鹽脅迫對(duì)菊芋果聚糖代謝的影響及其分子調(diào)控的初步研究.pdf

1、本論文以菊芋品種南芋一號(hào)(NY-1)和青芋二號(hào)(QY-2)為試材，在溫室進(jìn)行土培盆栽試驗(yàn)，研究了兩個(gè)菊芋品種在不同鹽處理下的生長(zhǎng)和生理表現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上選取合適的鹽處理濃度進(jìn)行了全生育期試驗(yàn)，研究了鹽脅迫對(duì)菊芋干物質(zhì)和糖分積累分配的影響;與此同時(shí)，從菊芋中分離克隆了果聚糖外切水解酶基因，并通過(guò)巴斯德畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)初步驗(yàn)證了該基因的功能;并進(jìn)一步研究了鹽脅迫下菊芋果聚糖代謝的相關(guān)基因?qū)}處理的響應(yīng)行為。主要研究結(jié)果如下:
　　 1

2、.較低的土壤鹽分（1 g·kg-1）對(duì)菊芋的生長(zhǎng)影響不顯著，土壤鹽分達(dá)2 g·kg-1以上時(shí)，菊芋生長(zhǎng)明顯受到抑制、葉綠素含量和光合速率下降、葉片中可溶性糖含量增加。NY-1在鹽脅迫下的莖粗較大，生長(zhǎng)表現(xiàn)為“矮壯”，株高相對(duì)生長(zhǎng)速率和生物量降幅較小，在莖、葉中積累了較多的可溶性糖而有較多的干物質(zhì)積累。QY-2在鹽脅迫下植株較高，生長(zhǎng)表現(xiàn)為“高瘦”，通過(guò)維持較高的葉綠素含量和光合速率來(lái)應(yīng)對(duì)鹽脅迫。土壤鹽分為2 g·kg-1時(shí)，NY-1和Q

3、Y-2的生物量分別比對(duì)照減少了48.39％和59.05％;土壤鹽分為3 g·kg-1時(shí)，其生物量降幅分別為65.8％和72.1％。
　　 2.鹽脅迫導(dǎo)致菊芋塊莖的單株產(chǎn)量降低，NY-1和QY-2塊莖干重降幅分別為57.78％和85.61％，塊莖產(chǎn)量的降低是由兩方面原因引起的:一是地上部干物質(zhì)來(lái)源減少和轉(zhuǎn)運(yùn)速率降低，二是塊莖干物質(zhì)積累速率降低。鹽脅迫改變了菊芋干物質(zhì)的分配格局，地上部分配比例增大而塊莖分配比例減小，鹽脅迫對(duì)塊莖的限

4、制作用比地上部更大。鹽處理下塊莖干物質(zhì)積累量和積累速率的降幅都為NY-1＜QY-2。
　　 3.塊莖發(fā)育過(guò)程中，持續(xù)的鹽處理降低了菊芋莖中的總可溶性糖含量，莖中還原糖含量下降幅度較大，但莖中的非還原性糖含量卻有所增加，非還原糖含量的增加可能是鹽脅迫下滲透調(diào)節(jié)的一種表現(xiàn)，但不利于莖中的糖分向地下塊莖轉(zhuǎn)運(yùn)。鹽處理使塊莖發(fā)育前期(90～130 d)的果聚糖含量上升，但降低了塊莖發(fā)育中、后期(130～210 d)的果聚糖含量，鹽脅迫誘導(dǎo)

5、塊莖糖分合成積累提前，但不利于塊莖中糖分的持續(xù)有效積累。鹽脅迫對(duì)菊芋塊莖中果聚糖積累的限制作用極其顯著，對(duì)QY-2的限制作用尤為突出，QY-2塊莖果聚糖積累量和積累速率的下降幅度都大于NY-1。
　　 4.果聚糖代謝關(guān)鍵酶基因（1-SST、1-FFT和1-FEH）的半定量RT-PCR表達(dá)分析表明，鹽脅迫使1-SST和1-FFT在塊莖發(fā)育前期（90～130 d）的表達(dá)量上升，誘導(dǎo)塊莖中果聚糖的合成提前，但降低了塊莖發(fā)育中、后期(1

6、30～210 d)1-SST和1-FFT的表達(dá)量，不利于果聚糖的持續(xù)積累。在地上部快速生長(zhǎng)期(50d)，鹽脅迫誘導(dǎo)1-FEH在葉片中的表達(dá)量上升，并伴隨著葉片中還原糖含量的上升，1-FEH在葉片中的轉(zhuǎn)錄正調(diào)控可能有利于菊芋在鹽脅迫下的生理防衛(wèi)。
　　 5.利用其它物種已有的1-FEH編碼序列到菊芋和向日葵的EST數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比對(duì)分析，通過(guò)EST序列的篩選和拼接，獲得了一條包含ORF全長(zhǎng)的EST序列并設(shè)計(jì)特異引物，從菊芋中克隆到了

7、一個(gè)可能的1-FEH基因，該基因的CDS全長(zhǎng)為1683 bp，編碼560個(gè)氨基酸，預(yù)測(cè)蛋白大小為62.7 kDa，等電點(diǎn)為6.24。同源序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)，該基因具有糖苷水解酶32家族的三個(gè)保守基序NDPN、RDP和EC;與向日葵細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶基因cwINV1有最高的同源性，其氨基酸序列相似性達(dá)96％，但向日葵的cwINV1基因功能尚未得到驗(yàn)證;與功能已明確的菊苣1-FEHⅠ氨基酸序列相似性達(dá)75％?；虮磉_(dá)模式分析表明，Ht1-FEH主要在發(fā)