粤西1号芒果成熟阶段的蔗糖代谢

以粤西1号为试材研究了芒果果实成熟阶段淀粉、葡萄糖、果糖和蔗糖的含量以及蔗糖代谢相关酶-酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性变化.结果表明:采收前淀粉含量逐渐减少,采收后快速减少;葡萄糖含量采收后呈先增后减的趋势,果糖含量采收前缓慢增加,采收后开始迅速增加,蔗糖变化与果糖变化趋势一致,完熟时含量最多的糖为蔗糖(62.55 mg,g),果糖次之(44.45 mg/g),葡萄糖最少(2.87mg/g).AI、NI、SS、SPS在采收前活性差别不大,在后熟阶段,AI、SS、SPS活性显著增加,且SPS活性达到最高值.粤西1号糖代谢以积累蔗糖为主,2种酶SPS和SS起关键作用.     

木薯块根迅速膨大期韧皮部和木质部中的蔗糖代谢

以高淀粉木薯品种华南9号和低淀粉品种华南7号为试料,分析块根膨大中后期蔗糖代谢相关酶活性及其产物的变化规律。结果表明:在块根韧皮部和木质部中,参与蔗糖合成的蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶(合成方向)在膨大后期活性均有所升高,而参与蔗糖分解的可溶性酸性转化酶、中性转化酶和蔗糖合成酶(分解方向)在后期活性均下降;细胞壁酸性转化酶活性变化存在明显差异,华南7号在块根膨大中期活性较高,华南9号在后期较高;在块根韧皮部中,蔗糖、葡萄糖和果糖的含量在膨大后期增加幅度较华南7号明显,而在块根木质部中,华南7号中这3种糖在膨大后期均呈增加趋势,华南9号中却下降,表明华南9号比华南7号有更强的蔗糖代谢的能力,这可能是造成不同品种木薯淀粉含量差异的原因。     

马铃薯不同品种淀粉积累生理基础研究——淀粉积累与磷酸化酶、蔗糖转化酶的关系

本试验以高淀粉品种晋薯２号、中淀粉品种内薯３号、低淀粉品种紫花白为材料，对不同生育时期块茎淀粉含量、淀粉积累速度与淀粉磷酸化酶、蔗糖转化酶活性的关系进行了研究，其结果表明：全生育期３个品种淀粉磷酸化酶活性均呈单峰曲线变化；不同生育时期，各品种淀粉含量与淀粉磷酸化酶活性无明显规律性；不同生育时期，各品种淀粉积累速度与淀粉磷酸化酶活性呈正相关。淀粉含量和温度是影响淀粉磷酸化酶活性的两个重要因素，而温度又起主导作用。全生育期，３个品种的蔗糖转化酶均呈苗期为最高，中期显著下降，后期略有回升的变化趋势；不同生育时期，各品种淀粉含量与蔗糖转化酶活性均呈显著负相关；不同生育时期，各品种淀粉积累速度与蔗糖转化酶活性亦呈负相关。因此，蔗糖转化酶活性可作为马铃薯高淀粉育种早期选择的重要生理指标。     

4种蔗糖分解酶在甘薯块根品质形成中的作用

本研究以2个在可溶性糖和淀粉含量上存在显著差异的鲜食型甘薯品种为材料,对其块根中的可溶性糖（蔗糖、葡萄糖和果糖）和淀粉含量以及4种蔗糖分解酶的活性进行测定与相关性分析,以明确调控甘薯块根中可溶性糖和淀粉含量的关键蔗糖分解酶种类。结果表明：（1）明确甘薯块根中活性最高的蔗糖分解酶为蔗糖合成酶（Sus）,其次为细胞质转化酶（CIN）和液泡转化酶（VIN）,细胞壁转化酶（CWIN）的活性最低。（2）本研究表明,除了已报道的VIN外,CIN活性也和己糖含量之间呈显著正相关,高己糖含量的甘薯品种块根中具有更高的VIN和CIN活性;（3）甘薯块根中Sus活性和淀粉含量之间呈极显著正相关,高淀粉甘薯品种具有更高的Sus活性;（4）CWIN活性非常低,其在块根发育中的具体作用有待进一步深入研究。总之,蔗糖分解酶对甘薯品质有重要影响,其中Sus是调控甘薯块根淀粉含量的关键酶类,而CIN和VIN是调控块根中己糖含量的关键酶类。     

