式蔗糖既是大多数植物从自养型“源”-叶片向非自养型器官“库”-根系、花、果实和种子等运输光合产物的主要形式，也是许多果实累积糖的主要形式（BiancoandRieger1999）。蔗糖在韧皮部库器官中卸载时被酶催化降解为己糖，为库器官生长发育提供反应底物与能量，比如发育中的种子、果实、根系、块茎以及棉花纤维，以满足库器官生长发育需求（Ruan2014）。尽管蔗糖最初来源于叶片，但也可以在库器官中再合成，即蔗糖经韧皮部质外体途径卸载过程中，被细胞壁转化酶分解为葡萄糖和果糖，此时蔗糖的储存以及细胞内转运就需要以葡萄糖和果糖为底物在酶的催化作用下再合成（Ruan2014）。1.2.1.3蔗糖合成与分解关键酶与蔗糖代谢相关的酶类型主要包括以下3种：蔗糖转化酶（Inv）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS），反应过程如下：图1.2库组织中的蔗糖卸载、转运和代谢（Ruan2014）Fig.1.2Sucroseunloading,transportandmetabolisminsinktissues
柑橘果实糖酸代谢与镁的关系及其机制91.2.2植物镁营养1.2.2.1植物体中的镁含量Mg是植物继N、K、Ca之后第四丰富的必需营养元素（KehresandMaguire2002,Farhatetal2016），在植物中的含量约为0.05%-0.70%，正常植物每公斤干物质需要1.5g-3.5gMg以满足诸多生理生化需要（郑重禄2015，Rmheld2012,Grzebisz2009）。植物细胞中总Mg浓度在毫摩尔水平（15mM-25mM），其中小部分代谢活跃的自由态Mg2+储存于细胞质（0.2mM-0.4mM）、叶绿体（10mM-15mM）和线粒体（0.2mM-0.5mM）中，而大部分非活跃束缚态Mg2+位于液泡中（5mM-80mM）（图1.3）（Hermansetal2013）。细胞各部位Mg2+含量因植物种类、细胞类型以及营养、光照等变化而差异巨大，如细胞质中的Mg2+在0.20mM（光照）-0.40mM（黑暗）之间，而参与构成细胞组成的Mg2+受到严格调控。图1.3植物细胞水平镁元素内稳态机制（Hermansetal2013）Fig.1.3AnoverviewofMghomeostasismechanismsattheplantcellularlevel1.2.2.2镁在植物中的重要作用Mg对植物光合作用、酶活化、细胞内稳态、膜结构稳定性、活性氧代谢、核酸代谢和信号转导等生理作用中都发挥重要作用（GerendásandFührs2013,Marcshner2012）。作为占据叶绿素分子中心位置的原子（Beale1999），植物体中20%、叶片中35%的Mg参与叶绿素合成（Marschner2012,CakmakandYazici2010）并在光和系统I（PhotosystemI，PSI）中起捕获光能作用（Hermansetal2005）；叶片韧皮部筛管元件-伴细胞（SE-CC）复合体中的糖浓度显著高于周围叶肉薄壁细胞，糖分子逆浓度梯度跨膜迁移总伴随质子运输，这一过程被称为H+/蔗糖共运输模型，SE-CC
本文编号：3285187
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