基于HPLC-RID的花生籽仁可溶性糖含量检测方法的建立

食用型花生是我国乃至世界范围内花生育种的重要方向之一,但是花生遗传改良中缺乏与食用品质相关的可溶性糖含量的快速检测方法,限制了食用花生育种进展。本研究建立了80%乙醇和水浴快速提取花生籽仁可溶性糖的方法,该提取方法与国标法相比,简化了样品前期处理步骤,加快了提取进度。通过准确性和重复性试验对该方法的验证表明,该方法的重复性较好,而且准确有效。以20份花生品种为材料,利用高效液相-示差折光法对该方法提取的样品和国标法提取的样品进行检测发现,成熟花生籽仁中的可溶性糖主要是蔗糖,葡萄糖和果糖很少,2种方法测定的结果差异不显著。利用本研究建立的方法检测20份花生品种的结果显示,蔗糖含量最低为16.19 mg g^-1,最高为83.81 mg g^-1,平均为30.41 mg g^-1。利用国标法检测的结果显示,蔗糖含量最低为15.60 mg g^-1,最高为81.38 mg g^-1,平均为30.20 mg g^-1。这些检测结果,一方面进一步验证了所建立方法的实用性,另一方面也表明这些花生品种中的蔗糖含量差异较大。     

2种甜度差异型甜瓜果实糖分积累及其相关酶代谢特征研究

为研究不同甜度甜瓜果实糖代谢的酶学机制,以具有甜度差异的2种甜瓜‘河套蜜瓜’和‘楼兰王’为试验材料,测定果实发育时期果实糖含量、淀粉含量以及蔗糖代谢相关酶活性变化。结果显示,2种甜瓜果实均呈现单S型动态生长,‘楼兰王’果实膨大期生长速率显著高于‘河套密瓜’。2种甜瓜果实发育期间糖分积累动态基本一致,前期以葡萄糖的积累为主,且‘河套密瓜’葡萄糖积累量显著高于‘楼兰王’;进入转色期后葡萄糖含量下降,蔗糖含量增加,‘河套密瓜’蔗糖含量远高于‘楼兰王’。甜瓜果实糖分积累由蔗糖代谢相关酶协同调控,认为‘河套密瓜’转色期后蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶合成方向活性升高,是其蔗糖含量增加的主要原因,成熟期蔗糖磷酸合成酶活性升高是‘楼兰王’果实中蔗糖积累的主要原因。     

不同辣椒品系果实发育过程中糖含量和蔗糖代谢酶活性的变化

研究了一个甜椒品系405和一个辣椒品系伏地尖果实在生育期内主要糖含量和蔗糖代谢关键酶活性的变化。结果表明：在绿熟期和转色期甜椒品系405的可溶性总糖、蔗糖含量都明显高于辣椒品系伏地尖,绿熟期甜椒品系405的可溶性总糖含量为213.3 mg/g,而辣椒品系伏地尖则为97.6 mg/g,但红熟期两者相差不大;与辣椒品系相比甜椒品系蔗糖和淀粉含量在绿熟期后有一个升高又降低的过程;两品系蔗糖代谢关键酶活性变化趋势差异不大,酸性转化酶与中性转化酶活性在果实快速生长期和成熟期较高,而在绿熟期较低;蔗糖磷酸合成酶活性在绿熟期较高,而在快速生长期和成熟期较低。虽然甜椒品系与辣椒品系之间糖含量存在显著差异,但两者蔗糖代谢酶活性差异并不明显,推测是由于对蔗糖利用的不同引起的。     

