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烤烟打顶后诱导烟碱合成的信号物质研究

作　者: 陈旭初
导　师: 刘卫群
学　校: 河南农业大学
专　业: 烟草学
关键词: 烤烟打顶库源关系烟碱糖信号
分类号: S572
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

2005-2006年,以烤烟K₃₂₆为供试品种,在河南农业大学科教示范园区和河南农业大学作物生长发育调控重点实验室进行盆栽和水培试验。分别研究了不打顶（T1）与打顶（移栽后61d,T2）处理的库源关系变化与烟碱生物合成之间的关系、并采用不打顶在上部叶涂抹JA（T3）,作为改变库源关系处理,验证打顶后,烤烟根系烟碱生物合成强度增大与库源关系变化的联系。并初步筛选出了长距离传导信号的物质,同时也通过水培实验对这种长距离传导信号的物质进行了验证。结果如下:1.通过打顶前后上部叶与根系中碳氮代谢强度的变化分析显示,打顶改变了烟株生长发育过程中的库源关系。碳素代谢强度的变化:Ivr活性—上部叶和根系中处理T2（打顶）、处理T3（不打顶在上部叶涂抹JA）均在移栽后62d达到最大,随后上部叶Ivr活性下降到低于T1（不打顶、对照）水平,而根系始终高于对照水平。可溶性糖含量变化—移栽后61d处理T2、T3在上部叶中一直降低,根系中升高,且在移栽后64d达到最大。蔗糖含量变化—移栽后61d处理T2、T3上部叶和茎形成层以外组织（韧皮部）及根系中均升高,在移栽后64d达到最大,但根系中蔗糖含量升高的相对较多。果糖含量变化—上部叶中处理T2、T3在移栽后62d达到最大,随后下降到低于T1水平,根系中在移栽后64d含量达到最大,随后下降但移栽后66d仍高于T1水平。氮素代谢强度的变化:GS活性—上部叶中处理T2、T3在移栽后61d先下降随后持续升高,而根系中是一直升高且升高的幅度大于上部叶。游离氨基酸、硝态氮、铵态氮含量变化---上部叶和根系中处理T2、T3移栽后61d升高并在移栽后64d达到最大,随后有下降趋势但移栽后66d仍高于处理T1。烟碱含量变化---上部叶中处理T2、T3移栽后61d持续升高,而茎形成层以内组织（木质部）和根系中烟碱含量在移栽后64d达到最大,随后下降。由上可知,打顶后大量的含碳、氮化合物运输到根系中,根系中碳氮代谢强度增大。根系中果糖含量增加比较显著,且与根系中烟碱含量的增加趋势相同。T3处理碳氮代谢的强度变化趋势与T2处理一致,但强度明显小于T2处理,表明库源关系的变化是引起根系合成烟碱强度增大的主要原因之一,还存在有其它的调控因素。2、根系中与烟碱合成相关酶蛋白的变化用核酸蛋白检测仪检测的T2、T3处理根系中酶蛋白的柱层析图显示,移栽后64d其峰高和峰面积均达到最大,随后的SDS-PAGE也显示在移栽后64d,T2、T3处理的蛋白表达量增加,且有特异条带出现。由上可知,根系中与烟碱生物合成相关的酶蛋白质在打顶后表达量增加,特异条带预示了有新的蛋白质被表达。3、根尖组织蛋白质组差异表达:从T1、T2、T3处理根系提取全蛋白质进行双向电泳,检测出在T1处理中丰度很高,在T2、T3处理中丰度极小的特异蛋白质点。将这个点进行MALDI-TOF-MS肽质量指纹图谱分析后,用Mascot软件在NCBInr数据库中进行检索查询鉴定为:山梨醇-6磷酸脱氢酶。这个分子水平的结果验证并解释了上述化学成分检测的果糖含量增加的原因。打顶前,由于山梨醇-6磷酸脱氢酶表达量很大,酶活性强,使得6-磷酸果糖朝着6-磷酸山梨醇的方向转化,6-磷酸果糖在植株中是双向转化的,打顶后,由于山梨醇-6磷酸脱氢酶表达量减小,酶活性降低,使得6-磷酸果糖朝着3-磷酸甘油醛的方向转化,进而更多的生物合成烟碱。4、果糖作为长距离信号调节打顶后根系烟碱合成的强度T3处理的烟株上部叶中,打顶后5d,烟碱含量是T1处理的1.1倍,T4处理是T2处理的2.7倍;T3处理的烟株根系中,打顶后3d,烟碱含量是T1处理的1.3倍,T4处理是T2处理的1.5倍,表明果糖是调控根系烟碱合成的一种信号物质。

