甜瓜蔗糖磷酸合成酶基因的功能鑒定與分析.pdf

1、甜瓜是一種重要的園藝植物，由于具有良好的口感和豐富的營養(yǎng)，因此深受廣大群眾熱愛，并在全國各地廣泛栽培。但是我國甜瓜的品質相對較差，經(jīng)濟效益不高，我國已經(jīng)加入WTO，甜瓜市場面臨著國際化的競爭，提高甜瓜品質的任務迫在眉睫。
　　 含糖量是甜瓜品質的重要指標之一，它不僅影響甜瓜的口感和著色，還是合成有機酸、維生素、類胡蘿卜素等營養(yǎng)成分的基礎物質，因此研究甜瓜糖分積累機理對改善甜瓜品質具有重要意義。甜瓜中的可溶性糖主要包括蔗糖、果糖、

2、葡萄糖，而成熟甜瓜中60％以上的可溶性糖是蔗糖，因此蔗糖含量的高低決定了甜瓜的品質。影響蔗糖代謝的酶主要有蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)、酸性轉化酶(AI)和中性轉化酶(NI)，其中SPS活性的提高和AI活性的降低是蔗糖積累的首要條件，改變SPS的活性可能會改變蔗糖的代謝模式。SPS對光合產(chǎn)物在蔗糖和淀粉之間的分配具有重要的調控作用，另外，SPS還參與了植物的光合作用。因此，利用現(xiàn)代分子生物學的方法改變蔗糖代謝酶的活性對甜

3、瓜品質育種具有重要的意義。本研究在前期工作(克隆SPS基因、構建表達載體、遺傳轉化)的基礎上獲得了轉反義SPS基因和正義SPS基因的甜瓜株系，并對其后代進行了SPS基因功能的鑒定，為改善甜瓜品質奠定了基礎。研究的主要結果如下：
　　 1.測定了轉正反義SPS基因的甜瓜植株與對照不同發(fā)育期的生長勢，結果表明，轉反義SPS基因的甜瓜株系生長勢(包括株高、莖粗、葉面積)明顯變弱，而轉正義SPS基因的株系生長勢均比對照強。
　　

4、 2.對轉正反義SPS基因的甜瓜植株與對照不同發(fā)育期的凈光合速率進行了測定，結果表明，轉反義SPS基因的株系的凈光合速率均比對照低，然后對葉綠體超微結構的觀察發(fā)現(xiàn)轉基因株系中的葉綠體大部分受到破壞，這可能是造成凈光合速率降低的重要原因；轉正義SPS基因的株系中的凈光合速率比對照高，尤其是T-5株系，通過觀察葉綠體超微結構發(fā)現(xiàn)，盡管T-5株系中每個基粒中的基粒片層數(shù)少于對照，但T-5株系每個細胞中的葉綠體個數(shù)大于對照，因此，其光合性能

5、要比對照強。
　　 3.對轉基因株系和對照植株果實不同發(fā)育期的蔗糖、果糖、葡萄糖及SPS活性進行了測定，結果表明，轉反義SPS基因株系的果實SPS活性各個發(fā)育期均低于對照，而轉正義SPS基因株系的果實SPS活性均高于對照；此外，轉反義SPS基因的果實蔗糖含量各個發(fā)育期都有不同程度的降低，而轉正義SPS基因的果實蔗糖含量各個時期都高于對照，成熟果實中T-5株系的果實蔗糖含量比對照提高22％。以上結果表明SPS活性的高低是蔗糖積累

6、的關鍵因素和必要前提。
　　 4. 通過測定轉基因果實與對照果實的發(fā)育速度，結果表明，與對照相比，整個生長發(fā)育期，轉反義基因的果實生長較為緩慢，至果實成熟時，轉基因株系T-1和T-2單果重分別比對照降低25％和18％；轉正義基因的果實生長較快，尤其是T-5株系，成熟果實的單果重比對照提高26.4％。因為蔗糖是植物生長發(fā)育的基礎物質，是許多代謝反應的底物，因此可以說明葉片中蔗糖含量的高低影響了甜瓜果實的生長發(fā)育。
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7、. 通過測定反義株系與對照植株葉片中蔗糖/淀粉比率日變化，闡明了SPS在碳水化合物合成方向方面的重要作用。研究結果表明，SPS活性在對照及轉基因株系葉片中的活性均隨著光強的變化而變化，呈現(xiàn)一個單峰趨勢，均在12:00時達到最大值，葉片中蔗糖含量的變化趨勢與SPS活性基本一致，而淀粉含量的變化趨勢是：T-1、T-2株系淀粉含量大體趨勢一直升高，而對照葉片中淀粉含量則是前期稍降低后升高的趨勢，因此蔗糖/淀粉比率均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，而對