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。     

高、低糖甘蔗品种成熟期糖分积累特征及代谢相关酶活性分析

为分析高、低糖甘蔗品种蔗糖代谢相关酶与糖分积累的相关性和差异性,对甘蔗高糖(GT35)和低糖(B8)品种成熟期不同成熟度的叶和茎中的蔗糖合成和分解方向酶活性、蔗糖、葡萄糖和果糖含量进行分析。结果表明,2个甘蔗品种叶中己糖含量与NI酶活性显著负相关,茎中蔗糖含量与SPS和CIN酶活性显著正相关,而与SS-s、SS-c、SAI和NI酶活性显著负相关。在GT35成熟茎和老茎中蔗糖含量显著高于B8,己糖含量则显著低于B8。GT35成熟叶、成熟茎和老茎中SS-s酶活性显著高于B8,高SS-s酶活性有利于蔗糖合成。茎中SS-c、SAI和NI酶活性由高到低依次为幼茎、成熟茎和老茎,分解酶活性降低有利于甘蔗茎间蔗糖积累。而随着节间成熟,CIN酶活性提高,有利于茎间蔗糖运输和积累。基于以上结果,认为叶中高SS-s和SPS酶活性,茎中高SPS、SS-s和CIN酶活性,低SAI、SS-c和NI酶活性,可能是高糖甘蔗品种成熟期茎中蔗糖积累的重要调节因素。     

施氮量对甘蔗叶绿体超微结构和光合速率的影响

[目的]研究施氮量对甘蔗叶片叶绿体超微结构和光合速率的影响,明确氮素影响甘蔗光合作用的细胞学机理,为甘蔗合理施肥提供科学依据.[方法]以甘蔗品种GT11、ROC22和GXB9为试验材料,在温室内进行桶栽试验,设低氮、中氮和高氮3个施氮水平,即分别施用0、150和300 kg/ha尿素,于伸长期取叶片样品分析叶绿素相对含量(SPAD)、叶面积、比叶重和叶绿体超微结构,并测定光合速率.[结果]3个甘蔗品种叶片的SPAD和叶面积均随施氮水平的增加而增加.GT11和ROC22的比叶重随施氮量的增加显著降低(P<0.05,下同),GXB9的比叶重在中氮水平最低.GT11在高氮水平下叶绿体超微结构正常;ROC22在中氮水平下叶绿体数量最多,但基粒片层数量显著少于高氮水平;GXB9在中氮水平下叶绿体数量最多,基粒片层与高氮水平时无明显差异.GT11和ROC22的净光合速率随施氮水平的增加而增加,GXB9净光合速率在中氮水平最高.[结论]甘蔗光合速率与叶绿体数量、叶绿体超微结构及基粒片层数量密切相关,且均受甘蔗品种和施氮量的共同影响.     

甘蔗细胞壁转化酶基因(SoCIN1)克隆及其在转基因烟草中的表达特性分析

[目的]克隆甘蔗细胞壁转化酶基因(SoCIN1)并分析其在转基因烟草植株中的表达特性,为研究CIN1基因功能提供参考.[方法]克隆SoCIN1基因,利用基因重组技术构建植物正义表达载体pBI121-SoCIN1,采用叶盘法经农杆菌EHA105介导将其转化烟草品种K346.经抗性筛选和PCR扩增验证后获得转SoCIN1基因烟草植株,采用半定量PCR检测叶片SoCIN1基因的表达量,并测定叶片可溶性糖含量、CIN活性及株高(以野生型烟草为对照).[结果]克隆获得的SoCIN1基因长度为1731 bp,与GenBank已公布的SoCIN1基因(JQ312298)核苷酸序列同源性达100%,并通过构建其植物正义表达载体转化烟草.PCR扩增鉴定结果表明,SoCIN1基因已整合至烟草基因组DNA.对F0和F1代进行转基因烟草连续筛选,获得4个转SoCIN1基因烟草株系(T-1、T-2、T-3和T-4).在4个株系的叶片中均检测到SoCIN1基因的表达,其中以在T-1株系叶片中SoCIN1基因表达量最高,其次是T-3株系,最低的是T-4株系.4个株系叶片的可溶性糖含量、CIN活性及株高均高于野生型烟草,其中CIN活性显著高于野生型烟草(P<0.05,下同),且T-1株系CIN活性高于其他3株系;T-1、T-2和T-3株系叶片可溶性糖含量分别显著高于野生型烟草39.68%、19.95%和31.15%;T-1、T-2、T-3和T-4株系的株高较野生型烟草分别提高了15.57%、2.90%、5.74%和5.22%,但仅T-1株系与野生型烟草存在极显著差异(P<0.01).[结论]转SoCIN1基因烟草叶片过表达SoCIN1基因,能提高烟草的CIN活性和可溶性糖含量,促进植株生长,由此推测该基因在甘蔗生长发育和蔗糖积累过程发挥作用.     

