竹子快速生长过程中糖分代谢与运输机制研究

竹子笋芽的发育非常缓慢，而竹笋从土里萌发后到完成全部高生长的时间却特别短。在竹笋的快速生长发育过程中，糖分和水分扮演着重要的角色，相关的糖分代谢和水分运输机制并不清楚。课题组以云南箭竹的笋芽以及未伸长、快速伸长和成熟阶段的节间为研究材料，测定不同伸长阶段的糖分代谢、水势、水压变化，并采用示踪的方法测定糖分与水分的运输速率。实验揭示了快速生长的竹笋光合同化物的韧皮部卸载和卸载后运输机制，分析水分运输及其对糖分运输的影响。结果表明：1)笋芽中蔗糖含量高于幼秆，这与笋芽具有较高的甜味相吻合。当竹笋萌发出土后，淀粉和糖分急剧消耗。2)快速伸长的幼竹，光合同化物主要以共质体途径进行韧皮部卸载和卸载后运输，节间纤维和薄壁细胞壁的木质化与栓质化阻碍了质体外的运输。竹壁内侧的维管束，糖分沿维管束的4个方向向外卸载，在外侧的维管束沿2个方向向外卸载。3)随着竹笋发育程度的不同，同化物从母竹向幼笋的运输速率也不同，快速伸长的幼竹，运输速率最高。4)韧皮部运输与水分运输呈正相关，夜间由于水压作用，水分运输促进了同化物的转运，中午由于蒸腾作用阻碍了同化物的转运。在径向运输上，也表现出相同的变化规律。5)蔗糖、葡萄糖、淀粉粒和相关酶的定位再次证实，维管束内和维管束间的薄壁细胞构成了糖分径向运输的共质体途径，是糖分代谢的主要场所。竹子节间维管束间的薄壁细胞扮演着“射线”细胞的角色。6)竹子节间的伸长依赖于水压和可溶性糖浓度的增加。竹笋箨鞘作为糖分和水分运输的控制器，在竹笋快速伸长过程中扮演着控制器的角色。这些研究结果系统地揭示了竹笋伸长过程中同化物和水分的运输机制，并为竹子快速生长发育提供了新的见解。