全文目录

致谢  4-7
摘要  7-9
1 文献综述  9-15
  1.1 烟碱在烟株体内的合成与生理调节  9-10
    1.1.1 烟碱的生物合成  9
    1.1.2 烟碱合成的生理调节  9-10
      1.1.2.1 吡啶环合成的调节  9
      1.1.2.2 甲基吡咯环的调节  9-10
      1.1.2.3 烟碱合成的调节  10
  1.2 不同生产调节因子对烤烟体内烟碱合成的影响  10-11
    1.2.1 氮肥  10-11
    1.2.2 打顶  11
    1.2.3 成熟、采收和留叶数  11
    1.2.4 茎基部环割  11
    1.2.5 蒸腾抑制剂  11
    1.2.6 生长调节剂  11
  1.3 植物体内糖作为信号分子的研究  11-13
    1.3.1 植物体内糖信号分子产生的途径  12
    1.3.2 糖信号分子与其它信号分子的联系  12-13
      1.3.2.1 糖信号分子与激素信号分子的联系  12-13
      1.3.2.2 糖信号分子与氮素信号分子的联系  13
    1.3.3 糖信号分子与烟碱生物合成的关系  13
  1.4 茉莉酸作为长距离信号分子的研究  13-15
    1.4.1 调节烟碱合成的信号物质是从地上部经韧皮部向根系传导的化学信号  14
    1.4.2 茉莉酸(JA)是这一长距离信号的重要成分  14-15
2 引言  15-17
  2.1 研究的依据和意义  15-16
  2.2 研究的内容和思路  16-17
3 材料和方法  17-21
  3.1 盆栽试验  17-21
  3.2 水培试验  21
4 结果与分析  21-31
  4.1 打顶前后不同器官中碳氮代谢强度的变化  21-26
    4.1.1 打顶前后上部叶和根系中Ivr活性的变化  21-22
    4.1.2 打顶前后烟株不同器官中碳水化合物含量的变化  22-24
      4.1.2.1 打顶前后烟株不同器官中可溶性糖含量的变化  22-23
      4.1.2.2 打顶前后烟株不同器官中蔗糖含量的变化  23
      4.1.2.3 打顶前后烟株不同器官中果糖含量的变化  23-24
    4.1.3 打顶前后烟株上部叶和根系中GS活性的变化  24
    4.1.4 打顶前后烟株不同器官中含氮化合物含量的变化  24-26
      4.1.4.1 打顶前后烟株不同器官中游离氨基酸含量的变化  25
      4.1.4.2 打顶前后烟株不同器官中硝态氮、铵态氮含量的变化  25-26
  4.2 根系中与烟碱合成相关酶蛋白质的变化  26-28
    4.2.1 打顶前后烟株根系SDS-PAGE图谱变化  26-27
    4.2.2 打顶前后烟株根系酶蛋白质的变化  27-28
  4.3 打顶前后烟株根系双向电泳图谱变化  28-29
  4.4 打顶前后烟株不同器官烟碱含量的变化  29-30
  4.5 水培验证试验  30-31
    4.5.1 打顶前后各处理烟碱含量的变化  30-31
5 结论与讨论  31-34
参考文献  34-39
英文摘要  39-41

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