大豆叶片可溶性糖代谢动态变化与相关酶活性的研究

选用6个大豆品种,研究了大豆叶片可溶性糖代谢的动态变化,并检测了相关代谢酶的活性,结果表明:不同大豆品种叶片可溶性糖含量变化规律较为一致,呈单峰曲线变化,峰值出现在开花期,秣食豆叶片可溶性糖含量显著高于栽培大豆,栽培大豆间没有表现出明显的差异性。蔗糖合成酶分解方向的活性显著大于合成方向的酶活性,说明在大豆蔗糖合成酶代谢中分解方向是主要的,蔗糖合成酶分解方向与叶片蔗糖含量间具有负相关性,其中绥农14达到了极显著负相关水平。蔗糖磷酸合成酶与蔗糖含量间表现为正相关性,其中丰收10达到显著正相关水平,蔗糖磷酸合成酶催化蔗糖合成的过程是不可逆的,说明在大豆叶片中蔗糖磷酸合成酶是合成蔗糖的关键控制性酶。     

两个不同类型彩色棉品种纤维发育的生理特征

选择天然棕色棉品种湘彩棉2号和绿色棉品种皖棉39,研究其纤维发育相关生理特征。结果表明,与常规白色陆地棉苏棉9号(对照)相比,湘彩棉2号和皖棉39纤维中纤维素含量较低,并且纤维中纤维素积累随花后天数增加的S型曲线符合Richards方程,拟合系数达0.999以上,其纤维素积累最大值、累积速率参数、最大增长速率明显低于对照普通白棉,且绿色棉又低于棕色棉。天然彩色棉叶片中SPAD值、可溶性糖含量、蔗糖转化酶活性,铃壳和纤维中腺苷三磷酸(ATP)酶活性、蔗糖合酶(SS)活性和尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)焦磷酸化酶活性低于普通白棉,导致彩色棉纤维发育过程中无法获得充足的养分,最终影响其纤维品质。这也解释了彩色棉Richards方程模拟纤维素积累速率较慢的结果。相关分析进一步表明,彩色棉开花后40 d纤维中SS活性、UDPG焦磷酸化酶活性和GA₃含量与成熟期纤维成熟度、纤维比强度均呈显著线性正相关关系(r＝0.884^*, r＝0.895^*, r＝0.914^*, r＝0.935^*, r＝0990^*, r＝0.988^*),说明天然彩色棉纤维中代谢物质和关键酶活性低,影响了其最终纤维品质。     

小麦灌浆期蔗糖的合成、降解及与淀粉积累的关系

试验选用了山农12和偃展4110两个小麦品种,研究了小麦灌浆期旗叶磷酸蔗糖合酶(SPS)活性、籽粒蔗糖合酶(SS)活性变化与籽粒淀粉积累.结果表明,旗叶SPS活性在花后14 d内保持较高的水平,籽粒SS活性在灌浆期呈单峰曲线.山农12 SPS、SS的最大与平均酶活性均显著高于偃展4110,而两个酶较高活性持续期品种间无...     

不同基因型大豆叶片蔗糖合成酶活性变化动态的研究

选用6个不同基因型的大豆品种,运用框栽的方法,研究了大豆蔗糖合成酶(SS)含量的变化动态。结果表明:大豆叶片SS分解方向的活性在幼嫩叶片中呈先升高后降低的趋势,成熟叶片仅表现出有下降的趋势,但不同品种间没有显著差异;合成方向的酶活性在不同品种间、不同叶位上未表现出一致的规律性;SS分解方向的酶活性极显著高于合成方向的酶活性,说明在大豆叶片中SS主要起分解蔗糖的调节作用;SS活性与大豆叶片中的蔗糖含量间具有正相关性,其中绥农14和不结瘤大豆的幼嫩叶片中SS合成方向的酶活性与蔗糖含量间达到了显著水平(r值分别为0.765和0.732);不结瘤大豆成熟叶片的SS分解方向的酶活性与蔗糖含量间具有极显著的正相关性(r=0.986)。     

不同类型小麦品种灌浆期蔗糖代谢关键酶的活性变化

测定池栽条件下小麦强筋品种藁城8901、中筋品种豫麦49号和弱筋品种洛麦1号灌浆期旗叶、旗叶鞘、穗茎、籽粒中蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)活性变化的结果表明,3种不同类型小麦品种灌浆期旗叶、旗叶鞘、穗茎、籽粒中SPS和SS活性变化均呈单峰曲线。豫麦49号旗叶、旗叶鞘和籽粒中SPS酶活性较高,而洛麦1号穗茎中SPS酶活性较高。豫麦49号的旗叶、旗叶鞘、穗茎和籽粒中SS活性高于其他两品种,表明豫麦49号和洛麦1号营养器官和籽粒中蔗糖合成和降解代谢比较活跃。     

