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《沈阳农业大学》 2011年
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花期施用外源生长素类物质对番茄果实果糖代谢影响的研究

王卫平  
【摘要】:果糖是蔗糖水解的产物,它在植物果实中的代谢,关系到果实的风味和品质,因此研究植物果实中果糖代谢,进而研究果实中果糖代谢的调控,对于人为控制成熟番茄果实中果糖的比例,改善果实品质具有重要意义和价值。目前对果糖代谢的研究尚处于起步阶段,主要集中在蔗糖代谢后各类糖的含量和积累、蔗糖代谢关键酶的活性、果糖进入果实的途径,以及蔗糖代谢相关酶基因表达等方面,但有关果实中果糖代谢的时空变化、特别是外界各种因素对果糖代谢时空变化的影响方面的研究报道较少,而这正是人为调控植物果实果糖代谢,进而调控果实甜度和品质的基础,因此有必要深入研究。 本研究以普通栽培型番茄(Solanum lycopersicum)“辽园多丽”为试验材料,以蘸蒸馏水为对照,用外源生长素PCPA和生产上已广泛应用的生长素类调节剂一2,4.D进行番茄蘸花处理,采用组织解剖学技术、基因克隆技术、凝胶电泳技术、实时荧光定量PCR技术、现代分析测试技术和生物信息学软件,研究探讨了花期施用外源植物生长素类物质对不同发育期普通栽培型番茄果实的糖分组成与含量、淀粉含量、蔗糖代谢相关酶及果糖激酶的活性、果糖激酶基因表达的影响,首次在生理、分子和蛋白水平系统地研究了外源生长素对不同发育时期番茄果实果糖代谢的影响,明确了番茄果实发育过程中各部位糖的组成和含量、蔗糖代谢相关酶、果糖激酶活性及果糖激酶基因的表达,为进一步研究番茄糖代谢及通过采用植物生长调节剂调节和改造糖分积累过程奠定了理论基础。主要研究结果如下: 1.明确了PCPA和2,4-D蘸花对普通栽培型番茄果实生长发育的影响。PCPA和2,4-D蘸花可明显促进辽园多丽番茄果实的生长和膨大,特别2,4-D处理更为明显。 2.进一步验证了普通栽培型番茄辽园多丽番茄果实成熟时主要积累果糖和葡萄糖,是积累己糖的库类型。明确了PCPA和2,4-D蘸花不改变原有的果实积累糖的库类型,还促进了成熟时番茄果实果糖和葡萄糖的积累。 3.明确了PCPA和2,4-D蘸花对不同发育时期的番茄果实淀粉含量的影响,PCPA和2,4-D蘸花提高了辽园多丽番茄果实发育中期的淀粉含量。 4.明确了PCPA和2,4-D蘸花对番茄果实发育过程中蔗糖代谢相关酶及果糖激酶活性的影响。PCPA和2,4-D蘸花没有影响发育早期辽园多丽番茄果实转化酶的活性,却明显提高了番茄果实成熟期的酸性转化酶活性;PCPA和2,4-D处理后降低了成熟番茄果实的果糖激酶活性。但PCPA和2,4-D蘸花对番茄果实的SS和SPS活性则没有明显改变其活性,且在果实发育的整个过程中蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性都很低。 5.为了检测番茄果实发育过程中FRK基因的表达规律,我们克隆了果糖激酶基因家族中LeFRKl.LeFRK2和LeFRK3三个基因,为以后的工作奠定了基础。 6.通过对不同发育期辽园多丽番茄果实果糖激酶基因—FRK1、FRK2表达的检测,明确了PCPA和2,4-D蘸花对普通栽培型番茄果实果糖代谢中果糖激酶酶基因表达的影响。无论处理还是对照,FRK1和FRK2基因表达均先上升后下降,成熟时达到最低,但FRK1基因表达量较高,PCPA和2,4-D处理后促进了成熟番茄果实FRK1基因表达。 7.综合上述结果表明,外源生长素类物质—PCPA和2,4-D蘸花可在一定程度上调控普通栽培型番茄的果糖代谢,这种代谢调控主要是通过调控可溶性酸性转化酶和果糖激酶来实现的,其核心之一是调控果糖激酶基因的表达来实现的。这种果糖代谢的调控,可能是提高果实品质的重要因素之一。在番茄果实成熟时,果糖激酶基因表达量最低,而此时的酸性转化酶活性最高。因此,蔗糖在细胞液泡中的快速分解和果糖的分解减少,则成为果实快速膨大的重要因素,而外源生长素类物质—PCPA和2,4-D蘸花可能通过促进这一过程而促进果实膨大,从而有改善品质作用。
【学位授予单位】:沈阳农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S641.2

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