柑橘果實糖酸代謝與鎂的關系及其機制
發(fā)布時間：2021-07-15 00:18
糖酸是決定柑橘果實內在品質的重要指標,其在果實發(fā)育過程中的累積受多種因素調節(jié)。礦質養(yǎng)分通過參與光合作用、平衡細胞內穩(wěn)態(tài)、調節(jié)蛋白質和代謝產物合成與轉運、構成細胞骨架及酶輔助因子等過程對果實糖酸的累積過程發(fā)揮作用。雖然研究證明缺鎂（Mg）抑制多種作物蔗糖在葉片韌皮部上的裝載而導致葉片蔗糖累積、Mg與葉片蔗糖呈負相關關系而與氨基酸呈正相關關系,但有關Mg調節(jié)果實糖酸的結果并不一致,且停留在對果實成熟期品質的影響上,對Mg調節(jié)果實主要糖酸組分代謝與轉運的機制尚不清楚。本研究首先利用華中農業(yè)大學校內柑橘種質資源圃不同品種柑橘為試驗材料,分析明確與果實主要糖酸組分顯著相關的營養(yǎng)元素特別是Mg;采用田間試驗,一方面分析高低糖酸累積品種柑橘果實糖酸與Mg累積特性及Mg可能參與代謝路徑,另一方面揭示不同水平Mg肥對柑橘果實糖酸代謝的影響及其機制;采用水培試驗,進一步分析明確不同類作物果實（番茄）糖酸與Mg的關系,以闡明Mg對果實糖酸組分累積的調節(jié)作用及機制,為我國缺Mg柑橘園科學施用Mg肥、改善果實品質提供理論依據(jù)。獲得的主要結果如下:1. 同一柑橘種質資源圃的6個不同品種柑橘果實成熟期品質及養(yǎng)分含量...
【文章來源】：華中農業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：142 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
源葉中的蔗糖合成和韌皮部裝載（Ruan2014）
華中農業(yè)大學2020屆博士研究生學位論文41.2.1.2果實累積糖的主要形式蔗糖既是大多數(shù)植物從自養(yǎng)型“源”-葉片向非自養(yǎng)型器官“庫”-根系、花、果實和種子等運輸光合產物的主要形式，也是許多果實累積糖的主要形式（BiancoandRieger1999）。蔗糖在韌皮部庫器官中卸載時被酶催化降解為己糖，為庫器官生長發(fā)育提供反應底物與能量，比如發(fā)育中的種子、果實、根系、塊莖以及棉花纖維，以滿足庫器官生長發(fā)育需求（Ruan2014）。盡管蔗糖最初來源于葉片，但也可以在庫器官中再合成，即蔗糖經(jīng)韌皮部質外體途徑卸載過程中，被細胞壁轉化酶分解為葡萄糖和果糖，此時蔗糖的儲存以及細胞內轉運就需要以葡萄糖和果糖為底物在酶的催化作用下再合成（Ruan2014）。1.2.1.3蔗糖合成與分解關鍵酶與蔗糖代謝相關的酶類型主要包括以下3種：蔗糖轉化酶（Inv）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS），反應過程如下：圖1.2庫組織中的蔗糖卸載、轉運和代謝（Ruan2014）Fig.1.2Sucroseunloading,transportandmetabolisminsinktissues
柑橘果實糖酸代謝與鎂的關系及其機制91.2.2植物鎂營養(yǎng)1.2.2.1植物體中的鎂含量Mg是植物繼N、K、Ca之后第四豐富的必需營養(yǎng)元素（KehresandMaguire2002,Farhatetal2016），在植物中的含量約為0.05%-0.70%，正常植物每公斤干物質需要1.5g-3.5gMg以滿足諸多生理生化需要（鄭重祿2015，Rmheld2012,Grzebisz2009）。植物細胞中總Mg濃度在毫摩爾水平（15mM-25mM），其中小部分代謝活躍的自由態(tài)Mg2+儲存于細胞質（0.2mM-0.4mM）、葉綠體（10mM-15mM）和線粒體（0.2mM-0.5mM）中，而大部分非活躍束縛態(tài)Mg2+位于液泡中（5mM-80mM）（圖1.3）（Hermansetal2013）。細胞各部位Mg2+含量因植物種類、細胞類型以及營養(yǎng)、光照等變化而差異巨大，如細胞質中的Mg2+在0.20mM（光照）-0.40mM（黑暗）之間，而參與構成細胞組成的Mg2+受到嚴格調控。圖1.3植物細胞水平鎂元素內穩(wěn)態(tài)機制（Hermansetal2013）Fig.1.3AnoverviewofMghomeostasismechanismsattheplantcellularlevel1.2.2.2鎂在植物中的重要作用Mg對植物光合作用、酶活化、細胞內穩(wěn)態(tài)、膜結構穩(wěn)定性、活性氧代謝、核酸代謝和信號轉導等生理作用中都發(fā)揮重要作用（GerendásandFührs2013,Marcshner2012）。作為占據(jù)葉綠素分子中心位置的原子（Beale1999），植物體中20%、葉片中35%的Mg參與葉綠素合成（Marschner2012,CakmakandYazici2010）并在光和系統(tǒng)I（PhotosystemI，PSI）中起捕獲光能作用（Hermansetal2005）；葉片韌皮部篩管元件-伴細胞（SE-CC）復合體中的糖濃度顯著高于周圍葉肉薄壁細胞，糖分子逆濃度梯度跨膜遷移總伴隨質子運輸，這一過程被稱為H+/蔗糖共運輸模型，SE-CC