宿根矮化病菌对甘蔗品质及茎、叶超微结构的影响

 甘蔗宿根矮化病(Ratoon Stunting Disease, RSD)是由Leifsonia xyli subsp.xyli (Lxx)引起的,是目前世界所有植蔗地区危害性极大的病害之一。本实验以甘蔗品种新台糖22号(ROC22)健康植株为对照,感染RSD植株为处理,观察和测定RSD侵染甘蔗引起的蔗株农艺性状、蔗糖分以及茎、叶超微结构的变化。结果表明:(1)感染RSD种茎的出苗率比对照减少2.94个百分点;株高比对照下降28.85 cm;茎径比对照减少0.28 cm;节间长度比对照减短3.50 cm;单茎重比对照低0.36 kg。(2)感染RSD植株的蔗糖分低于对照0.9个百分点(绝对值)。(3)利用透射电镜技术对感染RSD植株茎、叶细胞超微结构进行观察表明,叶片叶肉细胞、维管束鞘细胞及茎细胞内的细胞器及细胞核都发生了明显的病理变化。与健康叶片相比,叶绿体变形,叶绿体基质片层大部分消解,基粒结构消失,叶绿体外膜和内膜剥离。线粒体形态异常,有的肿大、内嵴模糊,严重者内嵴消失并空泡化,仅剩未被消解的残骸;细胞核形态变为不规则,核膜破裂,染色质分布不均匀,呈降解状态。在感染RSD甘蔗茎维管束导管细胞内积累有大量的电子致密物质,细胞壁有不同程度的溶解和断裂,这可能和RSD病原细菌侵染有关。以上结果表明:RSD侵染甘蔗后,可能导致光合效率下降,对水分和营养物质的运输能力降低,从而导致甘蔗品质和产量的降低。     

不同甘蔗品种对干旱和复水的生态生理响应

[目的]研究干旱胁迫及复水对6个甘蔗品种的生态生理效应,为甘蔗抗旱育种和栽培提供参考依据.[方法]采用温室人工控水的方法,调查并比较干旱胁迫及复水期间6个甘蔗品种的农艺性状及生理生态指标的变化,以探讨不同甘蔗品种的耐旱性及复水后恢复能力.[结果]在干旱和复水条件下,不同品种的各个指标在不同时期的变化各不相同,且均在复水后得到恢复.6个甘蔗品种抗旱性由强到弱为:GT28> ROC22 >GF98-296> GT21 >B8 >ROC 16;旱后恢复能力由强到弱排序为:GT28>ROC22 >B8 >GF98-296>GT21 >ROC16.[结论]绿叶数、细胞质膜透性以及可溶性糖、叶绿素、MDA含量可作为不同甘蔗品种抗旱性鉴定的重要指标.GT28、ROC22、GF98-296的抗旱性表现较好;新品种B8抗旱性表现一般,但是旱后丰产性能较好;ROC16抗旱能力及恢复能力最弱.     