不同生长调节剂对无限结荚习性大豆蔗糖积累及转化酶活性的影响

以大豆嫩丰18为试材,研究了叶面喷施2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6)和烯效唑(S3307)两种调节剂对大豆叶片、荚皮、籽粒的蔗糖含量及转化酶活性的影响。结果表明:两处理提高了嫩丰18叶片的蔗糖含量,在喷药后35~42 d促进了荚皮蔗糖含量的积累,其中S3307处理调控效果较好,S3307处理和DTA-6处理分别在喷药后42,49 d和42,56 d增加了大豆籽粒内的蔗糖含量,S3307处理在喷药后35~42 d极显著降低了叶片内的转化酶活性,在喷药后49~56 d极显著降低了荚皮中的转化酶活性,两处理在喷药后35~42 d极显著增加了籽粒内的转化酶活性。综合分析表明,两种调节剂均有效地调控了大豆的蔗糖代谢水平,提高了无限结荚习性大豆的产量。     

菠萝果实发育过程中糖积累与其代谢酶的关系

以菠萝[Ananas comosus(L.)Merr.]"巴厘"和"台农11号"两个品种为试验材料,测定不同发育时期果实中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶--酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖积累与酶活性的关系进行分析.结果表明:2个品种果实中糖积累动态十分相似,即果实发育前期,糖积累缓慢;进入成熟期,蔗糖迅速积累,而己糖"巴厘"果实中前期变化较少,后期稍有积累,"台农11号"果实中前期稍有积累,后期基本不变.2个品种果实中蔗糖含量与SS和SPS活性相关系数分别达到正的显著或极显著水平,NI活性与2个品种果实中蔗糖含量呈极显著负相关,蔗糖含量与AJ的活性相关性品种间差异明显.     

植物激素对杂交稻籽粒灌浆及蔗糖合酶活性的影响

 以亚种间杂交稻两优培九和品种间杂交稻汕优63为材料,对籽粒灌浆期间的内源激素含量和酶活性进行了测定分析,并结合外源激素对水稻籽粒灌浆过程的调控试验,分析了脱落酸对蔗糖代谢关键酶——蔗糖合酶活性的调节作用。结果表明,灌浆前期强势粒中生长素、玉米素核苷和脱落酸（ABA）含量明显高于弱势粒,并与籽粒最大灌浆速率、平均灌浆速率、籽粒充实率和粒重均呈显著或极显著正相关。强势粒中蔗糖合酶活性明显高于弱势粒,且达到峰值的时间也早于弱势粒。籽粒灌浆速率、籽粒充实率、粒重和淀粉积累速率与蔗糖合酶活性呈显著正相关。花后8 d对稻株喷施低浓度ABA显著提高了籽粒中ABA含量和蔗糖合酶活性,增加了粒重和籽粒充实率。喷施ABA合成抑制剂氟草酮作用则相反。上述结果说明,植物激素尤其是ABA对水稻籽粒灌浆有重要的促进作用,其作用在很大程度上是通过调节籽粒蔗糖合酶活性实现的。     

灌浆结实期弱光对水稻籽粒淀粉积累及相关酶活性的影响

 选用IR72（籼稻）和日本晴（粳稻）为材料，在开花后进行遮光处理，对弱光条件下籽粒淀粉和直链淀粉含量的动态变化及相关酶的活性进行了研究。在弱光条件下，两品种籽粒的淀粉含量减少，直链淀粉含量下降，蔗糖含量降低，ADPG焦磷酸化酶活性的变化较小，可溶性淀粉合成酶和颗粒结合型淀粉合成酶活性减弱，可溶性淀粉分支酶Q酶和颗粒结合型淀粉分支酶活性增强，淀粉去分支酶活性因品种而异，IR72表现为减弱，日本晴则为增强。相关分析表明，遮光下蔗糖输入量的减少量和淀粉合成量的下降量呈显著正相关；ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶活性与淀粉积累速率呈显著正相关。分析指出，遮光下淀粉合成酶活性的降低与淀粉合成量的下降有关，淀粉分支酶活性的升高是直链淀粉占淀粉总量的比率减少的重要原因。     

施磷量对弱筋小麦扬麦9号籽粒淀粉合成和积累特性的调控效应

以弱筋小麦扬麦9号为材料，在缺磷土壤（速效磷含量4．1mg／kg）上进行施磷量试验，研究施磷量对小麦籽粒淀粉合成、积累及相关酶活性的影响。结果表明。在施磷（P2O5）0～108kg／ha范围内，增加施磷量，籽粒直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累量、积累速率上升，旗叶蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性和蔗糖含量提高，籽粒蔗糖合成酶（SS）活性增强。籽粒蔗糖含量提高。籽粒ADPG焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合成酶（ssS）、束缚态淀粉舍成酶（GBSS）活性提高，成熟籽粒直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量下降。施磷量超过108kg／ha后，直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累量、积累速率及蔗糖含量、SPS、SS、AGPP、SSS、GBSS酶活性呈下降趋势。     