花生籽仁大小相关性状QTL定位

花生籽仁大小相关性状是决定花生产量的直接因素。为发掘与花生籽仁大小相关的QTL,本研究以中花16×J11构建的RIL群体为材料,得到了一张包含289个SSR标记、21个连锁群、覆盖长度为947.3cM的遗传连锁图谱。连续2年对籽仁大小相关性状鉴定表明,各性状在群体中变异广泛,呈典型正态分布,且大部分性状间显著相关。结合本研究构建的遗传图谱,利用WinCart2.5进行QTL定位分析,2年共检测到66个QTL,贡献率为3.23%~33.01%。与籽仁长(SL)、籽仁宽(SW)、籽仁长宽比(LWR)和百仁重(HSW)相关的QTL分别有18、16、18和14个。在这些QTL中,A05染色体上的区间A05A1500?A05A1530同时存在控制籽仁长(qSLA05.1和qSLA05.2)和百仁重的相关的QTL(qHSWA05.1);B06染色体上的区间A06B135?A06B113同时存在控制籽仁宽(qSWB06.2和qSWB06.4)和百仁重相关的QTL(qHSWB06.4),这些稳定存在的主效QTL将为花生产量相关性状的精细定位和分子育种奠定基础。     

花生籽仁高通量转录组文库构建与检测

高质量转录组文库的构建为高通量测序和基因克隆等奠定基础。本研究以花生高、低含油量品种为研究对象,成功构建了花生籽仁早期和中后期4个转录组测序文库,利用Solexa高通量测序平台,共获得53 924 092条Clean reads,总测序长度达4 853 168 280 nt,组装后获得59 236条Unigenes序列,总长度为44 505 000 nt,平均长度为751 nt,N50值高达1 130,大于等于2 000 nt的Unigenes有3 643条,占总Unigenes的6.15%。研究结果表明组装质量较高,为花生种子特定发育时期的表达谱分析、为花生高、低含油量品种油脂合成差异基因的筛选奠定了良好的基础。     

不同辣椒品系果实发育过程中糖含量和蔗糖代谢酶活性的变化

研究了一个甜椒品系405和一个辣椒品系伏地尖果实在生育期内主要糖含量和蔗糖代谢关键酶活性的变化.结果表明:在绿熟期和转色期甜椒品系405的可溶性总糖、蔗糖含量都明显高于辣椒品系伏地尖,绿熟期甜椒品系405的可溶性总糖含量为213.3 mg/g,而辣椒品系伏地尖则为97.6 mg/g,但红熟期两者相差不大;与辣椒品系相比甜椒品系蔗糖和淀粉含量在绿熟期后有一个升高又降低的过程;两品系蔗糖代谢关键酶活性变化趋势差异不大,酸性转化酶与中性转化酶活性在果实快速生长期和成熟期较高,而在绿熟期较低;蔗糖磷酸合成酶活性在绿熟期较高,而在快速生长期和成熟期较低.虽然甜椒品系与辣椒品系之间糖含量存在显著差异,但两者蔗糖代谢酶活性差异并不明显,推测是由于对蔗糖利用的不同引起的.     

灌浆期高温胁迫对甜玉米籽粒糖分积累和蔗糖代谢相关酶活性的影响

为明确高温对甜玉米籽粒产量和品质的影响,以甜玉米厦甜1号和粤甜16为材料, 人工授粉3 d后, 利用人工气候室分别进行昼间高温(HT)35℃和正常气温(CK)处理, 研究了甜玉米籽粒灌浆过程中粒重、糖分积累和蔗糖代谢相关酶活性的动态变化。结果表明, 与正常气温相比, 高温缩短甜玉米灌浆进程, 显著降低粒重、含水量, 提高皮渣率。在最佳采收期(水分含量为68%~74%)甜玉米鲜百粒重分别下降了20.8% (厦甜1号)和16.4% (粤甜16)。在甜玉米籽粒灌浆过程中可溶性糖和蔗糖的含量随授粉后时间先升高后降低, 高温处理不利于可溶性糖和蔗糖积累, 籽粒中糖分含量降低, 淀粉含量升高。籽粒中蔗糖的合成与分解主要由磷酸蔗糖合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)催化, SS催化反应是可逆的。高温明显降低SPS和SS合成方向活性, 提高SS分解方向活性, 导致糖分含量降低, 品质变劣。高温缩短两品种SS(合成方向)活性峰值出现的时间, 而对于SPS活性峰值出现时间厦甜1号被缩短, 粤甜16 为不变。     

