甜菜高产高糖源—库关系的研究

论文摘要

甜菜是我国东北、华北、西北重要的经济作物之一。我国甜菜生产水平与国外生产相比,仍然存在着单产不高,总产不稳,含糖率低的问题,从而制约着制糖业的发展。提高甜菜单产和含糖率,是降低甜菜生产成本,增加农民收入的基础,是提高糖厂经济效益的关键。因此,揭示甜菜丰产高糖机理,从而提出甜菜增产增糖新途径具有重要意义。本论文以作物源库理论为指导,采用比较生理学方法,对甜菜高产和高糖品种群体源库代谢特点进行了系统研究,旨在揭示高产和高糖甜菜所具备的源库特征及其源、库形成的生理基础,为实现甜菜高产高糖生理选种和科学调控提供理论依据。取得研究结果如下:1、LAI和LAD可作为甜菜源大小的指标。高产品种前期具有较大的源利于库的前期形态建成,但达到较高光合源持续时间短;高糖品种达到较高光合源持续时间较长利于后期库的充实。块根及糖分增长期和块根糖分积累前期是甜菜库容形成的重要时期,此时具有较大的块根体积增长速率可以形成较大的库容,块根糖分积累后期高产品种块根体积增长速率较高糖品种快,库容大,但块根物质积累能力低于高糖品种,不利于后期库容的充实,其块根含水相对较高致使含糖较低。2、若甜菜产量达到75000kg/hm2以上,含糖率高于16%,LAI峰值出现在块根及糖分增长期,最大LAI应在4.3以上,达到峰值后应有20天左右的相对稳定持续期,块根糖分积累期末LAI应保持在2.4左右;群体光合势应在块根及糖分增长期达到19.3m2·d以上;在块根糖分积累前期甜菜库容应形成约高于700cm3/株,并且糖分积累后期其库容扩大速率呈迅速降低趋势。3、甜菜叶片叶绿素含量、比叶重、光合速率对甜菜源的物质生产和块根产质量的形成影响较小。4、甜菜生长中心的转移时期对甜菜库的形成和充实具有重要意义,高糖和高产甜菜品种生长中心转移时期有明显差异,高产品种生长中心转移时期较高糖品种早,一般在7月底已由地上部生长为中心转向地下部生长,而高糖品种则较之晚。5、不同器官中蔗糖代谢关键酶活性存在着差异。叶片中SPS活性较低,块根和青头中SPS活性较高,不同器官中SS合成活性均高于其分解活性。叶柄中Inv活性较高,约是其它器官的10-30倍,还原糖含量显著高于其它器官,在甜菜叶柄中存在着强烈的蔗糖分解活动,Inv对于降低叶柄中的蔗糖浓度促进蔗糖向下运输起到了重要的调节作用,叶柄是甜菜体内同化物运输的重要器官。甜菜由叶柄运往根中的可溶性糖主要以还原糖为主,之后在青头中迅速合成蔗糖运往块根。6、全生育时期块根中SPS活性和SS合成活性变化趋势一致,SPS活性和Inv活性的变化呈相反趋势。根中Inv活性表现出与块根体积增长速率相应的变化,可作为甜菜库代谢强度的生理指标。生育后期根中蔗糖利用与积累的方向由SPS、SS分解和Inv协同作用来调节,其中SPS活性和SS分解活性对库容的扩大起到重要作用,根中蔗糖从快速积累开始伴随着SPS活性的升高,SPS在块根糖积累中起着重要作用。7、甜菜体内SPS、SS、Inv基因表达具有基因型的差异和时间、空间上的不同。不同品种同一器官中酶基因表达量不同,酶活性较高的品种其相应酶基因的mRNA含量也较高;不同生育时期相同器官中蔗糖代谢关键酶基因表达量不同,较高酶活性对应在此时期具有较高的mRNA含量;同一时期不同器官中蔗糖代谢关键酶基因表达强弱不同,具有较高酶活性的器官,其相应酶基因的表达较强,可以在转录水平上调节甜菜体内蔗糖代谢关键酶的活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 作物源库关系的研究进展
• 1.1.1 源库对作物产量的影响
• 1.1.2 源库超微结构研究
• 1.1.3 同化物运输机理研究
• 1.1.4 蔗糖代谢关键酶研究
• 1.1.5 源库调节措施
• 1.1.6 作物源库模拟技术
• 1.1.7 存在问题及其展望
• 1.2 甜菜糖代谢研究进展
• 1.2.1 甜菜光合速率与产质量的关系
• 1.2.2 甜菜蔗糖代谢关键酶的研究
• 1.2.3 存在问题与展望
• 1.3 本研究课题的目的意义及研究内容
• 1.3.1 选题依据及意义
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 甜菜源-库关系及其对产质量的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 甜菜群体源形成及其特性分析
• 2.2.2 光合产物的分配
• 2.2.3 甜菜群体库形成及其特性分析
• 2.2.4 群体源库对产质量的影响
• 2.3 讨论
• 3 甜菜体内糖代谢及其在源库形成中的作用
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 甜菜叶片糖含量和蔗糖代谢关键酶活性的变化
• 3.2.2 甜菜叶柄糖含量和蔗糖代谢关键酶活性的变化
• 3.2.3 甜菜青头糖含量和蔗糖代谢关键酶活性的变化
• 3.2.4 甜菜块根糖含量和蔗糖代谢关键酶活性的变化
• 3.3 讨论
• 3.3.1 叶片糖含量和蔗糖代谢关键酶活性及其对源形成的作用
• 3.3.2 叶柄糖含量和蔗糖代谢关键酶活性及其在糖代谢中的作用
• 3.3.3 青头糖含量和蔗糖代谢关键酶活性及其在糖代谢中的作用
• 3.3.4 块根糖含量和蔗糖代谢关键酶活性及其对库形成的作用
• 4 蔗糖代谢关键酶基因在转录水平上的表达分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 总 RNA 的检测
• 4.2.2 不同品种SPS、SS、Inv 基因表达的RT-PCR 检测
• 4.2.3 不同生育时期SPS、SS、Inv 基因表达的RT-PCR 检测
• 4.2.4 不同器官中 SPS、SS、Inv 基因表达的 RT-PCR 检测
• 4.3 讨论
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介