甜高粱蔗糖积累与茎秆中SPS表达的相关性研究

 【目的】以甜高粱为原料生产酒精作为替代能源近年来引起人们的广泛关注,本文试图通过检测蔗糖合成的关键酶-蔗糖磷酸合成酶（SPS）在高粱叶片（源）与茎秆（库）中的表达量,了解高粱体内SPS表达与蔗糖积累的关系,进而探讨蔗糖的代谢机理。【方法】以甜高粱和普通高粱为材料,利用Western blot技术对SPS的蛋白质表达进行检测。【结果】在高粱的生长发育过程中,茎秆中蔗糖含量、叶片和茎秆中SPS蛋白质表达量持续上升,灌浆期达到最高,腊熟期略有下降,它们之间的变化趋势基本一致,甜高粱茎秆蔗糖含量与叶片SPS蛋白质的表达相关系数为0.895,与茎秆SPS蛋白质的表达相关系数为0.781;甜高粱和普通高粱相比,其叶片中SPS表达量差别不明显,而甜高粱茎秆中SPS表达量明显高于普通高粱。【结论】蔗糖为高粱糖分的主要形式,蔗糖积累与叶片和茎秆中SPS的表达相关。在甜高粱中,蔗糖积累主要与茎秆中SPS的表达相关。     

不同播种期对甜高粱生育期糖分含量的影响

[目的]探索不同播期下甜高粱不同生育阶段茎秆糖分含量的变化规律.[方法]对新高粱3号和新高粱9号在5个不同播期条件下的秸秆进行糖分测定试验.[结果]2个品种总糖含量总的变化趋势一致,呈升高的趋势,成熟期达到峰值.2个品种不同播期处理拔节期、挑旗期、开花期、成熟期总糖含量的差异均极显著.新高粱3号总糖均随着播期的延后而降低、新高粱9号总糖均随着播期的延后而升高.新高粱3号不同播期处理还原糖含量呈先升高后降低的变化动态.新高粱3号的还原糖含量始终高于新高粱9号.两个品种在整个生育期蔗糖含量总的变化趋势基本一致,呈升高的变化趋势.[结论]新疆,尤其是在北疆新高粱3号糖分积累的最适播期为5月初,新高粱9号最适播期为5月中旬.     

甜高粱SAI基因的表达与茎秆糖分积累的相关性分析

【目的】通过检测不同甜高粱品种在各个生育时期叶片和茎秆中SAI基因的差异表达量与含糖量,探讨二者之间的相关性,为研究甜高粱糖分积累机制提供理论依据。【方法】高效液相色谱（HPLC）测定甜高粱品种不同生育时期茎秆中的含糖量,qRT-PCR分析叶片和茎秆中SAI基因的表达水平。【结果】拔节期蔗糖含量很低,主要是还原性糖,抽穗和开花期蔗糖含量显著增加,灌浆和成熟期持续增加至最高值,成熟后又有所下降。高糖品种整个生育时期叶片中SAI基因的表达水平高于中糖、低糖和髓干型三类品种,茎秆中SAI基因的表达水平则相反。甜高粱成熟期糖分含量与叶片中SAI基因的表达量呈显著正相关关系,相关系数达0.7239,而与茎秆中的表达量呈负相关关系,相关系数为-0.5971。【结论】甜高粱茎秆蔗糖积累与SAI基因在叶片和茎秆中的表达水平具有相关性,叶片中SAI基因的表达与蔗糖积累正相关,茎秆中SAI基因表达与蔗糖积累负相关,叶片的相关系数高于茎秆。     

甜高粱与普通高粱的物质积累分配变化比较

以3个普通高粱和3个甜高粱品种为材料,研究2种类型高粱茎秆含水率、干物质积累以及糖锤度在七叶期、孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期5个生育期的变化。结果表明,2种类型的高粱茎秆含水率变化总体趋势相似,除孕穗期外,每个时期甜高粱茎秆含水率都高于普通高粱5%以上。甜高粱与普通高粱在干物质积累分配上呈现2种不同的规律,甜高粱茎秆干重比率大于普通高粱,是拥有籽粒与茎秆2个库的"双库型"作物。甜高粱茎秆糖锤度从七叶期到孕穗期均缓慢上升,孕穗期到抽穗期上升最快,抽穗期到灌浆期继续上升,随后到成熟期出现差别。根据试验结果,从籽粒产量和总糖含量综合考虑,探讨甜高粱的最佳收获时期。     

