黄瓜果实水苏糖降解部位及与6种α-半乳糖苷酶的关联

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同化物向果实运输和卸出是果菜类蔬菜产量与品质形成的物质基础。黄瓜(Cucuumis sativus L.)是重要的葫芦科经济作物,以棉籽糖家族寡糖(Raffinose family oligosaccharides,RFOs)中的水苏糖作为体内光合同化物的主要运输形式,但水苏糖经过韧皮部长距离运输到达果实后,在果实中的具体分解部位尚不明确。α-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.22)是催化分解水苏糖的关键酶,在黄瓜基因组中存在着三种酸性玖-半乳糖苷酶和三种碱性α-半乳糖苷酶,但何种α-半乳糖苷酶在分解水苏糖过程中起着主要作用目前并不清楚。这些研究现状严重制约了葫芦科植物高产优质栽培和育种理论的发展。为此,本试验观察了黄瓜果柄、果实中维管束组织结构,研究了不同生态型黄瓜茎、果柄和果实不同切面渗出汁液及组织中5种可溶性糖的含量,同时采用荧光定量PCR法及原位杂交技术研究了 6种α-半乳糖苷酶基因在黄瓜不同部位组织中的相对表达量具体表达部位,并以甜瓜中的测定结果作为验证,以期探明水苏糖在黄瓜体内的确切卸载部位和酶类,为制定黄瓜高产优质栽培和育种的新策略提供理论基础。所得结果如下:1、黄瓜果柄和果实中的维管束为双韧结构;在果实中存在三种维管束系统,分别为靠近果皮的一层维管束、10条主维管束和存在于胎座周围的一层维管束,本论文称之为外周维管束、心皮维管束和胎座维管束。此外,黄瓜果肉组织中还不规则分布着少量小维管束。2、华北型黄瓜品种“津春5号”、欧洲型黄瓜品种“83-16”和甜瓜品种“花皮菜瓜”(Cucumis melo L.var.conomon Thunberg.)不同部位维管束组织中水苏糖和棉籽糖的含量均显著高于其对应部位非维管束组织中的含量,表明维管束是甜瓜属果实水苏糖和棉籽糖分解的主要场所。水苏糖在三层维管束均有存在,但在心皮维管束的含量显著高于另外两种维管束,说明水苏糖的分解主要是在心皮维管束中进行。3、三个品种韧皮部渗出汁液及各组织中水苏糖的含量从果柄至果实末端逐渐下降,表明水苏糖在甜瓜属果实内从果柄至果实末端逐渐分解。4、6种α-半乳糖苷酶基因在黄瓜果柄、果实各部位均有表达,其中碱性α-半乳糖苷酶Ⅱ在心皮维管束中相对表达量高于其他两种维管束,并且在三种维管束组织中的表达量均高于其对应部位非维管束组织。将两个黄瓜品种果实各部位水苏糖含量与6种α-半乳糖苷酶基因相对表达量之间进行相关性分析,结果表明果实中水苏糖含量仅与与碱性α-半乳糖苷酶Ⅱ的相对表达量呈极显著极相关,而与其他5种α-半乳糖苷酶的表达无显著相关性。5、3种碱性α-半乳糖苷酶mRNAs在黄瓜果柄和果实处的原位杂交结果表明碱性α-半乳糖苷酶Ⅱ表达量高于其他两种。结合实验结果4的数据,表明碱性α-半乳糖苷酶Ⅱ可能是黄瓜果实中分解水苏糖的主要酶。
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本试验研究了在高温和干旱胁迫处理下,对嫁接黄瓜幼苗生长发育、质膜伤害、光合色素、渗透调节物质和保护酶活性等生理生化特性的影响,探讨嫁接黄瓜幼苗对高温干旱的生理反应