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SnRK1是植物体内生理活动的调控枢纽之一,在植物的矿物质摄取、非生物胁迫、逆境信号转导和生理代谢、ABA信号转导以及植物生长发育等各种激素代谢过程中发挥广泛的作用,是调节植物体内碳代谢的关键开关,但关于果树SnRK1蛋白激酶的研究很少。本试验以野生型及超表达PpSnRK1不同亚基的番茄为试材,通过测定野生型及各超表达番茄株系的叶绿素荧光、净光合速率、二氧化碳饱和点等指标分析SnRK1蛋白激酶对光合特性的影响;同时通过测定可溶性糖和淀粉含量、可溶性蛋白和淀粉合成关键酶等指标研究分析SnRK1蛋白激酶对淀粉合成的影响。最近在水稻中研究发现的CRCT基因能够响应光合同化物水平,进而协同调控淀粉合成关键基因的表达,本试验对番茄及桃树中CRCT基因进行了初步分析。主要研究结果如下: 1.本研究通过用适宜浓度的水杨酸、海藻糖和水处理桃树功能叶片来改变SnRK1酶活性,进一步测定桃树功能叶片的净光合速率和二氧化碳饱和点等指标,发现当SnRK1蛋白激酶活性提高时,净光合速率和二氧化碳饱和点也会提高,且CRCT基因表达量显著提高,反之当SnRK1蛋白激酶活性降低时,其净光合速率、二氧化碳饱和点和CRCT基因表达量也会随之降低。 通过对野生型及各超表达番茄株系叶绿素荧光参数的测定结果分析,除T41外,其他各超表达番茄株系F0均高于野生型,一定程度上可以说明超表达番茄株系的光合系统中PSII的抗损伤能力有所提高。本研究结果表明,转PpSnRK1各亚基番茄株系Fv’/Fm’、ΦPSII和qP均高于野生型,其中超表达PpSnRK1β2番茄植株结果最为明显,差异显著。在本研究中发现超表达番茄植株功能叶净光合速率比野生型番茄均有不同程度的提高,其中PpSnRK1β2超表达株系最高,差异显著;同时测定了野生型及超表达番茄植株的胞间二氧化碳浓度和气孔导度,测定表明,与野生型番茄株系相比,转PpSnRK1各番茄株系胞间二氧化碳浓度和气孔导度受日气温影响变化幅度比野生型明显变小。 2.本研究中通过对野生型及超表达番茄植株可溶性糖及淀粉含量的测定,结果表明,超表达番茄株系叶片可溶性糖含量都有所增加,其中株系T91最高,比野生型WT增加约31.35%,差异显著;超表达PpSnRK1β2番茄植株T91和T92叶片中的淀粉含量分别为14.01mg·g-1FW和12.16mg·g-1FW,分别比野生型增加61.41%和40.09%。番茄果实品质除了可溶性糖和淀粉含量,还包括可溶性蛋白质。与对照野生型番茄相比,超表达番茄株系叶片可溶性蛋白质含量均有所增加,其中超表达PpSnRK1β2比野生型高13.59%,差异显著。 AGPase被认为是合成淀粉的限速酶,在本实验中,超表达PpSnRK1各亚基的番茄AGPase酶活性均高于野生型,超表达PpSnRK1α、超表达PpSnRK1β1和超表达PpSnRK1β2分别比野生型高47.48%、20.02%和52.92%,差异显著。淀粉合成酶分为颗粒结合淀粉合成酶(GBSS)和可溶性淀粉合成酶(SSs),通过对这两种酶的测定,结果显示,超表达PpSnRK1各亚基的番茄GBSS和SSs酶活性均高于野生型。因此,超表达番茄叶片的高光合速率生产出更多的糖,可溶性糖含量增加、GBSS和SSs活性改变,应该是淀粉含量升高的重要原因,这也可能是早期果实迅速膨大的原因。 3.利用实时荧光定量PCR技术对野生型及超表达番茄内CRCT同源基因的表达情况进行分析,结果显示各超表达番茄叶片中CRCT基因的表达量要明显高于野生型;通过对桃树不同组织及番茄果实不同发育时期中CRCT基因进行实时荧光定量PCR分析,结果表明,CRCT基因在桃树的各个组织中均有表达,但不同组织的表达量存在明显的差异,其中功能叶中CRCT基因的表达量最高,其次是老叶和嫩叶等营养器官。通过对CRCT的启动子序列进行顺式作用元件分析,结果显示,CRCT的启动子中含有多个光响应元件,并且可以受赤霉素和水杨酸的调控,这说明CRCT很有可能是植物光合作用的重要调控基因,并且受植物激素的诱导。