施氮量对两个粒型小麦品种籽粒胚乳细胞增殖及糖含量的影响

为了解小麦胚乳细胞增殖、糖代谢在粒型间的差异及氮营养的调控效应,2009-2010年度以大粒型品种郑育麦9987和小粒型品种郑麦004为材料,研究了施氮量对小麦籽粒胚乳细胞增殖、细胞壁转化酶活性及糖含量的影响。结果表明,郑育麦9987胚乳细胞数(11.92×105)较郑麦004(10.73×105)多11.1%。施氮量影响籽粒胚乳细胞数,其中郑育麦9987低氮处理(150kg·hm-2)的胚乳细胞数目较高氮处理(300kg·hm-2)增加29.1%,而郑麦004则表现为高氮处理较低氮处理增加44.7%。两品种籽粒细胞壁转化酶活性均于花后5~8d达到峰值,花后20d则降到较低水平;籽粒可溶性糖和蔗糖含量均随灌浆进程整体呈先上升后下降趋势,在花后25d有一个小波峰。增施氮肥可增加籽粒细胞壁转化酶活性,提高后期籽粒可溶性糖和蔗糖含量。表明增施氮肥有利于小麦籽粒胚乳细胞增殖、光合产物的积累与运转,从而提高了粒重。     

Effect of High Temperature on Sucrose Content and Sucrose Cleaving Enzyme Activity in Rice Grain During the Filling Stage

Global warming is due to continuous increase in greenhouse effect caused by human productive activities. Much attention has been paid to the influence brought by the increase of temperature on crop growth. Many researches in China and other countries are …     

Transformation of Sucrose to Starch and Protein in Rice Leaves and Grains under Two Establishment Methods

Six rice varieties, PR120, PR116, Feng Ai Zan, PR115, PAU201 and Punjab Mehak 1 were raised under aerobic and transplanting conditions to assess the effects of planting conditions on sucrose metabolising enzymes in relation to the transformation of free sugars to starch and protein in flag leaves and grains. Activities of sucrose synthase, sucrose phosphate synthase and acid invertase increased till flowering stage in leaves and mid-milky stage(14 d after flowering) in grains and thereafter declined in concomitant with the contents of reducing sugar. Under aerobic conditions, the activities of acid invertase and sucrose synthase(cleavage) significantly decreased in conjunction with the decrease in non-reducing sugars and starch content in all the varieties. Disruption of starch biosynthesis under the influence of aerobic conditions in both leaves and grains and the higher build up of sugars possibly resulted in their favoured utilization in nitrogen metabolism. Feng Ai Zan, PR115 and PR120 maintained higher levels of sucrose synthase enzymes in grains and leaves and contents of metabolites(amino acid, protein and non-reducing sugar) under aerobic conditions, while PR116, Punjab Mehak 1 and PAU201 performed better under transplanting conditions, thus showing their adaptation to environmental stress. Yield gap between aerobic and transplanting rice is attributed primarily to the difference in sink activity and strength. Overall, it appear that up-regulation of sucrose synthase(synthesis) and sucrose phosphate synthase under aerobic conditions might be responsible in enhancing growth and productivity of rice varieties.     

高、低糖甘蔗品种苗期糖分含量及代谢相关酶活性分析

以高糖(GT35)和低糖(B8)甘蔗品种苗期不同部位的叶和茎为材料,采用HPLC技术测定蔗糖、葡萄糖和果糖含量,分析2个甘蔗品种叶和茎中蔗糖代谢相关酶活性与糖分含量的相关性和差异性。结果表明:2个甘蔗品种苗期叶中蔗糖含量与SPS和SS-s酶活性呈显著正相关,茎中己糖含量与NI酶活性呈显著正相关,茎中蔗糖含量与SPS酶活性呈显著正相关,而与SS-c、SAI和CIN酶活性呈显著负相关。GT35茎中蔗糖含量显著高于B8,叶中蔗糖含量显著低于B8。GT35茎中SPS和叶中SS-s酶活性均显著高于B8,茎中SS-s和SS-c酶活性低于B8,其中只有幼茎中SS-c酶活性与B8差异不显著。说明苗期叶中高SS-s酶活性,茎中高SPS酶活性,低SS-s和SS-c酶活性,可能是调节高糖甘蔗品种苗期茎中蔗糖积累的重要因素。     