甜菜蔗糖代谢两种相关酶的活性变化及其相互关系

为了研究不同类型甜菜品种蔗糖代谢能力存在明显差异的生理机制,以糖用甜菜(高糖)和饲用甜菜(丰产)为试验对象,测定了不同生育阶段叶片、叶柄和块根中的蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性。结果表明:叶片、叶柄和块根中存在蔗糖合成与降解过程,不同类型甜菜在生长期蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性存在差别,同一品种不同部位,块根中蔗糖的代谢强度高于叶片和叶柄,糖用甜菜两种酶活性高于饲用甜菜,蔗糖代谢相关酶活性差异是品种特性,可用于甜菜的选种实践。     

花生籽仁发育过程中糖分积累特征及蔗糖代谢酶活性分析

花生籽仁的含糖量与其食用品质和加工特性密切相关,为了明确花生籽仁发育过程中糖分积累特征以及与蔗糖代谢相关酶活性的关系,以3个不同蔗糖含量的花生品种为材料,分别比较了它们在籽仁发育不同时期可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量以及蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(SAI)等蔗糖代谢关键酶的活性差异。结果表明不同品种在籽仁发育过程中的糖组分含量及酶活性变化规律相似;无论是合成方向还是分解方向,都以SS活性值相对最高;相关性分析显示,籽仁发育后期蔗糖含量与NI呈极显著负相关,与SPS呈显著正相关。推测可以在花生籽仁趋于成熟时,通过调节NI和SPS活性来提高其蔗糖含量。     

施氮量对不同品种春玉米穗位叶蔗糖合成的影响

以高淀粉玉米、糯玉米和甜玉米为试验材料,研究了氮肥施用量对春玉米穗位叶蔗糖合成的影响。结果表明,春玉米穗位叶的蔗糖含量、光合速率以吐丝后7d最高,随灌浆进程的推进,呈逐渐降低的趋势,氮肥处理之间差异明显,不同品种对氮素反应不同。磷酸蔗糖合成酶活性与光合速率变化基本一致。春玉米吐丝后穗位叶中蔗糖合成酶活性呈单峰曲线变化,在吐丝后28d活性最高（但各品种N0处理在吐丝后21d活性最高）,35d以后迅速下降。品种间存在差异。     

不同木薯品种叶片碳氮代谢与块根淀粉积累特性研究

摘 要：本试验以木薯高淀粉品种GR891、南植199(nanzhi199)和低淀粉品种南洋红(SC201)为材料,分别在块根形成期、块根膨大期和工艺成熟期测定叶片碳氮代谢有关指标和块根淀粉含量,探讨木薯叶片碳氮代谢与块根淀粉积累的关系。结果表明,块根淀粉含量与叶片叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性、叶片蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性、叶片磷酸合成酶(SS)活性、叶片可溶性糖含量呈正相关关系且与叶片磷酸合成酶(SS)活性达到显著水平,与叶片硝酸还原酶(NR)活性呈负相关但不显著。块根淀粉含量与叶片蔗糖含量、叶片可溶性蛋白含量、叶片氨基酸含量呈极显著负相关关系。但高淀粉木薯品种在生育后期代谢活性下降缓慢,显示出源端较强的同化物持续供应能力。各品种表现出相同的规律。     

高品质陆地棉蔗糖代谢关键酶活性对纤维品质形成的影响

以高品质陆地棉鲁324系(324)、渝棉1号(YM-1)和普通陆地棉鲁棉研18 (L18)为材料, 研究蔗糖代谢关键酶活性变化对纤维品质形成的影响。结果表明, 高品质陆地棉叶片蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthetase, SPS)活性高, 蔗糖合成能力强, 主茎叶和果枝叶蔗糖含量高, 蔗糖供应能力强。Logistic方程模拟纤维素累积过程, 高品质陆地棉纤维素进入快速累积期的时间晚, 终止期延后, 快速累积持续期长, 累积速率平缓, 最终纤维素含量高, 纤维比强度高。在纤维发育前期, 高品质陆地棉蔗糖贮存较多, 为次生壁发育提供了充足的初始底物。高品质陆地棉蔗糖合成酶(sucrose synthetase, SS)活性高, 降解蔗糖能力强, 酶活性迅速增加时期与纤维素快速累积期相吻合; SPS活性在纤维素快速累积期终止前均明显高于普通陆地棉。叶片SPS活性和棉纤维中SS、SPS活性与纤维素累积及纤维品质形成有密切关系。     

Sucrose metabolism in cotton (Gossypium hirsutum L.) fibre under low temperature during fibre development

