温度和水分对烟草非结构性碳水化合物代谢的影响

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文温度和水分对烟草非结构性碳水化合物代谢的影响EffectsofTemperatureandWaterStatusonNon-StructuralCarbohydratesMetabolisminTobacco(NicotianatobacumL.)Plants学院生命科学学院专业名称植物学研究生姓名张建波学号12071001001导师姓名崔明昆职称教授导师姓名龚明职称教授2015年5月18日摘要摘要烟草(NicotianatobacumL.)是我国重要的经济作物,对生态环境非常

2、敏感。生长温度和土壤水分状况是决定烟叶品质和产量的重要因素。因此,研究烟草对干旱和低温的响应机制以及温度对烟叶品质的影响机制是目前亟待解决的问题。本文以烟草为材料,研究了:(1)干旱和低温胁迫影响烟草幼苗海藻糖代谢的差异比较;(2)不同生长温度对成熟期烟草非结构性碳水化合物代谢的影响;(3)生长温度对不同生育期烟草非结构性碳水化合物代谢的影响。1、干旱和低温胁迫影响烟草幼苗海藻糖代谢的差异比较以烟草品种云烟203幼苗为材料,通过对烟草幼苗进行干旱和4℃低温胁迫处理,研究了叶片中海藻糖含量及代谢相关酶(TPS、TPP

3、和THase)活性及基因表达变化情况。结果表明:在干旱和低温胁迫下,海藻糖含量表现出先升高后降低趋势,均在处理2d时海藻糖积累达到最大,且干旱胁迫下海藻糖含量高于低温胁迫。TPS、TPP活性在干旱和低温胁迫下先升高后降低,且干旱高于低温;THase活性在干旱和低温胁迫下均不断升高,低温下的THase活性高于干旱。TPS、TPP、THase基因在干旱下的表达量均高于0d对照,低温下低于0d对照。以上结果表明,干旱和低温胁迫均能促使烟草体内海藻糖的积累,干旱更能诱导相关基因的表达、相关酶活性及海藻糖含量的升高,表明海藻

4、糖对干旱响应更敏感。2、不同生长温度对成熟期烟草非结构性碳水化合物代谢的影响以云烟87为材料,利用人工气候室分别进行不同温度(均温30.5、23.5和16.5℃)处理,研究了温度对烟草叶片及根系可溶性糖、还原糖含量、蔗糖、淀粉含量、相关酶活性及基因表达的影响。结果表明,叶片和根系中可溶性糖、还原糖、蔗糖和淀粉含量在不同温度下均不断积累,且存在显著差异,积累量表现为16.5℃>23.5℃>30.5℃;叶片中合成蔗糖的酶(SPS)活性与蔗糖含量呈正相关,分解蔗糖的酶(SuSy和Inv)活性与蔗糖含量呈负相关;根系中SP

5、S和SuSy与蔗糖含量正相关,Inv与蔗糖含量负相关;叶片中AGPase、SSs和SBE活性不断升高,也表现出16.5℃>23.5℃>30.5℃,根系中3个酶活性也是在均温16.5℃下较高;淀粉酶活性在均温30.5℃下较高。不同温度下各个酶所对应I摘要的基因表达总体与酶活性变化一致,各个基因表达存在明显差异,通过互相协调表达来实现酶活调控。这些结果表明,温度通过影响相关基因的表达,进而影响相关酶活性的升降和糖的代谢运输,最终影响烟叶品质。3、生长温度对不同生育期烟草非结构性碳水化合物代谢的影响以云烟87为材料,通过

6、人工气候室模拟云南江川、贵州遵义和河南襄县的气温条件,在烟草移栽-团棵、团棵-现蕾及成熟期进行温度处理,研究了不同生长温度对烟草可溶性糖、还原糖、蔗糖、淀粉含量、代谢相关酶活性及相关基因表达的影响。结果表明,随着烟株不断生长,烟草体内可溶性糖、还原糖、蔗糖和淀粉含量不断增多,成熟期含量最高;SPS在移栽-团棵和成熟期活性较大,基因表达也较高;SuSy和Inv活性在移栽-团棵期较高,之后活性降低。云南江川地区的温度条件在各个时期均有利于可溶性糖、还原糖、蔗糖的积累和SPS活性的升高。河南襄县的温度条件在团棵-现蕾期有

7、利于蔗糖的积累和SPS活性的升高。贵州遵义的温度条件在各个时期糖分积累量少,分解蔗糖的SuSy和Inv活性相对较高。贵州遵义地区的温度条件有利于移栽-团棵期淀粉的积累和AGPase活性的升高;云南江川地区的温度条件有利于团棵-现蕾和成熟期淀粉含量的积累和AGPase、SSs活性的升高;河南襄县的温度条件淀粉积累较少,在移栽-团棵、成熟期Amylase活性较高。以上结果表明,温度通过影响相关基因的表达,进而影响相关酶活性的升降和糖的代谢运输,最终对烟叶风格的形成有一定的影响。关键词:烟草;温度;水分;海藻糖;蔗糖;淀

8、粉;代谢;基因表达IIAbstractAbstractTobacco(NicotianatobacumL.)isanimportantcashcropinChina,whichisverysensitivetothechangesofecologicalenvironment.Effectsoftemperatureandwaterstatusonthequ

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