土壤盐分胁迫对甜高粱茎秆糖分积累及蔗糖代谢相关酶活性的影响

【目的】研究土壤盐分胁迫对甜高粱茎秆中糖分积累及蔗糖代谢相关酶活性的影响,探明盐胁迫条件下甜高粱茎秆的糖分积累特征。【方法】以甜高粱杂交品种"辽甜1号"为研究材料,采用高效液相色谱法和酶学测定方法,对5种不同土壤盐分(分别为对照CK(0.102%)、T1(0.215%)、T2(0.250%)、T3(0.300%)、T4(0.459%),以上为质量分数)胁迫下,甜高粱各生育时期(拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期、成熟期)茎秆中的糖分(葡萄糖、果糖、蔗糖)含量和糖代谢相关酶(蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶合成方向(SS-s)、蔗糖合成酶分解方向(SS-d)、中性转换酶(NI)、酸性转换酶(AI))活性进行测定。【结果】(1)甜高粱茎秆总糖在灌浆期积累最多,蔗糖是影响总糖含量的主要因素,土壤盐质量分数在0.215%~0.300%时,总糖、蔗糖含量随盐胁迫程度加深呈现增加的趋势。(2)低盐胁迫(0.215%~0.300%)可使甜高粱茎秆中SPS、SS-d、SS-s、AI活性增加,而对NI活性无显著影响。(3)甜高粱茎秆中总糖含量与蔗糖含量和AI活性呈显著正相关,而与其他酶无显著相关性。【结论】甜高粱茎秆糖分累积是各种酶共同作用的结果,其中AI是调控甜高粱茎秆总糖的关键酶。     

不同播种期下甜高粱秸秆SS、SPS酶活性的研究

[目的]以新高粱3号(XT -2)和新高粱9号(T601)为研究对象,分析不同播期甜高粱不同生育阶段茎秆SS和SPS酶活性的变化规律及相关性.[方法]在5个不同播期条件下进行了蔗糖和酶活性测定试验.[结果]茎秆的蔗糖含量随着生育期不断升高,成熟期达到最高值.不同品种和不同播期秸秆蔗糖含量有差异,新高粱3号第二播期的蔗糖含量最高,高达7.66;,第五播期最低,仅为1.87;.对于新高粱9号来说第三播期蔗糖含量最高,达9.17;,第二播期最低,仅为6.19;.不同播期和不同品种之间秸秆蔗糖含量与SS、SPS酶活性的相关趋势有差异.除新高粱3号第一播期、第三播期的蔗糖含量与SS酶活性呈极显著相关外,其余播期的蔗糖含量与SS酶活性均呈相关性不显著.不同播期下秸秆蔗糖含量与SPS酶活性均呈相关不显著.[结论]早播时新高粱3号蔗糖含量比较高,晚播时新高粱9号蔗糖含量高.因此新疆,尤其是在北疆新高粱3号糖分积累的最适播期为5月初旬,新高粱9号最适播期为5月中旬.     

不同类型饲用高粱粗蛋白含量积累规律研究

为了解不同类型饲用高粱粗蛋白含量的积累规律,选用6个品种为材料进行研究。结果表明:饲草高粱和甜高粱品种籽粒粗蛋白含量先升高后降低,籽粒型品种则先降低后升高;饲草高粱和籽粒型高粱品种茎秆粗蛋白含量均从拔节后10d开始逐渐升高,甜高粱品种则呈现出"M"型曲线的变化趋势;饲草高粱和甜高粱叶片粗蛋白含量呈现降-升-降的变化趋势,籽粒型饲用高粱呈单峰曲线变化;饲用高粱茎秆和叶片的粗蛋白含量呈正相关关系。不同类型饲用高粱粗蛋白含量积累规律不同,均宜在含量最高时采收。     