花生籽仁蔗糖含量近红外模型构建及在高糖品种培育中的应用

含糖量是决定和影响花生食用品质和加工特性的重要指标,蔗糖含量占成熟花生籽仁总糖量的90%以上,建立蔗糖含量的高效检测技术,有助于加快高蔗糖甜味食用型花生品种培育进程。本研究利用蔗糖含量差异显著的185份花生材料,利用近红外仪(波长范围1100~2500 nm),配合小样品杯,扫描和采集自然干燥籽仁的近红外光谱,采用液相色谱(HPLC)结合标准曲线法测定试验材料的蔗糖含量,利用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)构建了花生籽仁蔗糖含量的近红外定标模型,模型的决定系数R2=0.962,均方差为0.383。利用20份材料对模型进行外部验证,预测值和化学值的决定系数达0.947,表明该模型可较好地预测蔗糖含量,可以高效地测定杂交早期世代的单株花生蔗糖含量。利用该模型在“吉花02-1-4×中花26”杂交后代中发掘出6份含糖量7%以上、油酸78%以上、含油量48%以下,且农艺性状优良的食用花生新品系。     

皖南焦甜香烤烟碳氮代谢差异分析及糖分积累变化动态

选择皖南4种代表性植烟土壤,研究了烤烟生长发育过程中碳氮代谢和糖分积累动态的差异,为开发焦甜香烟叶提供理论依据.试验结果表明,冲积沙壤土和河滩沙壤土烟叶的碳氮代谢变化具有较大的一致性,表现为在烟株生长发育的早中期阶段氮代谢和碳代谢强度均处于较高水平,下部叶在移栽45 d以后,中部和上部叶在移栽60d后硝酸还原酶活性显著降低,碳代谢的标志性酶转化酶活性在达到最大值后也表现下降,但下降幅度远低于硝酸还原酶.两种沙壤土烟叶的总糖含量较高.水稻土烟叶在烟株前中期碳氮代谢水平相对偏低,高峰期偏迟,后期氮代谢水平相对偏高,有明显滞后现象,烟叶总糖含量相对较低;沙滩粉沙土烟叶碳氮代谢高峰出现较早,且在整个生长发育过程中均处于较低水平,沙滩粉沙土烟叶糖分含量低于2种类型沙壤土.     

甜菜蔗糖代谢相关酶活性与糖积累关系的研究

在甜菜不同生育时期同步测定了块根和叶片中的可溶性总糖、果糖和蔗糖含量及蔗糖代谢相关酶-酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对糖积累与酶活性的关系进行了分析.结果表明,甜菜蔗糖代谢的相关酶对块根的糖积累的影响要高于叶片;甜菜块根和叶片中的合成和分解酶类是协同作用进行糖积累过程,并非哪类酶在单独发挥作用;整个生育期甜菜块根的可溶性总糖、果糖和蔗糖含量均大于叶片,苗期块根中果糖是块根糖积累的主要产物,叶丛形成期块根中蔗糖是块根糖积累的主要产物.     

Sucrose Accumulation in Sugar Beet Under Drought Stress

Drought stress may affect sucrose accumulation of sugar beet by restricting leaf development and storage root growth. The objective of this study was to identify changes occurring in the storage root of Beta beets in growth characteristics and ions and compatible solutes accumulation under drought with regard to sucrose accumulation. Two pot experiments were conducted: (1) sugar beet well supplied with water (100 % water capacity), under continuous moderate (50 %) and severe drought stress (30 %), (2) sugar beet and fodder beet well supplied with water (100 %) and under continuous severe drought stress (30 %). Under drought stress, the ratio of storage root to leaf dry matter of sugar beet decreased indicating a different partitioning of the assimilates. The sucrose concentration of the storage root was reduced. In the root, the number of cambium rings was only slightly affected, although drought stress was implemented already 6 weeks after sowing. In contrast, the distance between adjacent rings and the cell size was considerably restricted, which points to a reduced expansion of existing sink tissues. The daily rate of sucrose accumulation in the root showed a maximum between 16 and 20 weeks after sowing in well‐watered plants, but it was considerably reduced under drought stress. The concentration of compatible solutes (K, Na, amino acids, glycine betaine, glucose and fructose) decreased during growth, while it was enhanced because of drought. However, when sucrose concentration was added, a constant sum of all examined solutes was found throughout the vegetation period. It was similar in sugar beet and in fodder beet despite different concentrations of single solutes, and the total sum was not affected by water supply. A close negative relationship between the concentration of compatible solutes and sucrose occurred. It is therefore concluded that the accumulation of compatible solutes in the storage root of Beta beets under drought might be a physiological constraint limiting sucrose accumulation.     