Trizol试剂法快速高效提取3种作物不同组织总RNA

[目的]建立适用于禾本科作物不同组织总RNA的快速、高效提取方法,为进行后续的分子生物学研究奠定基础.[方法]采用Trizol试剂法,通过改变抽提上清液吸取量、沉淀方法及沉淀漂洗次数,对甘蔗、玉米和水稻的叶片、茎尖和根尖的总RNA提取方法进行优化.[结果]与吸取0.4 mL上清液相比,吸取0.2 mL上清液的总RNA OD260/OD280、OD260/OD230值分别在1.95~2.00和2.11~2.44,所获得的总RNA纯度较高.沉淀漂洗两次的OD260/OD230值(2.11~2.47)明显高于沉淀漂洗1次的总RNA OD260/OD230值(1.01~1.61),总RNA纯度较高.经异丙醇沉淀所得的各材料的总RNA 28S、18S和5S谱带清晰,无拖尾现象,总RNA完整性较好;LiCl沉淀法的RNA条带较模糊粘连,5S条带明显弥散,总RNA产率相对较低.以Trizol-异丙醇法提取的甘蔗总RNA为模板进行GAPDH基因片段扩增,所获甘蔗的叶片、茎尖和根尖的GAPDH基因表达丰度很强,无特异扩增,目的片段长度为153bp.[结论]改良Trizol-异丙醇法提取甘蔗、玉米和水稻不同组织的总RNA带型清晰、完整性好、纯度和产率高,适用于快速、高效提取禾本科植物不同组织总RNA.     

白玉蔗组织培养研究

[目的]以广西贵港市白玉蔗为材料,探讨影响白玉蔗离体培养的主要因素,建立其快速再生繁殖体系.[方法]以白玉蔗尾梢心叶为外植体,诱导愈伤组织并进行继代培养后,分别进行不同培养基和激素组合对白玉蔗愈伤组织芽分化培养、不定芽增殖和生根壮苗等影响试验.[结果]白玉蔗心叶切片供诱导愈伤组织是方便快捷的有效方法.心叶切片接人培养基(MS+2,4-D 3 mg/L,琼脂5g/L,糖30 g/L)30 d后,外植体迅速膨胀,边缘出现颗粒状、淡黄或黄色、质地均一的胚性愈伤组织或糊状的愈伤组织.诱导白玉蔗芽分化以培养基MS+6-BA 1.0 mg/L+ NAA0.2 mg/L的效果最佳;培养不定芽增殖以MS+6-BA 3.0 mg/L+KT 0.5 mg/L+NAA 0.6 mg/L+糖30.0 g/L培养基的效果最佳.PVP和活性炭对防止组培苗褐变的效果有差异,1%活性炭能有效抑制白玉蔗增殖培养基中丛生芽的褐化.在生根壮苗培养中,最优培养基为MS+ NAA 0.6 mg/L+糖50.0 g/L+活性炭0.1%.[结论]通过正交试验设计,建立了白玉蔗的再生繁殖体系,为加快白玉蔗繁殖速度、提高繁殖系数、节约种茎提供有效途径.     

甘蔗内生固氮菌液浸种对甘蔗生长前期氮代谢相关酶活性的影响

为研究甘蔗内生固氮菌液浸种对甘蔗生长前期氮代谢相关酶活性的影响,分别用从甘蔗品种桂糖28号、新台糖22号、B8中分离获得的3种内生固氮菌及其混合液对甘蔗浸种处理,并测定与氮代谢相关酶活性指标。结果表明,接种甘蔗内生固氮菌对甘蔗叶片硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性具有普遍而明显的促进作用,而对谷草转氨酶与谷丙转氨酶的影响则因甘蔗品种差异表现出不同效果;巴西品种B8的谷草转氨酶与谷丙转氨酶活性显著提高,但固氮菌对本地品种桂糖28号和新台糖22号的谷草转氨酶与谷丙转氨酶活性影响不大。     

接种内生固氮菌对不同基因型甘蔗农艺特性的效应

把内生固氮菌株Y-1a分别接种到6个不同甘蔗材料GT24、GT9、YC84/153、GT18、CP65/357和F172中,在温室无氮栽培条件下,分别调查甘蔗株高、茎径、平均节间长度和单茎重,探讨接种内生固氮菌对不同基因型甘蔗农艺特性的效应。结果表明,与对照相比,接种内生固氮菌可在不同程度上促进不同基因型甘蔗植株的生长,增加株高、茎径、平均节间长度和单茎重。