外源蔗糖对水稻籽粒中蔗糖合酶活性的可逆调节效应研究

论文总字数：5800字

摘 要

蔗糖合酶是一种参与植物体内蔗糖代谢的重要酶。实验采用离体穗培养技术研究了外源蔗糖处理是否具有对水稻籽粒中蔗糖合酶活性的可逆调节作用。主要结果如下：将经过蔗糖处理的水稻离体穗再置于不含蔗糖的空白溶液中进行处理，可观察到籽粒中蔗糖合酶活性显著降低，与对照没有明显差异。反之则蔗糖合酶活性明显增加，内源蔗糖、总糖含量变化趋势与蔗糖合酶活性基本一致。这一结果说明，蔗糖对蔗糖合酶活性的调节途径是可逆的。

关键词：水稻， 蔗糖合酶，离体穗培养

Abstract: Sucrose synthase is an important enzyme involved in sugar metabolism in plants. Experiments using detached panicle culture techniques to research whether exogenous sucrose treatment to sucrose synthase activity in rice grain is reversible regulation. The main results are as follows: the sucrose treated rice ear in vitro and then placed in sucrose free blank solution for processing, can be observed that sucrose synthase activity in the grain significantly reduced, no significant difference with the control. Otherwise sucrose synthase activity increased significantly, endogenous sucrose and total sugar content change trends are basically the same with sucrose synthase activity. This result suggests that regulation of sucrose to sucrose synthase activity is reversible.

Keywords: rice (Oryza sativa), sucrse synthase, detached panicle culture

目 录

1　前言 ……………………………………………………………………… 4

2　材料与方法 …………………………………………………………………4

2.1　实验材料 …………………………………………………………………4

2.2　水稻穗离体培养 …………………………………………………………4

2.3　蔗糖和可溶性总糖的提取与含量测定……………………………………5

2.4　蔗糖合酶的提取与活性测定………………………………………………5

3　结果与分析 …………………………………………………………………5

3.1　外源蔗糖对籽粒中蔗糖合酶活性的可逆调节效应………………………5

结论 …………………………………………………………………………… 7

参考文献 ………………………………………………………………………8

致谢 …………………………………………………………………………… 9

1 前言

蔗糖是水稻源器官光合作用的主要终产物，也是韧皮部同化物长距离运输至库器官的最主要的形式，它不仅为库器官中进行的各种生理生化过程提供碳源和能量，也控制着库器官的生长。蔗糖只有在转化为己糖磷酸后才能进入细胞的代谢过程（如用于合成淀粉、呼吸作用等）^[1]，因此，可以推测催化蔗糖降解的酶在库器官内的定位和活性表达的时间对同化物进入库细胞代谢过程具有重要的调节作用。在库器官内催化蔗糖降解的途径有二：一是蔗糖合酶(SuSase)( UDP-D-glucose：D-果糖 2-α-葡萄糖基转移酶，EC2.4.1.13)，可逆性催化蔗糖与UDP形成UDPG和果糖；二是转化酶(Invertase)（β-D-呋喃果糖苷酶，EC3.2.1.26），不可逆水解蔗糖为果糖和葡萄糖。

SuSase是由Cardini等1955年首次在小麦胚芽中发现的。在植物中催化蔗糖和UDP形成果糖和UDPG。尽管该酶催化的反应是可逆的，但普遍认为SuSase的主要功能是催化蔗糖的降解为淀粉的合成提供前体^[2]，同时SuSase在韧皮部蔗糖的运输（装载与卸出）中起重要作用。对豌豆、绿豆籽粒的不同发育阶段和拟南芥（Arabidopsis）SuSase基因表达研究表明，SuSase是库器官中蔗糖向淀粉转化的关键性酶。蔗糖合酶和转化酶活性与蔗糖进入库的速度密切相关，分析水稻籽粒淀粉积累过程与这两种酶活性变化动态间的关系，发现蔗糖合酶活性与籽粒糖份积累间存在显著的相关关系^[3]。因此，SuSase的活性被认为是植物组织库强（sink strength）大小的一个重要生化指标^[4]。但是，蔗糖合酶活性在强、弱势粒间有何差异？亚种间杂交稻充实不良是否与该酶活性低有关？蔗糖合酶活性如何被调节等问题还缺乏深入研究。本实验以超级稻两优培九为材料，采用离体稻穗培养技术，探讨外源蔗糖对水稻籽粒中蔗糖合酶活性的可逆调节作用，旨在进一步揭示水稻结实机理，为水稻高产育种和栽培提供理论依据。

2 材料与方法

2. 1 实验材料

供试品种为具较高结实率的超级稻两优培九。单本植，田间管理一致，同一般大田栽培。始穗期选择生育进程和长势长相基本一致的主茎进行标记，待稻穗穗颈节露出剑叶鞘1~2d，取样进行穗培养。

2. 2 水稻穗离体培养

于始穗期选择生育进程和长势长相基本一致的主茎进行标记，待稻穗穗颈节露出剑叶鞘1~2d（花后6天），取样进行穗培养。采用Singh等^[5]方法，在无菌室中先用1%（V/V）次氯酸钠溶液对单茎穗穗颈节以下部分进行表面消毒，在无菌水中剪去距穗颈节11～12cm以下部分，然后在超净工作台将单茎穗转移到盛有50mL无菌培养液的玻璃管中，用无菌医用棉封口，每处理重复6次。基本培养基成分中矿质元素成份及数量同梁建生等^[6]报道。培养玻璃管用铝箔包裹，在暗中培养，穗培室温度为25℃±1。

2.3 蔗糖和可溶性总糖的提取与含量测定

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