人工老化對(duì)玉米種子萌發(fā)初期可溶性糖類(lèi)代謝關(guān)鍵酶及相關(guān)基因表達(dá)的影響

【摘要】： 老化處理導(dǎo)致種子萌發(fā)后期能量及物質(zhì)供應(yīng)能力降低,但對(duì)種子萌發(fā)初期的貯藏物的動(dòng)員及人工老化對(duì)物質(zhì)代謝調(diào)控的研究還較少。本論文以玉米“大白頭”種子為材料,研究了人工老化對(duì)種子萌發(fā)初期可溶性糖含量,糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)和戊糖磷酸途徑關(guān)鍵酶活性、ATP含量、糖類(lèi)代謝關(guān)鍵酶相關(guān)基因表達(dá)的影響,以期進(jìn)一步完善種子老化機(jī)理。結(jié)果如下:1)人工老化處理對(duì)種子吸水的影響未老化種子(對(duì)照)在吸脹0-24h吸水呈快--慢的變化模式,0-8h為快速吸水階段,8-24h為慢速吸水階段,吸脹24h時(shí)胚根即將突破種皮;人工老化的種子在吸脹0-24h吸水率與對(duì)照均無(wú)顯著性差異。2)人工老化處理對(duì)種子萌發(fā)初期可溶性糖含量的影響利用UPLC法檢測(cè)到種子胚中的蔗糖含量最高,占總可溶性糖含量的91%,說(shuō)明玉米種子中的可溶性糖主要以蔗糖的形式貯藏在胚中。對(duì)照種子吸脹0-24h,蔗糖含量逐漸降低,同時(shí)果糖和葡萄糖含量升高至16h時(shí)達(dá)到峰值,而后降低,說(shuō)明吸脹過(guò)程蔗糖可能轉(zhuǎn)化為單糖,后者通過(guò)糖酵解途徑被進(jìn)一步利用;老化種子吸脹0-24h,蔗糖含量先降低后升高,而果糖和葡萄糖含量的變化模式隨著老化加劇而逐漸喪失規(guī)律。說(shuō)明老化可能抑制了蔗糖向單糖的轉(zhuǎn)化,同時(shí)也影響了單糖的進(jìn)一步利用。3)人工老化處理對(duì)種子萌發(fā)初期可溶性糖代謝途徑關(guān)鍵酶活性的影響在對(duì)照種子中,隨著吸脹時(shí)間延長(zhǎng),己糖激酶、丙酮酸激酶、檸檬酸合酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶活性增強(qiáng),而磷酸果糖激酶活性降低;老化種子在吸脹過(guò)程中與對(duì)照有相同的變化趨勢(shì),但其達(dá)到顯著差異的時(shí)間推遲,且變化幅度減小;老化種子中磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶活性被抑制,而檸檬酸合酶活性增強(qiáng)。結(jié)果說(shuō)明,老化可能破壞了不同代謝途徑間的協(xié)調(diào)性。4)人工老化對(duì)可溶性糖代謝中間物質(zhì)的影響利用靶向代謝分析技術(shù)測(cè)定糖代謝過(guò)程產(chǎn)生的中間物質(zhì)在老化過(guò)程中含量的變化。結(jié)果說(shuō)明,人工老化使中間物質(zhì)的產(chǎn)生受到明顯影響,但各代謝的物質(zhì)變化不同。5)人工老化對(duì)種子萌發(fā)初期能量產(chǎn)生的影響未吸脹種子中含有少量的ATP,吸脹后ATP含量迅速增加,在吸脹16h時(shí)達(dá)到顯著水平,24h時(shí)種胚中ATP含量增加了21.51倍;老化處理后ATP含量顯著降低,老化10d的未吸脹種子中ATP含量?jī)H是對(duì)照的33.3%;且老化種子在吸脹0-24h ATP含量增加幅度顯著低于對(duì)照種子。結(jié)果說(shuō)明老化抑制了玉米種子在吸脹過(guò)程中ATP的產(chǎn)生。6)可溶性糖代謝關(guān)鍵酶相關(guān)基因的表達(dá)分析為進(jìn)一步研究人工老化對(duì)可溶性糖代謝途徑的影響,利用qRT-PCR技術(shù),測(cè)定了糖代謝關(guān)鍵酶相關(guān)基因在人工老化處理后萌發(fā)初期的表達(dá)變化。結(jié)果表明,在種子老化過(guò)程中,不同基因的表達(dá)模式存在差異,但隨著種子活力降低,大部分基因表達(dá)下調(diào),說(shuō)明老化使糖代謝途徑相關(guān)基因的表達(dá)被抑制。7)玉米種子老化的可能機(jī)制在種子萌發(fā)初期(吸脹8h)時(shí)可溶性糖的轉(zhuǎn)化及糖代謝途徑即已被啟動(dòng)。但老化處理對(duì)種子萌發(fā)初期的可溶性糖的動(dòng)員及其代謝調(diào)控產(chǎn)生了明顯影響,可能導(dǎo)致代謝失調(diào),進(jìn)而導(dǎo)致種子萌發(fā)初期得不到充足的能量供應(yīng)和中間物質(zhì)的供給,種子胚根伸出受阻,致使種子不能萌發(fā),種子活力降低。

【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017

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