蔗糖在瀘定百合試管鱗莖形成及膨大過(guò)程中的信號(hào)作用初探.pdf

1、瀘定百合（Lilium sargentiae Wilson）擁有極高的園林觀賞價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、食用和藥用價(jià)值。然而傳統(tǒng)的分球繁殖方法存在繁殖系數(shù)低、易感染病毒導(dǎo)致百合優(yōu)良品種退化等問(wèn)題。在百合生產(chǎn)中，利用離體再生技術(shù)能加快百合的繁殖速度，提高繁殖率。然而與自然狀態(tài)下生長(zhǎng)的幼苗相比，采用此方法生長(zhǎng)的百合組培苗，在形態(tài)、生理等方面均有著較大的差異，移栽后組培苗生長(zhǎng)能力更差，不易存活。這些問(wèn)題的存在已成為我國(guó)研究百合鮮切花及種球規(guī)模化生產(chǎn)的主

2、要障礙。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以在試管內(nèi)結(jié)鱗莖并使其膨大，以此達(dá)到壯苗和提高移栽成活率的目的。要達(dá)到該目的，不僅要研究試管鱗莖膨大的技術(shù)，更應(yīng)該解釋清楚膨大的機(jī)制是什么。
　　為此，本實(shí)驗(yàn)以瀘定百合種球的鱗片為外植體誘導(dǎo)形成的無(wú)菌叢芽為材料，采用不同濃度的蔗糖(30、60、90、120 g/L)處理，為瀘定百合試管鱗莖形成與膨大尋求最適的蔗糖濃度，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀘定百合種球提供科學(xué)技術(shù)支撐和實(shí)踐指導(dǎo)。并進(jìn)一步通過(guò)不同的可溶性糖、滲透勢(shì)

3、處理、糖類(lèi)似物及抑制劑處理，測(cè)定鱗莖發(fā)生和膨大的形態(tài)指標(biāo)及其內(nèi)源性糖與相關(guān)酶變化，研究蔗糖在瀘定百合試管鱗莖形成及膨大過(guò)程中的特異性信號(hào)功能，以此回答其扮演的角色。為此做了以下實(shí)驗(yàn)并得出相應(yīng)研究結(jié)果:
　　1、百合試管鱗莖膨大實(shí)驗(yàn)處理及其方案優(yōu)選結(jié)果
　　在整個(gè)蔗糖處理梯度中，鱗莖膨大出現(xiàn)隨著濃度增加逐漸由低到高的單峰曲線，在60 g/L時(shí)達(dá)到峰值，之后，隨著蔗糖濃度繼續(xù)提高，鱗莖的膨大效果開(kāi)始減弱。當(dāng)蔗糖濃度達(dá)到90～12

4、0 g/L時(shí)，膨大效果減弱至對(duì)照處理的水平。所以本實(shí)驗(yàn)中，誘導(dǎo)百合鱗莖形成及膨大的最佳蔗糖濃度應(yīng)為60 g/L。
　　2、滲透勢(shì)在蔗糖處理過(guò)程中是否參與鱗莖膨大作用的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　為了研究外源蔗糖對(duì)試管鱗莖的形成及膨大作用是否與高濃度蔗糖所產(chǎn)生的滲透勢(shì)有關(guān)，實(shí)驗(yàn)用與60 g/L的蔗糖具有相同滲透勢(shì)的甘露醇來(lái)處理材料。結(jié)果顯示，在相同滲透勢(shì)條件下，甘露醇誘導(dǎo)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的能力極低，不能使鱗莖新增，這與蔗糖處理的效

5、果相比存在顯著差異。由此可知，滲透勢(shì)在糖處理過(guò)程中沒(méi)有參與鱗莖形成及膨大的作用，排除了滲透勢(shì)的干擾。
　　3、不同可溶性糖對(duì)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的影響結(jié)果
　　為了進(jìn)一步說(shuō)明蔗糖對(duì)鱗莖形成及膨大作用的高效性和主導(dǎo)性，實(shí)驗(yàn)用與60 g/L的蔗糖(175.3 mmol/L)相同碳分子含量的不同可溶性糖(350.6 mmol/L葡萄糖、350.6 mmol/L果糖;175.3 mmol/L葡萄糖+175.3 mmol/L果糖

