【摘要】：紫肉甘薯塊根內(nèi)外均為紫色,其花青素含量高�；ㄇ嗨爻司哂懈泄僬{(diào)色作用,其抗氧化、延緩衰老、降低血糖和抗腫瘤等生理保健和藥用功能也越來越被人們重視。目前對于植物地上組織開花結(jié)果的著色和花色苷合成代謝相關(guān)研究較多,但是對于植物地下組織大量積累花色苷的合成調(diào)控研究報告很少。本研究通過對不同移栽時期、遮光處理的紫肉甘薯進行生理和花色苷合成途徑相關(guān)酶的蛋白表達水平分析,以期為紫肉甘薯花色苷的合成與積累調(diào)節(jié)提供初步的生理和分子基礎(chǔ),為高花青素甘薯特色品種栽培與育種提供依據(jù)。本研究以紫肉甘薯和普通甘薯為材料,以5月移栽自然光照為對照,分別設(shè)置弱光照(60%遮陰)和推遲移栽(6月移栽)處理,在塊根膨大不同時期(栽后60d、栽后80d、栽后100d和栽后130d)對地上和地下不同組織(葉片、葉柄、莖和塊根)進行取樣,測定各組織的可溶性糖含量、淀粉含量和花色苷含量,結(jié)合其生理指標分析移栽時期和光照強度對甘薯品質(zhì)形成的影響,特別是各組織糖類和類黃酮物質(zhì)代謝的影響;通過制備查耳酮合酶抗體Anti-CHS、花青素合成酶抗體Anti-ANS和類黃酮3-葡糖基轉(zhuǎn)移酶抗體Anti-3GT等花色苷合成關(guān)鍵酶特異性抗體,從關(guān)鍵酶表達水平分析甘薯葉片和塊根中花色苷合成的光溫調(diào)控規(guī)律。綜合以上實驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)分析,得到以下主要結(jié)論:1、光照強度對甘薯膨大早期糖類代謝和花色苷積累有顯著影響。遮陰處理甘薯膨大早期(栽后80d)時,紫薯地上組織可溶性糖含量顯著增加,葉片和莖中增幅高達215—270%;淀粉含量顯著下降,葉片中降幅達到82%;同期葉片和塊根中花色苷積累僅達到對照50%。成熟的甘薯中糖含量和花色苷含量與對照差異并不明顯,但是塊根產(chǎn)量大幅降低。在普通甘薯中糖類積累也有類似變化,只是花色苷含量極低。2、不同移栽時期對甘薯膨大期薯塊發(fā)育過程物質(zhì)積累速率有顯著影響。推遲移栽處理顯著影響塊根整個生長發(fā)育期,特別是栽后80—100d地上組織葉片、葉柄、莖干等光合作用增強,加快塊根的糖類物質(zhì)積累進程且縮短了薯塊發(fā)育時間,但因發(fā)育時間縮短,生物量和塊根產(chǎn)量大幅降低。發(fā)現(xiàn)葉柄在其中的光合產(chǎn)物貢獻率提高,在栽后80d紫薯葉柄的可溶性糖和淀粉含量分別高于對照57%和365%。推遲移栽期使得植株充分利用具有光合功能的地上組織進行光合作用,實現(xiàn)快速膨大薯塊。而推遲移栽的紫薯中花色苷積累,表現(xiàn)出地上組織和地下組織的組織協(xié)同調(diào)節(jié)。3、紫肉甘薯中糖類代謝和花色苷代謝的關(guān)系。不同光溫條件下紫薯葉片和塊根中花色苷含量與可溶性糖含量的相關(guān)性不一致。對照組葉片和塊根中均為正相關(guān)但不顯著;而遮陰處理紫肉甘薯葉片和塊根中為負相關(guān)。此外,遮陰組紫薯葉片組織中可溶性糖含量與淀粉含量為負相關(guān)且顯著,塊根中的可溶性糖和花色苷含量為負相關(guān)且極顯著,可溶性糖含量在組織間相關(guān)性為極顯著正相關(guān)。推測由于光照強度不足,光合產(chǎn)物供應水平低的情況下降低了各組織的的可溶性糖向淀粉轉(zhuǎn)化量,花色苷的合成消耗了部分可溶性糖。60%遮陰和推遲移栽的紫肉甘薯塊根淀粉含量和花色苷含量均呈負相關(guān)但不顯著,推測淀粉降解為花色苷合成所需的前體物質(zhì)。4、甘薯花色苷合成途徑關(guān)鍵酶受光溫和可溶性糖調(diào)控。不同光溫條件下普通甘薯塊根中CHS和3GT兩種蛋白表達量與可溶性糖含量均呈正相關(guān),說明CHS和3GT蛋白表達受可溶性糖水平的調(diào)節(jié)。且紫肉甘薯葉片中CHS和3GT蛋白在栽后80d時表現(xiàn)出對糖的即時響應。不同光溫條件下普通甘薯和紫肉甘薯組織間(葉片和塊根)CHS蛋白表達量相關(guān)性以及塊根中CHS蛋白表達量與可溶性糖相關(guān)性兩者存在一致性,且植株葉片和塊根中CHS蛋白表達量與可溶性糖含量相關(guān)性相反,說明普通甘薯和紫肉甘薯中葉片和塊根中可溶性糖對CHS表達水平的影響作用相反。ANS蛋白僅在紫肉甘薯塊根中檢測出來。
【圖文】：

