嫁接對(duì)薄皮甜瓜果實(shí)糖含量及蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

嫁接對(duì)薄皮甜瓜果實(shí)糖含量及蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

杏仁育種和栽培是克服生產(chǎn)中的連作障礙，預(yù)防和治療萎縮疾病的有效措施。關(guān)于嫁接甜瓜的研究多側(cè)重于嫁接親合性、抗病增產(chǎn)和營(yíng)養(yǎng)吸收等方面,而有關(guān)嫁接影響薄皮甜瓜果實(shí)品質(zhì)生理機(jī)制的研究還較少。據(jù)市場(chǎng)反饋,嫁接提高薄皮甜瓜適應(yīng)性和抗性的同時(shí),往往導(dǎo)致糖度降低,口感不適。在果實(shí)品質(zhì)的諸多構(gòu)成因素中,果實(shí)積累糖的種類、含量和比率是決定果實(shí)品質(zhì)和商品價(jià)值的重要因子。輸入果實(shí)庫(kù)中的碳水化合物的代謝及其變化是果實(shí)發(fā)育生物學(xué)過(guò)程及其調(diào)控的重要方面,尤其與品質(zhì)形成有關(guān)。因此本研究以自根甜瓜為對(duì)照,研究嫁接甜瓜果實(shí)蔗糖積累特性及相關(guān)代謝酶的調(diào)控作用,以揭示嫁接影響甜瓜果實(shí)品質(zhì)的生理機(jī)制,并為進(jìn)一步調(diào)控甜瓜品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。1材料和方法1.1以白籽南瓜cucurptamo經(jīng)營(yíng)生物樹(shù)為原料的嫁接供試薄皮甜瓜(CucumismeloL.)品種為玉美人和永甜6號(hào),以白籽南瓜(CucurbitamoschataDuch.)世紀(jì)星為砧木,采用靠接法嫁接。共設(shè)4個(gè)處理,分別為永甜6號(hào)嫁接植株(G1),永甜6號(hào)自根植株(CK1),玉美人嫁接植株(G2),玉美人自根植株(CK2)。1.2嫁接苗與自根苗栽植試驗(yàn)在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科研基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行。2005年1月28日播種接穗,基質(zhì)育苗,基質(zhì)組成為草炭∶蛭石=2∶1,2月26日嫁接。當(dāng)嫁接苗與自根苗均具3~4片真葉時(shí)(3月17日)定植于日光溫室內(nèi)。高畦栽培,每畦定植雙行,株距40cm,約3.75株·m-2。黑色地膜覆蓋,采用滴灌方式澆水。隨機(jī)區(qū)組排列,每4畦為1個(gè)小區(qū),3次重復(fù)。采用單蔓整枝,在主干12節(jié)以上連續(xù)留瓜,單株留瓜4~5個(gè),雌花開(kāi)花當(dāng)日上午用“坐瓜靈”噴花,7月9日拉秧。1.2.1乙醇提取物的制備雌花開(kāi)花當(dāng)天及開(kāi)花后每5d取樣一次,直至果實(shí)成熟,4個(gè)處理各選取同一節(jié)位的3個(gè)瓜。糖的提取及測(cè)定均采用齊紅巖的方法。稱取中果肉1.0~2.0g置入試管中,加入80%乙醇,浸沒(méi)1cm,80℃水浴提取1h,冷卻封存。測(cè)量前倒出乙醇提取液入25mL容量瓶,再向試管中加入80%乙醇,80℃水浴1h,如此反復(fù)提取2次,定容,取一定體積濃縮,用1mL超純水溶解糖,上清液過(guò)0.45μm濾膜,進(jìn)HPLC測(cè)定,測(cè)定方法及色譜條件為:Water600E高效液相色譜,氨基柱,柱溫35℃,2410示差檢測(cè)器,流動(dòng)相比例為70%乙腈:30%超純水,流速為1.0mL·min-1,WaterMillennium軟件控制及數(shù)據(jù)處理。重復(fù)3次。1.2.2pvp-nah法取樣后,稱取中果肉1.0~2.0g,液氮速凍,存入-86℃冰柜保存。測(cè)定時(shí),加少量的石英砂和10mLHEPES緩沖液[50mmo1·L-1HEPES-NaOH,pH值7.5,1mmo1·L-1EDTA,10mol·L-1MgCl2,2.5mmo1·L-1DTT,10mmo1·L-1Vc和5%聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)],冰浴研磨成勻漿,4層紗布過(guò)濾,12000g(4℃)離心20min,棄沉淀,上清液逐漸加硫酸銨至80%溶解度,再12000g(4℃)離心20min,棄上清液,用提取緩沖液3mL溶解沉淀,再用稀釋10倍的提取緩沖液(不含PVPP)透析20h。以上所有操作均在0~4℃進(jìn)行。重復(fù)3次。1.2.3蔗糖及其他合成活性的變化轉(zhuǎn)化酶活性測(cè)定,采用0.8mL反應(yīng)液(pH值4.8或pH值7.2的0.1mol·L-1Na2HPO4-檸檬酸鈉,0.1mol·L-1的蔗糖)中加入0.2mL酶液,37℃條件下反應(yīng)30min,用3,5-二硝基水楊酸法測(cè)定生成的還原糖含量,酶的活性單位用Glucoseμmol·g-1FW·h-1表示。蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性單位用Sucroseμmol·g-1FW·h-1表示。