黃瓜(Cucumis sativus L.)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)十分重要的經(jīng)濟(jì)地位。一般來說黃瓜在各種外界脅迫下很容易導(dǎo)致其葉片發(fā)生早衰,最終導(dǎo)致其產(chǎn)量下降。連作障礙引起的葉片早衰是限制黃瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的一個(gè)重要因素,嚴(yán)重影響蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì),因此緩解連作障礙已成為我國蔬菜產(chǎn)業(yè)急需解決的問題。糖氮代謝是作物重要的代謝活動(dòng),與作物的衰老密切相關(guān)。本課題的前期研究結(jié)果表明,采用小麥與黃瓜伴生這種栽培模式,可以有效緩解連作障礙,延緩黃瓜葉片的衰老,但伴生小麥后黃瓜葉片糖氮代謝以及葉片差異蛋白的變化尚不可知。本研究采用大田試驗(yàn),研究伴生小麥對(duì)連作黃瓜生長以及衰老過程中葉片糖、氮代謝生理指標(biāo)的影響,并采用qRT-PCR技術(shù)探討糖、氮代謝相關(guān)基因的表達(dá)情況,同時(shí)對(duì)葉片進(jìn)行iTRAQ(同位素標(biāo)記相對(duì)和絕對(duì)定量)技術(shù)定量差異蛋白質(zhì)分析,探討伴生小麥處理下黃瓜葉片蛋白質(zhì)表達(dá)水平的差異,以期探明伴生小麥對(duì)黃瓜葉片衰老期間糖氮代謝的影響,為后續(xù)小麥-黃瓜伴生栽培這種模式的實(shí)際應(yīng)用提供必要的基礎(chǔ)研究。研究主要結(jié)論如下:1.伴生小麥處理?xiàng)l件下,黃瓜植株的株高、莖粗以及地上/下部干鮮重在各個(gè)取樣時(shí)期均高于單作,且在整個(gè)生長周期內(nèi),伴生小麥處理的黃瓜產(chǎn)量顯著高于單作。2.伴生小麥處理的黃瓜葉片中可溶性糖、還原糖、葡萄糖和蔗糖含量均低于單作,而蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、中性轉(zhuǎn)化酶(NI)和酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)活性均高于單作;qRT-PCR分析表明與單作相比,伴生小麥后黃瓜葉片中CsSS(蔗糖合成酶)、CsSPS(蔗糖磷酸合成酶)和CsSUT4(蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)在一定程度上均上調(diào)表達(dá)。3.伴生小麥處理的黃瓜葉片中的可溶性蛋白、硝態(tài)氮、游離氨基酸和脯氨酸含量均高于單作,硝酸還原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脫氫酶(GDH)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性也高于單作,qRT-PCR分析表明與單作相比,伴生小麥后黃瓜葉片中NRT(硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因)家族N1、N2、N3和AMT(銨鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因)家族A1相關(guān)基因以及細(xì)胞質(zhì)谷氨酰胺合成酶GS1在一定程度上均上調(diào)表達(dá)。4.采用iTRAQ技術(shù)對(duì)第四片葉齡為40天的黃瓜葉片進(jìn)行定量差異蛋白分析,與黃瓜單作相比,在伴生小麥處理的黃瓜葉片中共發(fā)現(xiàn)了93個(gè)差異蛋白,其中2個(gè)上調(diào)蛋白,91個(gè)下調(diào)蛋白。這些差異蛋白主要與結(jié)合、催化活性這些分子功能有關(guān),涉及的生物過程主要是細(xì)胞過程和代謝過程等;GO富集分析表明,伴生小麥與單作相比,其差異蛋白主要富集在生物調(diào)節(jié)、分子功能的調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)運(yùn)活性等生物功能中;KEGG Pathway富集分析表明,伴生小麥處理促進(jìn)了黃瓜葉片的鞘糖脂生物合成與其他多糖降解通路的顯著變化。綜上所述,伴生小麥促進(jìn)了黃瓜植株的生長,增強(qiáng)了黃瓜葉片糖氮代謝活動(dòng),誘導(dǎo)了糖氮代謝相關(guān)基因的表達(dá),引發(fā)了鞘糖脂生物合成與多糖降解這些通路代謝的顯著變化,一定程度上對(duì)黃瓜葉片的糖氮代謝活動(dòng)產(chǎn)生了影響,有利于延緩黃瓜葉片的衰老。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S642.2;S512.1
【部分圖文】：

注：圖片來源于 http://www.genome.jp/kegg/kegg2.html圖 3-13 伴生小麥后黃瓜葉片上調(diào)定量差異蛋白 KEGG 代謝注釋通路圖Fig. 3-13 KEGG pathway annotation of quantitative differential leaves up-regulation proteins ofcucumber with intercropping with wheat

【參考文獻(xiàn)】

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