不同气孔密度水稻剑叶光合特性及蔗糖代谢研究

以叶片不同气孔密度(高、中和低气孔密度)水稻品系为试验材料,在齐穗期研究水稻剑叶光合特性、糖分含量和蔗糖代谢酶活性。结果表明,水稻叶片中蔗糖含量、蔗糖磷酸合成酶活性与气孔密度呈极显著正相关;蔗糖合成酶活性与气孔密度呈显著正相关。高气孔密度水稻叶片Rubisco活性、净光合速率、蔗糖含量、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性显著高于低气孔密度水稻;不同叶片气孔密度与中性转化酶呈显著负相关。研究认为,气孔密度增加提高了水稻叶片光合效率,促进了蔗糖积累及蔗糖代谢酶活性提高,有利于更多光合产物——蔗糖向籽粒转运。     

Sucrose Metabolism for the Development of Seminal Root in Maize Seedlings

Abstract

The objective of this study was to elucidate the roles of sugar in the formation of root systems. Several parts of theseminal root were investigated to determine their sucrose, glucose and fructose contents, and the activity and the in situ localization of the activities of two kinds of metabolic enzymes, invertase and sucrose synthase, whichhydrolyze sucrose. The sucrose, glucose and fructose concentrations in the 0-1 cm section from the root apex were three to five times those in the other sections. The invertase and sucrose synthase activities were also higher in the apical section. The in situ localization of invertase activity was detected in the cell elongation zone of the seminal root using histochemical method. The sucrose synthase activity was detected in the cell elongation zone of the seminal root and the root apices of lateral roots. These results suggested that sucrose is transported to the root elongation zone and the surrounding tissue of the lateral root primordia, and is cleaved into glucose, fructose, and UDP-glucose by invertase or sucrose synthase. This suggested that sucrose contributes to root formation by serving as the energy source, the carbon source for cell wall synthesis, and as a compatible solute for cell elongation.     

甘薯块根发育过程中关键蔗糖分解酶及其基因家族成员的鉴定

蔗糖分解酶在马铃薯和胡萝卜等块根/块茎的生长发育中发挥着重要作用,但在甘薯块根发育中的作用机制尚不清楚。本研究以2个在块根数量和鲜重上存在显著差异的甘薯品种‘高系14'及其突变体为材料,对其不同发育时期（30、60、90、120 d）块根中的可溶性糖（蔗糖、葡萄糖和果糖）、淀粉含量、蔗糖分解酶活性以及相关基因家族成员的表达水平进行测定,以明确调控块根数量和大小的关键蔗糖分解酶及主要基因家族成员。结果表明：（1）阐明了4种蔗糖分解酶活性在薯块根发育过程中的变化规律,细胞质转化酶（CIN）和液泡转化酶（VIN）活性的整体变化趋势呈现‘u'形曲线,即块根发育早期、晚期活性相对较高,发育中期最低;细胞壁转化酶（CWIN）和蔗糖合成酶（Sus）活性整体变化趋势呈‘n'形曲线,与前者正好相反,即在块根发育早期、晚期较低,发育中期最高。（2）和突变体相比,具有较高块根数量和鲜重的‘高系14'在块根发育早期（30 d）具有较高的Sus和CIN活性,而高Sus和CIN活性可以促进蔗糖由叶片向块根转运,从而提高块根中的淀粉、蔗糖和葡萄糖含量,最终为块根的生长发育提供能量和碳骨架以增加块根数量和鲜重。（3）从甘薯基因组中共鉴定出9个Sus基因家族成员和12个CIN基因家族成员,其中有1个Sus基因（IbSus6）和5个CIN基因（IbCIN4、IbCIN6、IbCIN8、IbCIN10和IbCIN11）的表达水平在30 d时表现为‘高系14'显著高于突变体,同时IbSus6和IbCIN4、IbCIN8、IbCIN10、IbCIN11分别为30 d块根中表达的主要Sus和CIN基因家族成员,因此上述1个Sus基因家族成员和4个CIN基因家族成员可能是调控甘薯块根发育的主要蔗糖分解酶基因。总之,Sus和CIN在甘薯块根早期发育中发挥着重要作用,其关键基因家族成员的阐明可为优异甘薯新品种的选育提供理论依据。