圖 1 2-苯基苯并吡喃陽離子（傅玉凡，2008）Fig. 1 Flavylium cation (Fu Yufan,2008)取代基種類、數(shù)量和取代位置不同形成不同種類的花青很不穩(wěn)定的游離狀態(tài)，花青素常與半乳糖、葡萄糖、阿形式結(jié)合形成花色苷，，以更穩(wěn)定的糖苷形式存在。糖基對羥基苯甲酸、阿魏酸、咖啡酸等結(jié)合，�；纬奢^色苷主要有矢車菊素-3-槐糖苷-5-葡糖苷（Cy 類）和芍 類）兩類。紫肉甘薯花色苷具有極強的抗氧化性可作基清除劑�；ㄉ盏目寡趸杂闪u基的位置和羥基化的氧化的主要活性部位是基本骨架 B 環(huán)上的羥基，即 B 除自由基活性越高。Furuta 等[14]將顏色不同甘薯中的 2除叔丁基過氧化物自由基實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)紫肉甘薯花色甘薯花色苷對抑制亞麻酸自動氧化引起的脂質(zhì)過氧化最過對紫肉甘薯花色苷的化學成分以及抗氧化能力進行

圖 2 花色苷合成途徑（引自 Petroni 2011）Fig. 2 Anthocyanin biosynthesis pathway (From Petroni et al 2011)1.1.3 花色苷合成途徑相關(guān)酶及基因的表達花色苷生物合成需要兩類基因，編碼直接參與花青素和其他類黃酮合成途徑需酶的結(jié)構(gòu)基因和控制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)基因[33]。其中結(jié)構(gòu)基因主要包括 CHSCHI、F3H、DFR、ANS 和 UFGT 等；調(diào)節(jié)基因編碼轉(zhuǎn)錄因子來作為重要的調(diào)控因參與結(jié)構(gòu)基因時空表達的調(diào)控[34]。結(jié)構(gòu)基因被分成兩組：早期基因和晚期基因[35]早期基因是黃酮、黃酮醇和花青素生物合成共有的基因，晚期基因是花青素生物成特異基因。Pelletier 等[36]指出，在擬南芥中 CHS、CHI 和 F3H 基因?qū)儆谠缙诨沂軈f(xié)同調(diào)節(jié)，而下游基因 DFR 屬于晚期基因且受不同調(diào)節(jié)。CHS 催化 4-香豆酰 CoA 與丙二酰 CoA 合成查耳酮，為類黃酮的生物合成提基本碳骨架。CHS 是整個類黃酮途徑中的第一個限速酶和關(guān)鍵酶[37-39]，許多研究實其與植物的花色和育性有關(guān)。張玉進等[40]以非洲菊最外層花（Rf）為試材發(fā)現(xiàn)
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S531

【參考文獻】

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1 秦玉芝;覃麗;何長征;潘妃;謝潔;陳慧;羅江龍;丁旭;熊興耀;;遮光處理對馬鈴薯農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響[J];湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版);2017年01期

2 李國良;劉中華;許泳清;張鴻;李華偉;紀榮昌;羅文彬;邱思鑫;湯浩;邱永祥;;光溫對葉菜型甘薯葉片花青素合成及相關(guān)酶基因表達的影響[J];核農(nóng)學報;2017年01期

3 吳翠平;沈?qū)W善;屈會娟;黃鋼;王西瑤;王平;;栽培因子調(diào)控馬鈴薯、甘薯等作物花青素合成研究進展[J];中國農(nóng)學通報;2016年24期

4 孫玉燕;段蒙蒙;邱楊;張曉輝;沈鏑;王海平;李錫香;;心里美蘿卜花青素合成酶基因RsANS克隆及花青素生物合成相關(guān)基因表達分析[J];植物遺傳資源學報;2016年05期

5 唐容;黃澤素;王海;代文東;王少銘;李德珍;;紫紅葉甘藍型油菜葉片的色素變化及光合生理特性[J];西南農(nóng)業(yè)學報;2016年06期

6 祝志欣;魯迎青;;花青素代謝途徑與植物顏色變異[J];植物學報;2016年01期

7 賈趙東;馬佩勇;邊小峰;楊清;郭小丁;謝一芝;;植物花青素合成代謝途徑及其分子調(diào)控[J];西北植物學報;2014年07期

8 丁悅;吳秋云;宋勇;劉明月;熊興耀;范淑英;黃科;;植物體內(nèi)花青素累積的外源調(diào)控機制研究進展[J];中國農(nóng)學通報;2014年19期

9 王會良;何華平;龔林忠;王富榮;劉勇;諸小敏;;果樹中花青苷合成研究進展[J];湖北農(nóng)業(yè)科學;2013年20期

10 駱菁菁;李虹;柏斌斌;俞紅強;游捷;;光照對月季‘光譜’花青素合成及其CHS和DFR基因表達的影響[J];分子植物育種;2013年01期

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1 傅玉凡;稀有植物紫肉甘薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］主要性狀與影響因子研究[D];西南大學;2008年

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1 朱峰;石榴果實類黃酮和花色苷研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學;2014年

2 石曉芳;甘薯花青素合成途徑基因表達差異的研究[D];西南大學;2013年

3 劉良勇;光對紫色甘薯花青素積累及相關(guān)酶基因表達的影響[D];西南大學;2008年

本文編號：2583974