酶的提取和測(cè)定均參照齊紅巖的方法,其中試驗(yàn)只測(cè)定SS的合成活性。試驗(yàn)中的UDPG及6-磷酸果糖生化試劑均購(gòu)自美國(guó)Sigma公司。2結(jié)果與分析2.1不同處理對(duì)薄皮甜瓜6個(gè)月內(nèi)總糖含量的影響由圖1可知,在果實(shí)生長(zhǎng)過(guò)程中,永甜6號(hào)和玉美人兩個(gè)品種薄皮甜瓜的嫁接和自根果實(shí)果肉內(nèi)果糖、葡萄糖和蔗糖的含量變化趨勢(shì)基本一致,均隨著果實(shí)的成熟糖含量逐漸增加,成熟期糖含量最高。除花后25d,G1果肉內(nèi)果糖和葡萄糖含量高于CK1外,其他時(shí)期均低于CK1。至果實(shí)成熟(花后35d),G1和G2處理果肉內(nèi)的3種糖的含量均低于CK1和CK2。因此嫁接果實(shí)中總糖含量也較自根果實(shí)明顯降低。G1和G2果實(shí)中總糖分別較CK1和CK2低11.71%和15.17%。薄皮甜瓜果肉中的3種糖,以蔗糖含量最高,其次是果糖和葡萄糖,后兩者含量相差不大。兩個(gè)薄皮甜瓜品種比較,至果實(shí)成熟期,永甜6號(hào)果實(shí)中總糖含量略高于玉美人甜瓜。2.2花后7d不同發(fā)育時(shí)期的轉(zhuǎn)化酶活性由圖2可知,永甜6號(hào)和玉美人兩個(gè)薄皮甜瓜品種的酸性和中性轉(zhuǎn)化酶(AI、NI)活性在果實(shí)發(fā)育的前期(花后10d)最高,隨著果實(shí)成熟逐漸降低,至果實(shí)成熟轉(zhuǎn)化酶活性最低,變化趨勢(shì)一致。除花后10d、25d,其余階段G1果實(shí)的AI與NI活性均高于CK1?；ê?~20dG2的AI與NI的活性低于CK2,成熟期(花后20~35d)G2的AI與NI的活性高于CK2。在兩個(gè)薄皮甜瓜果肉中蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性均表現(xiàn)為前期花后(0~20d)活性較低,隨著甜瓜果實(shí)成熟,兩種酶活性逐漸增高,成熟時(shí)活性達(dá)最高。CK1和CK2果實(shí)中兩種酶活性均高于G1和G2。CK1果實(shí)中酶活性最高。3接種薄皮甜瓜不同部位和不同政府接種量對(duì)果實(shí)糖代謝相關(guān)酶活性的影響本試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著甜瓜果實(shí)的發(fā)育,果實(shí)中3種主要的糖分(蔗糖、果糖和葡萄糖)是逐漸積累的,至果實(shí)成熟時(shí),嫁接處理薄皮甜瓜果肉中這3種主要糖分含量和總糖含量均低于自根果實(shí),成熟期G1和G2果實(shí)中總糖分別較CK1和CK2低11.71%和15.17%。并且,嫁接薄皮甜瓜果實(shí)中分解蔗糖的主要酶—AI和NI活性在果實(shí)成熟期高于對(duì)照;而合成蔗糖的酶—SS和SPS在果實(shí)成熟時(shí)明顯低于對(duì)照。因此,嫁接薄皮甜瓜轉(zhuǎn)化酶活性的提高和后期SS和SPS活性的下降,可能是導(dǎo)致嫁接果實(shí)糖分含量下降的重要原因。誘導(dǎo)糖代謝相關(guān)酶的活性將是調(diào)控甜瓜果實(shí)糖分含量的重要途徑和手段。糖分含量高低是衡量甜瓜品質(zhì)的主要依據(jù),蔗糖、葡萄糖和果糖是甜瓜果實(shí)中主要的可溶性糖,其含量和組成對(duì)果實(shí)品質(zhì)起著重要作用。碳水化合物的代謝及其相關(guān)酶調(diào)控與果實(shí)品質(zhì)的形成密切相關(guān)。嫁接薄皮甜瓜是一個(gè)復(fù)合體,有別于自根體。錢瓊秋等人近年對(duì)嫁接西瓜的研究結(jié)果表明,嫁接西瓜果實(shí)糖分含量明顯降低,嫁接西瓜果實(shí)中的SS活性顯著升高及幼果內(nèi)轉(zhuǎn)化酶活性下降與果實(shí)中糖分構(gòu)成及糖分含量相關(guān)。許傳強(qiáng)等研究嫁接對(duì)網(wǎng)紋甜瓜果實(shí)發(fā)育、糖含量及蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響的結(jié)果表明:嫁接加快了果實(shí)的膨大速度,但對(duì)中果肉厚度影響不大;降低了網(wǎng)紋甜瓜中果肉內(nèi)的果糖、葡萄糖含量,改變了網(wǎng)紋甜瓜蔗糖積累模式,嫁接網(wǎng)紋甜瓜中果肉內(nèi)蔗糖積累時(shí)間較自根提前7d,蔗糖含量高于自根甜瓜;但嫁接降低了網(wǎng)紋甜瓜果肉中的總糖含量及酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)和中性轉(zhuǎn)化酶(NI)活性,提高了蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性。本試驗(yàn)研究表明,除花后25d,G1果肉內(nèi)果糖和葡萄糖含量高于CK1外,其他時(shí)期均低于CK1。至果實(shí)成熟(花后35d),G1和G2處理果肉內(nèi)的3種糖的含量均低于CK1和CK2。AI與NI活性在果實(shí)發(fā)育的前期(花后10d)最高,隨著果實(shí)成熟逐漸降低,G1和G2果實(shí)的AI與NI活性均高于CK1和CK2,CK1和C