本文編號：3285187
【文章來源】：華中農業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：142 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
源葉中的蔗糖合成和韌皮部裝載（Ruan2014）
華中農業(yè)大學2020屆博士研究生學位論文41.2.1.2果實累積糖的主要形式蔗糖既是大多數(shù)植物從自養(yǎng)型“源”-葉片向非自養(yǎng)型器官“庫”-根系、花、果實和種子等運輸光合產物的主要形式，也是許多果實累積糖的主要形式（BiancoandRieger1999）。蔗糖在韌皮部庫器官中卸載時被酶催化降解為己糖，為庫器官生長發(fā)育提供反應底物與能量，比如發(fā)育中的種子、果實、根系、塊莖以及棉花纖維，以滿足庫器官生長發(fā)育需求（Ruan2014）。盡管蔗糖最初來源于葉片，但也可以在庫器官中再合成，即蔗糖經(jīng)韌皮部質外體途徑卸載過程中，被細胞壁轉化酶分解為葡萄糖和果糖，此時蔗糖的儲存以及細胞內轉運就需要以葡萄糖和果糖為底物在酶的催化作用下再合成（Ruan2014）。1.2.1.3蔗糖合成與分解關鍵酶與蔗糖代謝相關的酶類型主要包括以下3種：蔗糖轉化酶（Inv）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS），反應過程如下：圖1.2庫組織中的蔗糖卸載、轉運和代謝（Ruan2014）Fig.1.2Sucroseunloading,transportandmetabolisminsinktissues
柑橘果實糖酸代謝與鎂的關系及其機制91.2.2植物鎂營養(yǎng)1.2.2.1植物體中的鎂含量Mg是植物繼N、K、Ca之后第四豐富的必需營養(yǎng)元素（KehresandMaguire2002,Farhatetal2016），在植物中的含量約為0.05%-0.70%，正常植物每公斤干物質需要1.5g-3.5gMg以滿足諸多生理生化需要（鄭重祿2015，Rmheld2012,Grzebisz2009）。植物細胞中總Mg濃度在毫摩爾水平（15mM-25mM），其中小部分代謝活躍的自由態(tài)Mg2+儲存于細胞質（0.2mM-0.4mM）、葉綠體（10mM-15mM）和線粒體（0.2mM-0.5mM）中，而大部分非活躍束縛態(tài)Mg2+位于液泡中（5mM-80mM）（圖1.3）（Hermansetal2013）。細胞各部位Mg2+含量因植物種類、細胞類型以及營養(yǎng)、光照等變化而差異巨大，如細胞質中的Mg2+在0.20mM（光照）-0.40mM（黑暗）之間，而參與構成細胞組成的Mg2+受到嚴格調控。圖1.3植物細胞水平鎂元素內穩(wěn)態(tài)機制（Hermansetal2013）Fig.1.3AnoverviewofMghomeostasismechanismsattheplantcellularlevel1.2.2.2鎂在植物中的重要作用Mg對植物光合作用、酶活化、細胞內穩(wěn)態(tài)、膜結構穩(wěn)定性、活性氧代謝、核酸代謝和信號轉導等生理作用中都發(fā)揮重要作用（GerendásandFührs2013,Marcshner2012）。作為占據(jù)葉綠素分子中心位置的原子（Beale1999），植物體中20%、葉片中35%的Mg參與葉綠素合成（Marschner2012,CakmakandYazici2010）并在光和系統(tǒng)I（PhotosystemI，PSI）中起捕獲光能作用（Hermansetal2005）；葉片韌皮部篩管元件-伴細胞（SE-CC）復合體中的糖濃度顯著高于周圍葉肉薄壁細胞，糖分子逆濃度梯度跨膜遷移總伴隨質子運輸，這一過程被稱為H+/蔗糖共運輸模型，SE-CC
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