【摘要】：本文以銀杏(Ginkgo biloba L.)種子為研究對象,將銀杏種子按照種胚發(fā)育長度劃分為Ⅰ-Ⅵ階段(5個(gè)種胚形態(tài)后熟階段和1個(gè)萌發(fā)階段),Ⅰ:胚長0-0.3 cm;Ⅱ:胚長0.3-0.5 cm;Ⅲ:0.5-0.8 cm;Ⅳ:胚長0.8-1.0 cm;Ⅴ:胚長1.0 cm;Ⅵ:種子露白萌發(fā)(左開右閉)。通過高效液相色譜法、雙波法、試劑盒法和熒光定量PCR法對不同階段銀杏種胚和胚乳內(nèi)貯藏物質(zhì)含量、糖代謝相關(guān)酶以及糖代謝酶基因表達(dá)量進(jìn)行測定與分析,初步了解銀杏種子后熟與萌發(fā)過程中物質(zhì)代謝與種胚伸長之間的關(guān)系,同時(shí),通過探究種胚與胚乳各部位(胚乳尖部、胚乳中部和胚乳外部)物質(zhì)代謝與相關(guān)酶活性變化的差異,以期進(jìn)一步揭示銀杏種子后熟與萌發(fā)過程碳水化合物的代謝機(jī)理。本文主要研究結(jié)果如下:1.種胚不斷伸長直至達(dá)到完全成熟(Ⅰ-Ⅴ階段)的過程中,銀杏胚乳內(nèi)淀粉含量呈下降趨勢,萌發(fā)初期(Ⅴ-Ⅵ階段)胚乳內(nèi)淀粉含量上升。種子后熟期間胚乳各個(gè)部位的淀粉含量存在差異,即胚乳中部胚乳尖部胚乳外部。種胚內(nèi)淀粉含量在Ⅰ-Ⅴ階段呈上升趨勢,在萌發(fā)后(Ⅴ-Ⅵ階段)有所下降。2.后熟期間(Ⅰ-Ⅴ階段)胚乳內(nèi)可溶性糖含量隨種胚成熟不斷下降,而相應(yīng)階段種胚內(nèi)可溶性糖含量也升高,種胚與胚乳內(nèi)淀粉含量與可溶性糖含量呈正相關(guān),可推測胚乳內(nèi)淀粉水解后的可溶性糖被利用或轉(zhuǎn)運(yùn),胚胎內(nèi)升高的可溶性糖可能來自胚乳淀粉的水解;萌發(fā)后(Ⅴ-Ⅵ階段),胚乳內(nèi)淀粉含量上升,可溶性糖含量繼續(xù)降低,種胚內(nèi)淀粉含量開始降低,可溶性糖含量下降,表明胚根突破種皮后對胚乳的養(yǎng)分依賴降低且主要以短暫消耗自身貯藏物質(zhì)為主。3.銀杏種子后熟與萌發(fā)期間,胚乳中β-淀粉酶活性高于α-淀粉酶,β-淀粉酶活性先上升,在種胚器官分化后(Ⅲ階段)開始驟降,說明此階段β-淀粉酶發(fā)揮主要水解淀粉的作用;在種胚內(nèi),α-淀粉酶與β-淀粉酶活性均呈較低水平,種胚內(nèi)存在低效率的淀粉水解。4.在后熟及萌發(fā)過程中,銀杏種子內(nèi)主要含有的可溶性糖類為蔗糖、果糖和葡萄糖,胚乳和種胚內(nèi)蔗糖含量均與可溶性糖含量呈顯著正相關(guān),說明蔗糖含量的變化是影響可溶性糖含量變化的主要因素,蔗糖代謝在種胚發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用;種胚和胚乳內(nèi)葡萄糖、果糖與β-淀粉酶活性變化均呈正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)0.7),說明胚乳、種胚內(nèi)的可溶性糖類與淀粉的水解有直接聯(lián)系。5.胚乳不同部位(胚乳尖部、胚乳中部和胚乳外部)蔗糖、葡萄糖、果糖含量不同,說明各個(gè)部位糖代謝強(qiáng)弱存在差異。合成酶(SS、SPS)在胚乳中部活性較高,轉(zhuǎn)化酶(NI、AI)在胚乳尖部活性較高,種胚內(nèi)凈酶活性(分解方向酶與合成方向酶的差值)普遍呈負(fù)值,說明種胚內(nèi)以蔗糖合成為主要糖代謝方向,胚乳則與之相反。6.中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶和蔗糖合成酶基因(GbNI、GbAI和GbSS)在銀杏種胚后熟與萌發(fā)的各個(gè)階段均有表達(dá),后熟過程(Ⅰ-Ⅴ階段)與萌發(fā)后(Ⅵ階段)的表達(dá)量有顯著差異,萌發(fā)后各個(gè)基因表達(dá)量大幅度升高;后熟過程中(Ⅰ-Ⅴ階段),種胚內(nèi)GbNI和GbAI的表達(dá)量逐級(jí)遞減,且與種胚內(nèi)NI/AI酶活性變化同步;種胚內(nèi)GbSS表達(dá)量高于GbNI和GbAI且呈逐漸升高趨勢,從基因的層面解釋了蔗糖代謝與相關(guān)酶活性之間的關(guān)系。
【圖文】：