不同甜高粱品种蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性与糖分积累的关系

以12个品种的甜高粱为材料,测定其叶片和茎秆在4个主要生长时期的可溶性糖含量以及蔗糖合成酶(sucrose syhthase,简称SS)和蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,简称SPS)的活性变化,对2种酶的活性以及酶活性与可溶性糖含量之间的相关性进行分析,以了解甜高粱体内蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶对糖积累的影响。结果表明:在整个生长时期中,可溶性总糖含量不断提高,成熟期达到最大值。同一时期,茎秆中的2种酶活力大于叶片中的酶活力,在前期,2种酶活力差异不明显,但在生长后期,相同部位的SS活性要大于SPS活性。叶片中可溶性糖含量与SS活性呈极显著正相关(r=0.913,P0.01),与SPS活性也呈极显著正相关(r=0.92,P0.01);茎秆中可溶性糖含量与SS活性呈极显著正相关(r=0.989,P0.01),与SPS活性也呈极显著正相关(r=0.983,P0.01),说明SPS和SS是影响甜高粱糖积累的关键酶。     

不同贮藏方式对甜高梁茎秆含糖量的影响

旨在研究可作为再生能源的甜高粱贮藏期间的糖的种类及含量变化,探讨减少糖分损失的贮藏方法,为科学合理贮藏甜高粱茎秆方法提供理论依据.采用甜高粱品种新高梁4号茎秆在捆扎竖立堆垛和捆扎横放堆垛两种条件下贮藏至157～199天期间其总糖、可溶性糖、还原糖、蔗糖及纤维素含量的变化.结果表明:横放条件下的甜高粱茎秆总糖、可溶性糖、还原糖、蔗糖含量比竖放的甜高粱高;竖放与横放的甜高梁茎秆纤维素含量无变化.     

不同熟性菜心品种糖代谢规律的研究

以3个不同熟性的菜心品种为试验材料,研究了菜心的糖分代谢规律。结果表明,不同熟性的菜心品种可溶性糖、蔗糖、果糖和还原糖含量在花芽分化期至花芽分化中期的变化幅度不大,但在花芽分化中期至现蕾期快速升高,在现蕾期至采收期缓慢上升或下降。花芽分化后,叶片各种糖含量均低于薹茎。叶片和薹茎的糖含量均以晚熟品种最高,而早、中熟品种叶片糖含量差异不显著,但中熟品种薹茎糖分含量比早熟品种高。叶片的NI、AI活性以及薹茎的SS、SPS活性与可溶性糖、蔗糖、果糖和还原糖含量均呈显著的正相关,但叶片的SS、SPS活性以及薹茎的NI和AI活性与可溶性糖、蔗糖、果糖和还原糖含量的相关性不显著。这说明在花芽分化中期至现蕾期的糖分积累最快,花芽分化后叶片的糖分逐渐向薹茎转移,为菜薹的膨大提供了充足的能量基础,从而促进菜薹的膨大生长。菜心在生长发育过程中叶片糖分不断降解,而薹茎的糖分则不断合成与积累,叶片糖分与NI、AI活性以及薹茎糖分与SS、SPS活性的关系密切,提高薹茎的SS和SPS活性可促进薹茎糖分的形成,提高糖分的积累,改善菜薹的品质与风味。     

蜡熟期粒用高粱和甜高粱糖锤度和糖组分差异分析

为了探究粒用高粱和甜高粱茎秆不同节间糖锤度以及糖组分变化趋势，选择1份粒用高粱(BTx623)和3份甜高粱(8R554:农家种、Rio:常规种、辽甜1号：杂交种)测定蜡熟期自地面以上所有节间的糖锤度，糖锤度最高节间分别测定葡萄糖、果糖和蔗糖含量。结果表明，粒用高粱和甜高粱不同节间糖锤度基本呈现先增加后降低的趋势且糖锤度峰值均出现在茎秆的上部或中上部。粒用高粱不同节间糖锤度差异较小，而甜高粱不同节间之间差异较大。辽甜1号葡萄糖含量显著低于粒用高粱BTx623,而其他甜高粱葡萄糖、果糖和蔗糖均显著高于BTx623,糖积累最多且增幅范围最大的为蔗糖。     

不同生育时期的牡丹叶片和花瓣光合相关生理指标变化分析

以牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)品种‘胡红’为试材,测定了牡丹开花前后不同生育时期叶片和花瓣中糖组分含量和光合作用变化.结果表明:叶片和花瓣中葡萄糖与果糖含量变化均呈先上升后下降的趋势,叶片中葡萄糖和果糖含量在破绽期达到最高,与风铃期相比分别升高44.63%与49.06%;花瓣中葡萄糖和果糖含量开花期达到最高,分别升高66.49%与72.53%,花瓣中果糖含量比叶片高27.64%.叶片破绽期蔗糖含量比风铃期升高42.9%,开花期达到最低点(下降25.31%);花瓣中蔗糖含量逐渐上升,但一直低于叶片.叶片和花瓣淀粉含量的变化一致,叶片高于花瓣.叶片净光合速率表现出先升后降的趋势,在破绽期达到最高值,这与葡萄糖和果糖的变化趋势一致.叶片中净光合速率与蔗糖含量变化趋势相似,开花期叶片中蔗糖向花瓣转移,为牡丹开花提供能量.     