6、)來(lái)處理材料。結(jié)果表明，在全黑暗條件下，蔗糖對(duì)試管鱗莖的形成與膨大的效果最好;果糖+葡萄糖組合處理對(duì)鱗莖的形成及膨大的效果次之;而單獨(dú)的葡萄糖、果糖處理對(duì)試管鱗莖的形成及膨大的效果則最弱，但這兩者之間的差異不顯著;并與蔗糖處理的效果相比均存在顯著性差異。根據(jù)前人研究認(rèn)為，用相同碳分子含量的葡萄糖和果糖的單獨(dú)及組合處理來(lái)模擬蔗糖對(duì)其影響，當(dāng)它們模擬效果失敗時(shí)，就能認(rèn)為蔗糖作用主要表現(xiàn)為特異性信號(hào)作用。由此可初步表明，蔗糖對(duì)瀘定百合試管鱗莖

7、形成及膨大的作用具有高效性，且這種高效性不完全是通過(guò)能源和碳源來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)蔗糖特定的信號(hào)途徑完成的。
　　4、糖類(lèi)似物處理對(duì)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的影響
　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證蔗糖對(duì)瀘定百合鱗莖形成及膨大的作用與蔗糖特定的信號(hào)途徑有關(guān)。實(shí)驗(yàn)采用糖類(lèi)似物處理植物材料，結(jié)果表明，添加外源3-氧甲基葡萄糖(3-OMG)處理材料后不能誘導(dǎo)試管鱗莖的形成并使其膨大;甘露糖處理后有作用，但其作用效果不如蔗糖，且具有顯著性差異，只有

8、異麥芽酮糖處理后效果與蔗糖相近。鱗莖膨大作用由強(qiáng)到弱的順序是:蔗糖＞異麥芽酮糖＞葡萄糖＞甘露糖＞3-OMG。甘露糖可以通過(guò)己糖激酶磷酸化，但它不能被進(jìn)一步代謝，表示的是己糖激酶參與的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。3-OMG是較差的己糖激酶底物，其作用是表示己糖激酶無(wú)關(guān)的信號(hào)通路。異麥芽酮糖是雙糖，未在高等植物中合成的，并且不由植物酶裂解或運(yùn)送，其效果表明蔗糖信號(hào)感應(yīng)在細(xì)胞膜水平。此結(jié)果可進(jìn)一步說(shuō)明，蔗糖對(duì)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的作用與蔗糖特異性信號(hào)

9、有關(guān)。
　　5、抑制劑處理對(duì)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的影響
　　本實(shí)驗(yàn)采用排除法抑制蔗糖等碳源的供給，驗(yàn)證蔗糖對(duì)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的有效性及其信號(hào)作用。利用蔗糖特異性吸收抑制劑(pCMBS)和葡萄糖吸收抑制劑根皮苷(phloridzin)阻斷蔗糖和葡萄糖的吸收過(guò)程。研究結(jié)果表現(xiàn)為用pCMBS處理后，蔗糖對(duì)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的能力急劇減弱;pCMBS處理對(duì)葡萄糖在定百合試管鱗莖形成及膨大過(guò)程中的效果無(wú)明顯作用

10、。用phloridzin處理后葡萄糖對(duì)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的作用最弱，可基本阻斷葡萄糖對(duì)瀘定百合試管鱗莖形成及膨大的能力;但其對(duì)蔗糖誘導(dǎo)結(jié)鱗莖的抑制效應(yīng)很低。結(jié)合pCMBS和phloridzin的作用方式，可推測(cè)，在瀘定百合鱗莖形成及膨大的過(guò)程中，添加的高濃度蔗糖有部分被胞壁轉(zhuǎn)化酶(CWINV)轉(zhuǎn)化形成葡萄糖和果糖，說(shuō)明添加的外源性蔗糖大部分是依賴(lài)自身的特異性載體蛋白直接轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)的，而其中的一小部分是經(jīng)轉(zhuǎn)化酶轉(zhuǎn)化成葡萄糖和果糖

11、，再通過(guò)己糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞，這部分己糖或己糖信號(hào)系統(tǒng)對(duì)百合鱗莖的生長(zhǎng)發(fā)育發(fā)揮的作用是極少的。而蔗糖在鱗莖形成及膨大過(guò)程中的誘導(dǎo)及膨大的作用主要通過(guò)其自身來(lái)實(shí)現(xiàn)，其高效性與自身特異性載體直接相關(guān)。由此可進(jìn)一步證實(shí)，蔗糖在瀘定百合鱗莖形成及膨大過(guò)程中的作用主要是通過(guò)蔗糖獨(dú)特的信號(hào)分子功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
　　綜上所述，本研究結(jié)果表明，蔗糖可以有效促進(jìn)瀘定百合試管鱗莖形成及其膨大，其適宜的濃度為60g/L。在高濃度糖處理過(guò)程中滲透勢(shì)對(duì)沒(méi)