石蒜年生长周期内NSC及其代谢酶活性变化

作者:魏绪英; 张瑶; 马美霞; 姜雪茹; 陈慧婷; 吴靖; 杨玉; 蔡军火
来源:南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 1-13.

摘要

【目的】掌握石蒜独特的生长节律与非结构性碳水化合物(NSC)及相关代谢酶活性变化的内在联系,为进一步阐述“石蒜特殊的开花习性与叶片夏季休眠”的内在生理机制提供研究基础。【方法】以4年生无性系石蒜鳞茎为材料,采用分光光度法和微量法分别在展叶期、叶旺长期、叶片成熟期、叶枯黄期、休眠期、开花期等6个阶段,测定了鳞茎内6种NSC含量和9种淀粉代谢相关酶的活性变化。【结果】①不同发育期鳞茎内的NSC含量差异显著。其中,NSC总含量及可溶性糖、果糖、还原糖的含量均以叶成熟期(LMa)最高,而淀粉和蔗糖的含量则以叶枯黄期(LWi)最高;淀粉积累的峰值要滞后于可溶性糖。②不同发育时期石蒜鳞茎内的9种代谢酶活性均有极显著差异(P<0.01)。在同一时期,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)酶活性显著高于其他8种酶,β-淀粉酶(β-AL)、淀粉分支酶(SBE)活性也分别始终高于α-淀粉酶(α-AL)和淀粉脱分支酶(DBE);可溶性淀粉合成酶(SSS)、蔗糖磷酸合酶(SPS)活性总体分别高于结合态淀粉合成酶(GBSS)、蔗糖合成酶(SuS),这与不同时期鳞茎内的果糖含量均显著高于蔗糖相呼应。③蔗糖和淀粉均与SBE活性显著负相关,与GBSS极显著正相关,而果糖和麦芽糖相反(与SBE正相关,而与GBSS极显著负相关)。另外,蔗糖还与β-AL也负相关。【结论】鳞茎内NSC的含量变化与叶片生长的旺盛状态呈正相关。其中,鳞茎内的淀粉积累,主要受AGP、SPS(正向)和SSS、SBE、DBE(反向)的双向调控;鳞茎内的蔗糖积累主要来源是“淀粉的水解”,而非光合器官的转运而来。另外,在年生长周期内,鳞茎内的果糖含量均显著高于蔗糖,可能与石蒜的独特生物学特性有关。