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甜菜高同化氨途径及其与蔗糖代谢关系的初步研究

李彩凤  
【摘要】: 本论文利用营养液培养及田间试验相结合的方法,采用二次旋转回归设计,通过对 碳氮代谢关键酶NR(硝酸还原酶)、GS(谷氨酰胺合成酶)及SS(蔗糖合成酶)活性 及与其相关的代谢产物的研究,探讨了高同化氨途径的适宜条件和SS合成方向的最佳 条件,并分析了各因子对甜菜产量、含糖率和产糖量的影响及贡献率。研究结果表明: 在营养液培养的条件下,NRA、GSA和SSA呈有规律的变化。NR呈双峰曲线变化, 高峰值在叶丛形成期,低峰在糖分积累期。GSA呈单峰曲线变化,高峰在糖分增长初期, 晚于NRA高峰。叶中合成方向SSA从苗期开始一直缓慢增加;分解活性则呈一单峰曲 线。叶中SS主要起分解作用。根中分解方向SSA在糖分积累期开始下降,但也一直保 持较高的酶活力,合成方向SSA则一直呈上升趋势。根中SS主要起合成作用。 不同因素对NR、GS、SS的影响不同。NO_3~-—N培养条件下,随氮素水平增加NRA、 GSA、分解方向SSA增强,合成SSA则下降;NH_4~+—N培养条件下、当氮素水平在8mmol/L 以下时,随NH_4~+—N水平提高NRA、GSA、SSA增强,而高于8mmol/L则逐渐下降; PH对NR、GSA及分解方向SSA的影响顺序为:7.0>7.5>7.8>6.5>6.2,对合成方向 SS的影响顺序为:7.5>7.0>7.8>6.5>6.2。 不同氮素水平NO_3~-—N;NH_4~+—N为1:1时对酶活性和块根产量、含糖率及产糖 量的影响程度不同。对NRA、GSA和合成方向SSA影响顺序为16>25.6>6.4mmol/L; 分解方向SSA随氮素水平增加而提高。说明NRA、GSA、和SSA在两种氮素共存条件 下仍受不同氮素水平调控;对块根产量、产糖量的影响顺序为16>25.6>6.4mmol/L; 对含糖率的影响顺序为6.4>16>25.6mmol/L,田间试验条件下的变化与其基本一致。 同一氮素水平、NO_3~-/NH_4~+不同配比对酶活性、与酶相关的代谢产物和块根产量、 含糖率及产糖量有不同的影响。GSA、合成SSA在两种氮素共存条件下比任何一种单一 氮源的都高,影响顺序(NO_3~-/NH_4~+)为1:1>4:1>1:4>0:1>1:0。对根中与GS 相关产物α—氨基态氮含量影响顺序为1:1>4:1>1:4>0:1>1:0;对根中结构蛋 白含量影响顺序为1:1>4:1>1:0>1:4>0:1。对根中与蔗糖合成酶SS相关产物 的影响表现为:还原糖含量随着NO_3~-/NH_4~+增加而提高,蔗糖含量则与之相反。这种变 化与NH_4~+对根中SS的影响变化规律是一致的。对块根产量及产糖量的影响顺序为1:1 >4:1>1:0>1:4>0:1,可见适当地调节NH_4~+的浓度则有利于块根的产量和产糖 量。NH_4~+在8mmol/L以下较为有利,大田表现出与营养液培养相似的影响规律。 在营养液培养条件下,铵态氮、硝态氮和PH值三因素对产量、含糖率和产糖量有 着不同程度的影响,而且每两因素之间存在明显的交互作用。在交互作用中对产量、含 糖率和产糖量起主导作用的因子不同。对产量的贡献率为:NO_3~-—N>NH_4~+—N>PH; 对含糖率的贡献率为:NH_4~+—N>NO_3~-—N>PH;对产糖量的贡献率为:NO_3~-—_N>PH >NH_4~+—N。 因此,在本试验条件下,调控甜菜进行高同化氨途径,并实现最低耗碳条件下蔗糖 的有效积累,决不是仅仅是把硝态氮改变为铵态氮就能解决的。首先应调控氮素水平, 然后考虑不同氮素形态的配比,最后再配以合适的PH值。


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