土壤盐分胁迫对甜高粱植株饲用品质的影响

研究不同土壤盐分浓度胁迫下甜高粱主要饲料品质指标的变化特点,为利用盐碱地种植饲用甜高粱提供参考。试验以甜高粱杂交品种辽甜1号为材料,在5种不同土壤盐分质量分数[对照CK(0.102%)、T1(0.215%)、T2(0.250%)、T3(0.300%)、T4(0.459%)]胁迫下,对其成熟期地上部生物量以及叶片干物质、粗蛋白含量和茎秆糖分(葡萄糖、果糖、蔗糖、总糖)含量进行测定。结果表明,随着土壤盐分浓度的增加,甜高粱地上部生物量呈先上升后下降的趋势,在T1处理下单株鲜质量最大,在T2处理下籽粒产量最大,其他处理与对照差异不显著。甜高粱叶片干物质含量随着土壤盐分浓度的增加呈先下降后上升的趋势,在T4处理下达到最大值;叶片粗蛋白含量随着土壤盐分浓度的增加呈先上升后下降的趋势,在T3处理下达到最大值并显著高于对照。茎秆中总糖的含量随着土壤盐分浓度的增加呈先上升后下降的趋势,在T3处理下达到最大值并显著高于对照。因此,轻度的土壤盐分胁迫(土壤盐分质量分数为0.215%)有利于增加甜高粱的生物量,但与对照没有显著的差异;中度土壤盐分胁迫(土壤盐分质量分数为0.300%左右)不仅可以提高叶片干物质、粗蛋白含量,还有利于茎秆中蔗糖和总糖的累积;重度土壤盐分胁迫下(土壤盐分质量分数为0.459%),甜高粱主要饲用品质指标(除叶片干物质、蔗糖、总糖含量)均显著下降。     

不同贮藏方式对甜高粱茎秆糖和酸变化影响的研究

[目的]以甜高粱新高粱3号和4号茎秆为试验材料,研究甜高粱茎秆采后40 d贮藏期内不同贮藏方式下水分含量、糖种类及含量、总酸含量的变化.[方法]采用整秆去叶立放、整秆去叶平放、整秆带叶立放、整秆带叶平放、整秆金字塔型的不同贮藏方式.[结果]在0～40 d贮藏期间内,所有贮藏方式下,新高粱3号和4号茎秆水分、总糖、蔗糖、可溶性糖含量均呈下降趋势,还原糖、总酸含量均呈上升趋势.同一种贮藏方式下新高粱3号茎秆的水分、总糖、蔗糖、还原糖、可溶性糖、总酸含量始终比新高粱4号高.在整个贮藏期茎秆水分、总糖、蔗糖、还原糖、可溶性糖含量由高到低依次为整秆去叶立放＞整秆去叶平放＞整秆带叶立放＞整秆带叶平放＞金字塔五层＞金字塔四层＞金字塔三层＞金字塔二层＞金字塔一层.而总酸含量在20～40 d,金字塔型贮藏茎秆总酸的升高速度比整秆型贮藏快.[结论]甜高粱秆贮藏期间糖含量的变化主要由总糖、还原糖、蔗糖等糖之间的合成与代谢决定,在40 d时,金字塔五层贮藏的茎秆总酸含量最高,整秆带叶平放茎秆的总酸含量最低.     