The effects of low temperature on sucrose content and activities of key enzymes related to sucrose metabolism in cotton (Gossypium hirsutum L.) fibre were investigated. Two cotton cultivars, Kemian 1 and Sumian 15, were grown in the field at two sowing dates in 2006 and three sowing dates in 2007, the differences of environmental conditions during fibre development period (from flowering date to boll opening date) for different sowing dates were primarily on temperature. Low temperatures (MDTmin of 21.1, 20.5 and 18.1 °C) in late sowing dates (25 May/10 June) prolonged the fibre development period, and had significant effect on cellulose synthesis and sucrose metabolism. Results showed that, under low temperature, sucrose content was increased, cellulose content and sucrose transformation rate were decreased, and the variability of cellulose content and sucrose transformation rate through sowing dates in Sumian 15 was more than that in Kemian 1. The measurable activities of sucrose phosphate synthase (SPS), sucrose synthase (SuSy) and acid/alkaline invertases in sucrose metabolism were affected by low temperatures. Under low temperatures, activities of SuSy and invertase in sucrose degradation were increased, and two cultivars had the similar change. In contrast, the activity of SPS in sucrose synthesis was lower than the activity in developing fibre at normal environmental condition, and the time to peak activity was delayed, SPS activity in response to temperatures differed between two cultivars. The results indicated that restrained cellulose synthesis and sucrose metabolism under low temperature were mainly attributed to the changed activities of enzymes (SPS, SuSy and invertase), and the difference of cellulose synthesis and sucrose metabolism in response to temperature in fibre cells for two cotton cultivars was mainly determined by the level of SPS activity.     

花铃期渍水对棉铃对位叶蔗糖代谢及铃重的影响

试验以新棉33B为材料,于2007年和2009年在江苏南京(32º02′N,118º50′E)江苏省农业科学院防雨棚的水泥池中进行。以正常灌水(土壤相对含水量为75%±5%)为对照,于棉花中部(6~8)果枝开花时进行渍水7 d和14 d (保持地面2~3 cm的水层)处理。研究花铃期渍水对棉铃对位叶蔗糖代谢及铃重形成的影响。结果表明,花铃期渍水条件下棉铃对位叶可溶性糖、蔗糖、淀粉含量增加,蔗糖/淀粉比值下降,且随渍水持续期的延长变化幅度增大,表明花铃期渍水致使叶片蔗糖外运受阻且随渍水时间的延长外运受阻加重;棉铃对位叶蔗糖磷酸合酶、蔗糖合酶和酸性转化酶活性增强,且随渍水持续期的延长和果枝部位的上升而增大;棉铃对位叶可溶性糖、蔗糖和淀粉含量与蔗糖磷酸合酶、蔗糖合酶及酸性转化酶活性显著正相关(P<0.05),表明渍水条件下蔗糖代谢被激活但并未促进叶片蔗糖的外运,铃重随果枝部位上升和渍水持续期的延长下降幅度增大。这是渍水条件下铃重下降的重要原因。     

花铃期增温对棉花干物重累积的影响及其生理机制

以遗传背景相近的棉花(Gossypium hirsutum L.)品种泗棉3号和泗杂3号为材料,于2010年在南京农业大学牌楼试验站(118º50′E, 32º02′N)模拟全球温室化气候,研究花铃期增温对棉花干物质累积的影响及其生理机制。结果显示,增温2~3℃(龄期日均温33.5~35.2℃)的条件下,主茎功能叶SPAD值降低,蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)上升,但净光合速率(P_n)下降;棉铃对位叶可溶性蛋白含量大幅上升(Δ%>50%)、可溶性糖及可溶性氨基酸含量小幅下降(P<0.05)、C/N值显著下降(P<0.05);叶片POD、CAT活性大幅下降、MDA含量显著上升;泗杂3号相关指标变化幅度较泗棉3号小。说明尽管2~3℃的增温幅度较小,但在花铃期日均温(33.5~35.2℃)的条件下,植株已处于显著的热胁迫状态,光合产物累积能力受到抑制,棉铃对位叶光合产物输出能力显著下降, 棉株总干物质累积量下降20%左右;增温条件下植株水分吸收能力下降并因此受到一定程度的水分胁迫,但此条件下光合能力下降主要由非气孔因子所致,与叶片膜结构的严重受损关系密切;泗杂3号抗高温能力高于泗棉3号。     

棕色棉纤维发育过程中碳水化合物和色素的变化特征

 以深棕色棉、棕色棉、浅棕色棉和白色棉（对照）为材料,研究了纤维发育过程中碳水化合物和色素的变化特征。结果表明,在开花当天至开花后10 d,白色棉纤维中的可溶性总糖和蔗糖含量最高;其次为浅棕色棉,棕色棉和深棕色棉含量较低且接近;从开花后15 d至纤维成熟期棕色棉和白色棉纤维中总糖和蔗糖含量差异不大。整个纤维发育期内果糖含量一直呈下降趋势,且棕色棉和白色棉差异不明显。从开花当天至纤维成熟时,纤维中的色素含量从高到低依次为：深棕色棉>棕色棉>浅棕色棉>白色棉,说明棕色棉纤维因色素的大量积累将消耗部分碳水化合物。     