圖 1-1 在非光和細(xì)胞內(nèi)的蔗糖代謝與淀粉合成（圖 1-1 參照李雪艷，2015）Fig. 1-1 Sucrose and starch biosynthetic pathway in non-photosynthetic cell注：1：細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化，cytoplasmic invertase ；1’：液泡轉(zhuǎn)化酶，，vacuolar invertase；1’’：細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)化酶，cytoplasmvertase；2：己糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，hexose transporters；3：蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，sucrose transporters；4：己糖激酶，hexokina葡萄糖磷酸異構(gòu)酶，glucose phosphate isomerase；6：蔗糖磷酸合成酶，sucrose phosphate synthase；7：蔗糖合，sucrose synthase；8：UDP 焦磷酸化酶，UDPGpyrophosphorylase；9：磷酸己糖變位酶，phosphoglucomutase；1DPG 焦磷酸化酶，ADPGpyrophosphorylase ；11：磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，phosphate translators；12：ADGP 轉(zhuǎn)運(yùn)，ADGP transporter；13：顆粒結(jié)合型淀粉酶，granule-bound starch synthase；14：可溶性淀粉合成酶，soluble stanthase；15：淀粉分支酶，starch branching enzyme；16：淀粉脫支酶，starch debranching enzyme.2.3 碳水化合物代謝相關(guān)酶碳水化合物代謝是植物體內(nèi)最廣泛的代謝途徑之一，代謝過程需要多種酶的參與要有淀粉降解酶（α-淀粉酶、β-淀粉酶和淀粉磷酸化酶），淀粉合成酶（淀粉合成酶粉分支酶、淀粉脫支酶等），蔗糖合成類酶（蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶）、蔗解類酶（中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶）以及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPG 焦化酶）、二磷酸尿苷葡糖焦磷酸化酶（UDPG 焦磷酸化酶）、己糖激酶等，它們在休眠與萌發(fā)過程中，活性會(huì)發(fā)生特定變化，給予種子足夠的能量與養(yǎng)分。

2.1.2 銀杏種胚的分級(jí)根據(jù)胚的形態(tài)特征（胚的長度、子葉的大小、胚根的長短）和生長規(guī)律，把種胚劃分為6個(gè)階段，包括5個(gè)后熟階段（李佳，2016）和1個(gè)萌發(fā)階段，如圖2-1（a）所示：Ⅰ階段=胚長0-0.3 cm（小子葉胚，其種胚剛剛有膨大跡象）；Ⅱ階段=胚長0.3-0.5 cm（大子葉胚，子葉已經(jīng)出現(xiàn)，胚芽膨大稍部尖削）；Ⅲ階段=胚長0.5-0.8 cm（近成熟胚，子葉和胚芽發(fā)育完整）；Ⅳ階段=胚長0.8-1.0 cm（成熟胚，胚軸、子葉顯著伸長）；Ⅴ階段=胚長>1.0 cm（完全成熟胚，胚根伸長，但未突破種子）；Ⅵ階段=胚長>1.0 cm（胚根伸長，突破種子）。胚長單位：cm，左開右閉區(qū)間。圖2-1銀杏種胚與胚乳（a：各階段種胚大小與形態(tài)；b：胚乳取材部位）Fig. 2-1 The embyro and endosperm of Ginkgo biloba L.（a: The size and morphology of embryo in eachstage；b: The endosperm site of experimental material）2.1.3 銀杏種子取樣部位按圖2-1（b）所示將銀杏種子的胚乳劃分為三個(gè)部分分別為：胚乳尖部（胚根邊緣胚乳）、胚乳中部（子葉邊緣胚乳）、胚乳外部（不與種胚接觸的胚乳表皮部分）。隨后選取各階段形態(tài)大小相似的優(yōu)質(zhì)種子
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S792.95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2623717