不同品种甜高粱茎秆中糖分积累规律的研究

为明确甜高粱茎秆的含糖量积累规律,应用液相色谱法,测定了12个品种的甜高粱茎秆在不同生长时期的总糖、葡萄糖、蔗糖、果糖含量。结果表明:蔗糖含量是影响总糖含量变化的主要因素;茎秆中果糖含量与葡萄糖含量具有显著正相关(R=0.82,P0.01),果糖与蔗糖无显著相关性,葡萄糖与蔗糖呈正相关(R=0.341,P0.05);在生长最旺盛的拔节期,蔗糖含量是整个生长发育时期中的最低值,成熟期蔗糖含量达到最高峰,说明生长发育前期,蔗糖主要被分解用于甜高粱的快速生长,而生长后期被用来存储积累。     

不同种植密度对甜高粱糖分积累的影响

本研究从甜高粱的种植密度入手,研究了同一地区不同种植密度甜高粱茎秆糖分累积的规律,以选择该地区甜高粱的适宜种植密度。结果表明：在石河子地区种植的3个甜高粱品种在不同种植密度下,其茎秆中总糖含量均经历先升、后降、再升、再降的＂M＂形变化趋势。但各品种在不同密度下的茎秆汁液含糖量（锤度）有差异,通过方差分析以及相关性分析发现,不同品种间茎秆汁液含糖量差异显著,但不同密度间茎秆汁液含糖量差异不显著,茎秆汁液含糖量（锤度）与密度的相关性也不显著。     

甜高粱露天贮藏SS、SPS酶活性与蔗糖代谢的研究

[目的]为明确甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖降解的关键酶,以期通过对蔗糖降解关键酶的分子调控解决甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖易降解的难题.[方法]以新高粱9号(T601)为试验材料,研究了井型去叶去穗、井型带叶去穗堆放贮藏方式下茎秆蔗糖含量与SS、SPS酶活性的变化规律及相关性.[结果]在贮藏期间SPS、SS与蔗糖含量相关性都不显著,蔗糖含量当贮藏达到5个月时,急速下降至最低.[结论]带叶去穗井型贮藏较去叶去穗井型贮藏更有利于甜高粱秸秆蔗糖含量的保存,但是霉变腐烂成为带叶去穗型贮藏的限制性因素,贮藏堆放高度应控制在2m以下.     

防腐剂对甜高梁茎秆汁液贮存及酒精发酵的影响

探讨了苯甲酸钠、漂白粉、尼泊金乙酯3种防腐剂对甜高粱茎秆汁液贮存及酒精发酵的影响.结果表明,添加防腐剂后,茎秆汁液中总糖含量变化不大,茎秆汁液至少可贮存1个月.随着贮存天数的增加,甜高粱茎秆汁液总的变化趋势为：pH值逐步下降,蔗糖含量逐渐下降,还原糖含量逐渐升高,其中漂白粉对延缓茎秆汁液中蔗糖转化还原糖的过程效果最好.在酒精发酵方面,漂白粉的效果最好,副作用最小,酒精含量达到7.3%（V/V）,残糖含量降到1.02%.其次是尼泊金乙酯,酒精含量为7.1%,残糖含量为1.34%.苯甲酸钠对甜高粱茎秆汁液酒精发酵抑制作用最大,应采用固定化酵母进行发酵.     

防腐剂对甜高粱茎秆汁液贮存及酒精发酵的影响

探讨了苯甲酸钠、漂白粉、尼泊金乙酯3种防腐剂对甜高粱茎秆汁液贮存及酒精发酵的影响。结果表明,添加防腐剂后,茎秆汁液中总糖含量变化不大,茎秆汁液至少可贮存1个月。随着贮存天数的增加,甜高粱茎秆汁液总的变化趋势为:pH值逐步下降,蔗糖含量逐渐下降,还原糖含量逐渐升高,其中漂白粉对延缓茎秆汁液中蔗糖转化还原糖的过程效果最好。在酒精发酵方面,漂白粉的效果最好,副作用最小,酒精含量达到7.3%(V/V),残糖含量降到1.02%。其次是尼泊金乙酯,酒精含量为7.1%,残糖含量为1.34%。苯甲酸钠对甜高粱茎秆汁液酒精发酵抑制作用最大,应采用固定化酵母进行发酵。     

高粱不同节间含糖量研究

[目的]筛选新的高粱种源,扩大遗传基础,为甜高粱育种提供理论依据。[方法]采用19个粒用高粱和20个甜高粱作为研究材料,对高粱茎秆糖分的积累规律进行研究。[结果]甜高粱和粒用高粱在含糖量上有明显差别,甜高粱含糖量的积累起点及茎秆含糖量均高于粒用高粱,但二者的糖分积累总趋势是一致的,其含糖量随节位由基部到顶部的变化趋势均有4种类型,并都以低-高-低的变化占多数。[结论]为选育甜秆型高粱杂交种,提高甜高粱品种的抗倒性、抗病性等性状提供了参考。