不同氮肥施用量对甜菜蔗糖代谢关键酶和可溶性糖含量的影响

为了筛选合适的氮素施用量,研究氮素营养和甜菜蔗糖代谢的关系。以尿素为氮源,采用HI003为试材,研究了不同的施氮水平对甜菜叶片和块根可溶性糖含量、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性的影响。结果表明：在生育期初期,叶片和块根中的可溶性糖含量随着施氮量的提高降低,后期糖分积累期,施氮量(40~160kg/hm²)可以提高块根的可溶性糖含量,超过160kg/hm²可溶性糖含量降低;叶片中,整个生育期施氮肥处理增加了蔗糖磷酸合成酶活性,蔗糖合成酶在生育期前期随着施氮量增加活性降低;甜菜块根中,氮素处理在生育期初期,降低了蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶的活性,适宜的施氮量(120~160kg/hm²）可以提高甜菜生育期后期块根中的蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性;试验发现较高的施氮量不利于糖的积累,适合的施氮量为120~160kg/hm²。     

间作花生对木薯碳氮代谢产物及关键酶活性的影响

通过设置不同的间作行距（30、40、50 cm）和根系分隔处理,研究间作花生对木薯叶片的碳氮代谢产物及相关酶活性的影响。结果表明,40 cm行距间作花生可提高木薯的蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）活性及可溶性糖含量;间作花生后,木薯的氨基酸和可溶性蛋白质含量随着行距变窄而降低;相反,硝酸还原酶（NR）活性则显著增强。相同行距处理下,无根隔处理的氨基酸、蛋白质含量及SPS、SS、谷氨酰胺合成酶（GS）活性均高于根隔处理,说明木薯和花生的根系之间存在一定的相互作用。总体而言,适宜的间作行距可以提高碳氮代谢酶活性,从而促进碳水化合物和蛋白质的积累与运转,对提高木薯的产量和品质具有重要意义。     

曙光油桃果实发育过程中蔗糖积累与相关酶的关系

以曙光油桃为试材,研究了发育过程中蔗糖积累与相关酶活性的关系。结果表明：发育早期,曙光油桃果实的果糖和葡萄糖含量相对较高,随着果实的发育,果糖和葡萄糖含量逐渐降低,而蔗糖含量急剧上升并成为主要可溶性糖。相关分析结果表明：在整个发育过程中,细胞壁酸性转化酶、可溶性中性转化酶与曙光油桃果实的蔗糖含量呈显著的负相关,蔗糖合酶与蔗糖含量呈极显著的正相关。由此表明,曙光油桃果实的蔗糖积累主要受到转化酶和蔗糖合酶的调控。     

菜用大豆籽粒不同部位蔗糖积累及关键酶活性研究

田间种植可溶性糖含量不同的3个菜用大豆品种,在R5.5、R6、R6.2、R6.5和R7期取样,分析籽粒种皮、子叶和胚轴中蔗糖含量及4种关键酶活性动态,结果表明,籽粒不同部位蔗糖积累呈先增加后下降的趋势,R6.2期是高峰期,此时期品种台292、中科毛豆1号和品系121的胚轴蔗糖含量比子叶分别高57.6%、53.6%和44.2%;比种皮分别高71.6%、75.3%和73.6%。由于子叶干重占整粒重90%以上,因此整个籽粒的蔗糖含量主要由子叶决定。子叶的蔗糖磷酸合酶(SPS)活性高于胚轴和种皮,在R6.2期表现更加明显,且蔗糖含量高的品系121子叶中SPS活性高于另外2个品种;蔗糖合酶(SS)在籽粒形成期活性变化呈前期高于后期的趋势,最高值出现在灌浆前期R5.5期胚轴中;两种转化酶活性变化差异较大,中性转化酶(NI)活性一直呈不断下降趋势;籽粒不同部位NI活性无明显差异,而酸性转化酶(AI)活性差异较大;胚轴和子叶中AI活性明显低于种皮,且种皮中AI活性与种皮中蔗糖积累显著负相关(r=–0.59)。蔗糖积累与4种关键酶活性的相关分析发现,籽粒中蔗糖的含量并非受某一种酶绝对调控,SPS活性与SS+AI+NI活性总和之差与籽粒中蔗糖的积累显著正相关(r=0.53^**)。     

Effects of Partial Defoliation on Sucrose Accumulation, Enzyme Activity and Agronomic Parameters in Sugar cane (Saccharum spp.)