甜高粱与粒用高粱茎秆生长过程中糖及其代谢相关酶活性的比较

以粒用高粱和甜高粱为材料,对甜高粱与粒用高梁不同时期茎秆的可溶性糖含量、蔗糖含量、果糖含量及SS、SPS酶活力进行比较,结果表明:茎秆中的可溶性糖含量、果糖含量在完熟期甜高粱高于粒用高粱,乳熟期茎秆中蔗糖含量甜高粱高于粒用高粱;两种高粱类型的SPS酶活力变化趋势基本相似,从乳熟期到完熟期粒用高粱茎秆中的SPS酶活力明显增高,SS酶活力在粒用高粱茎秆中随生育期呈上升趋势,甜高粱茎秆中SS酶活力到乳熟期达到最大,明显高于粒用高粱.对糖含量与其相关代谢酶活力的相关性分析表明:甜高粱茎秆中利用SPS酶合成蔗糖的效率要高于粒用高粱;两种类型高粱的SS酶活力与其茎秆中的果糖含量存在明显差异,SS的作用模式不同.     

棉纤维加厚发育生理特性的基因型差异及对纤维比强度的影响

选择3类棉纤维比强度差异明显的品种,于2004—2005年在江苏南京（长江流域下游棉区）研究棉纤维加厚发育过程中主要生理特性的基因型差异及对纤维比强度的影响,为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。结果表明,高纤维比强度基因型（科棉1号）棉纤维中可溶性糖转化多,进入纤维次生壁加厚发育期的β-1,3-葡聚糖含量峰值高,纤维素合成关键酶（蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶）活性增强快、峰值高,纤维素累积速率平缓且快速累积期长;而较低纤维比强度基因型（苏棉15和德夏棉1号）的棉纤维加厚发育生理特征与此相反;中等棉纤维比强度基因型（美棉33B）则介于上述两者之间。与纤维素生物合成相关的物质和关键酶活性变化的基因型差异是造成纤维素累积速率及纤维比强度差异的主要生理原因之一。此外,β-1,3-葡聚糖含量的剧增可作为棉纤维进入次生壁加厚发育阶段的一个重要特征。     

棉花季节桃加厚发育生理特性的差异及与纤维比强度的关系

选用3类棉纤维比强度差异明显的4个棉花品种, 研究棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维加厚发育过程中主要生理特征的差异及与纤维比强度的关系。结果表明, 棉花季节桃纤维加厚发育过程中物质转化特征和相关酶活性存在较大差异, 最终导致纤维比强度差异的形成, 且季节桃间的差异在各类品种内表现一致。伏前桃和伏桃纤维加厚发育处于较为适宜的温度条件(铃龄10~50 d日均温26.0~28.5℃)和棉株生理年龄(3~9果枝)下, 纤维素合成相关酶活性越高, 相关物质转化越多, 纤维素快增持续期长, 纤维素累积速率平缓, 越利于高强纤维的形成。早秋桃纤维发育后期温度条件较伏前桃差且棉株开始衰老, 但其纤维合成相关物质转化率高, 纤维素累积特征优于伏前桃, 最终纤维强度高于伏前桃; 随着铃龄10~50 d日均温降至20℃以下和棉株进一步的衰老(16果枝以上), 晚秋桃纤维素快速累积期延长, 相关物质转化率降低, 纤维累积速率过慢, 纤维细胞发育迟缓, 造成最终纤维比强度较低。     

棉纤维发育相关糖类物质转化与纤维产量形成的关系

以生育期相近的2个棉花品种不同季节成铃的棉纤维为材料,研究棉纤维发育相关糖类物质转化、纤维素合成特征与棉纤维干物质质量形成的关系.结果表明:随着开花结铃时间的推迟,棉纤维中可溶性糖和蔗糖的转化率有下降的趋势;可溶性糖和蔗糖转化率高的棉纤维,其纤维素累积最大速率较高,纤维干物质质量快速增长期历时长,有利于纤维干物质质量的增加.对于不同结铃时期的棉铃,棉纤维中蔗糖和纤维素均是通过调节可溶性总糖含量的变化来影响棉纤维干物质质量的增加.因此,棉纤维发育过程中可溶性糖类物质转化情况和纤维素合成特征的差异,是导致不同结铃时期单铃纤维干物质质量形成差异的直接原因.