Mechanical defoliation of sugar cane plants (Saccharum spp.) will provide leaves that can be used as fodder. The effect of partial mechanical defoliation on sucrose content, enzyme activities and agronomic parameters of sugar cane is still unknown. We investigated how sucrose accumulation, activities of sucrose phosphate synthase, soluble acid invertase, sucrose synthase, neutral invertase, brix grades, purity grade, moisture content, fibre content, maturity index and reduced sugars of two commercial sugar cane plants (Mex 69‐290 and Mex 57‐473) were affected in a field experiment. The concentration of sucrose in stems of partial defoliated plants was not significantly different from that found in intact plants. Agronomic parameters and enzyme activities were not different in defoliated plants compared with intact plants except for the moisture content which was higher in defoliated plants than in intact ones. These results indicated that sugar cane plants could be partially defoliated without changing sucrose production and agronomic parameters while providing leaves that could be used as fodder.     

种子发育过程中糖的吸收和代谢过程

本文分析了种子发育过程中糖的吸收和代谢过程，包括糖卸载过程中糖转运蛋白的功能和调控作用，以及糖代谢过程中转化酶、蔗糖合酶及蔗糖磷酸合酶对种子发育过程中碳水化合物变化的影响，同时还总结了最近在种子的糖吸收与代谢过程中所取得的研究成果。     

种子大小与播种方式对花生生长发育、光合特性及产量的影响

以不同粒重的花生种子为试材,采用不同播种方式,研究粒重大小和播种方式对花生生长发育、光合特性及产量的影响。结果表明,单粒精播处理可使产量增加,与传统双粒穴播相比,在一垄两行播种方式下,相对大粒种子和相对小粒种子分别增产9.77%、4.19%;一垄单行种植方式下分别增产3.44%和2.77%。无论种子粒重大小,单粒精播处理的主茎高、侧枝长和地上部干物质积累量均显著高于双粒穴播,但其荚果干重、净光合速率和单株叶面积与双粒穴播间均无显著差异。相关分析表明,叶片干重、茎柄干重与单株叶面积间呈极显著相关关系;饱果成熟期与结荚期地上部干物重之差与产量间呈显著相关关系。采用垄作双行单粒精播模式,选用饱满粒重较小的种子,可达节本降耗、明显提高经济效益的目的。     

甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖代谢及其相关酶活性的变化研究

为明确甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖降解的关键酶,以期通过对蔗糖降解关键酶的分子调控解决甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖易降解的难题。采用高效液相色谱法和酶学测定方法对3个品种甜高粱在采后75天贮藏期内,茎秆中的蔗糖、果糖、葡萄糖含量和可溶性酸性转化酶(SAI)、中性转化酶(NI)和蔗糖合成酶(SS)分解蔗糖的酶活性变化进行了测定。结果表明：在采后75天贮藏期内,‘辽甜1号’、‘辽甜4号’和‘辽甜6号’甜高粱的茎秆中,糖分降解迅速,总糖损失近一半,分别为68.2-31.9（g/100g干基）、43.0-18.1（g/100g干基）和59.6-25.3（g/100g干基）。3个品种果糖、葡萄糖和蔗糖含量呈总体下降趋势,并呈现贮藏期开始时糖分降低很快,而后缓慢降低的趋势。可溶性酸性转化酶活性在茎秆贮藏15天时增幅较大,而后以微小幅度持续增加,一直保持较高的酶活性。中性转化酶活性一直以微小幅度持续增加,酶活性较低,变化不大。蔗糖合成酶分解方向的活性则更低,且变化不大。这表明可溶性酸性转化酶可能与甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖降解密切相关。