嫁接对薄皮甜瓜果实糖含量及蔗糖代谢相关酶活性的影响

嫁接对薄皮甜瓜果实糖含量及蔗糖代谢相关酶活性的影响

杏仁育种和栽培是克服生产中的连作障碍，预防和治疗萎缩疾病的有效措施。关于嫁接甜瓜的研究多侧重于嫁接亲合性、抗病增产和营养吸收等方面,而有关嫁接影响薄皮甜瓜果实品质生理机制的研究还较少。据市场反馈,嫁接提高薄皮甜瓜适应性和抗性的同时,往往导致糖度降低,口感不适。在果实品质的诸多构成因素中,果实积累糖的种类、含量和比率是决定果实品质和商品价值的重要因子。输入果实库中的碳水化合物的代谢及其变化是果实发育生物学过程及其调控的重要方面,尤其与品质形成有关。因此本研究以自根甜瓜为对照,研究嫁接甜瓜果实蔗糖积累特性及相关代谢酶的调控作用,以揭示嫁接影响甜瓜果实品质的生理机制,并为进一步调控甜瓜品质奠定基础。1材料和方法1.1以白籽南瓜cucurptamo经营生物树为原料的嫁接供试薄皮甜瓜(CucumismeloL.)品种为玉美人和永甜6号,以白籽南瓜(CucurbitamoschataDuch.)世纪星为砧木,采用靠接法嫁接。共设4个处理,分别为永甜6号嫁接植株(G1),永甜6号自根植株(CK1),玉美人嫁接植株(G2),玉美人自根植株(CK2)。1.2嫁接苗与自根苗栽植试验在沈阳农业大学园艺科研基地日光温室内进行。2005年1月28日播种接穗,基质育苗,基质组成为草炭∶蛭石=2∶1,2月26日嫁接。当嫁接苗与自根苗均具3~4片真叶时(3月17日)定植于日光温室内。高畦栽培,每畦定植双行,株距40cm,约3.75株·m-2。黑色地膜覆盖,采用滴灌方式浇水。随机区组排列,每4畦为1个小区,3次重复。采用单蔓整枝,在主干12节以上连续留瓜,单株留瓜4~5个,雌花开花当日上午用“坐瓜灵”喷花,7月9日拉秧。1.2.1乙醇提取物的制备雌花开花当天及开花后每5d取样一次,直至果实成熟,4个处理各选取同一节位的3个瓜。糖的提取及测定均采用齐红岩的方法。称取中果肉1.0~2.0g置入试管中,加入80%乙醇,浸没1cm,80℃水浴提取1h,冷却封存。测量前倒出乙醇提取液入25mL容量瓶,再向试管中加入80%乙醇,80℃水浴1h,如此反复提取2次,定容,取一定体积浓缩,用1mL超纯水溶解糖,上清液过0.45μm滤膜,进HPLC测定,测定方法及色谱条件为:Water600E高效液相色谱,氨基柱,柱温35℃,2410示差检测器,流动相比例为70%乙腈:30%超纯水,流速为1.0mL·min-1,WaterMillennium软件控制及数据处理。重复3次。1.2.2pvp-nah法取样后,称取中果肉1.0~2.0g,液氮速冻,存入-86℃冰柜保存。测定时,加少量的石英砂和10mLHEPES缓冲液[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)],冰浴研磨成匀浆,4层纱布过滤,12000g(4℃)离心20min,弃沉淀,上清液逐渐加硫酸铵至80%溶解度,再12000g(4℃)离心20min,弃上清液,用提取缓冲液3mL溶解沉淀,再用稀释10倍的提取缓冲液(不含PVPP)透析20h。以上所有操作均在0~4℃进行。重复3次。1.2.3蔗糖及其他合成活性的变化转化酶活性测定,采用0.8mL反应液(pH值4.8或pH值7.2的0.1mol·L-1Na2HPO4-柠檬酸钠,0.1mol·L-1的蔗糖)中加入0.2mL酶液,37℃条件下反应30min,用3,5-二硝基水杨酸法测定生成的还原糖含量,酶的活性单位用Glucoseμmol·g-1FW·h-1表示。蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性单位用Sucroseμmol·g-1FW·h-1表示。酶的提取和测定均参照齐红岩的方法,其中试验只测定SS的合成活性。试验中的UDPG及6-磷酸果糖生化试剂均购自美国Sigma公司。2结果与分析2.1不同处理对薄皮甜瓜6个月内总糖含量的影响由图1可知,在果实生长过程中,永甜6号和玉美人两个品种薄皮甜瓜的嫁接和自根果实果肉内果糖、葡萄糖和蔗糖的含量变化趋势基本一致,均随着果实的成熟糖含量逐渐增加,成熟期糖含量最高。除花后25d,G1果肉内果糖和葡萄糖含量高于CK1外,其他时期均低于CK1。至果实成熟(花后35d),G1和G2处理果肉内的3种糖的含量均低于CK1和CK2。因此嫁接果实中总糖含量也较自根果实明显降低。G1和G2果实中总糖分别较CK1和CK2低11.71%和15.17%。薄皮甜瓜果肉中的3种糖,以蔗糖含量最高,其次是果糖和葡萄糖,后两者含量相差不大。两个薄皮甜瓜品种比较,至果实成熟期,永甜6号果实中总糖含量略高于玉美人甜瓜。2.2花后7d不同发育时期的转化酶活性由图2可知,永甜6号和玉美人两个薄皮甜瓜品种的酸性和中性转化酶(AI、NI)活性在果实发育的前期(花后10d)最高,随着果实成熟逐渐降低,至果实成熟转化酶活性最低,变化趋势一致。除花后10d、25d,其余阶段G1果实的AI与NI活性均高于CK1。花后0~20dG2的AI与NI的活性低于CK2,成熟期(花后20~35d)G2的AI与NI的活性高于CK2。在两个薄皮甜瓜果肉中蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性均表现为前期花后(0~20d)活性较低,随着甜瓜果实成熟,两种酶活性逐渐增高,成熟时活性达最高。CK1和CK2果实中两种酶活性均高于G1和G2。CK1果实中酶活性最高。3接种薄皮甜瓜不同部位和不同政府接种量对果实糖代谢相关酶活性的影响本试验结果表明,随着甜瓜果实的发育,果实中3种主要的糖分(蔗糖、果糖和葡萄糖)是逐渐积累的,至果实成熟时,嫁接处理薄皮甜瓜果肉中这3种主要糖分含量和总糖含量均低于自根果实,成熟期G1和G2果实中总糖分别较CK1和CK2低11.71%和15.17%。并且,嫁接薄皮甜瓜果实中分解蔗糖的主要酶—AI和NI活性在果实成熟期高于对照;而合成蔗糖的酶—SS和SPS在果实成熟时明显低于对照。因此,嫁接薄皮甜瓜转化酶活性的提高和后期SS和SPS活性的下降,可能是导致嫁接果实糖分含量下降的重要原因。诱导糖代谢相关酶的活性将是调控甜瓜果实糖分含量的重要途径和手段。糖分含量高低是衡量甜瓜品质的主要依据,蔗糖、葡萄糖和果糖是甜瓜果实中主要的可溶性糖,其含量和组成对果实品质起着重要作用。碳水化合物的代谢及其相关酶调控与果实品质的形成密切相关。嫁接薄皮甜瓜是一个复合体,有别于自根体。钱琼秋等人近年对嫁接西瓜的研究结果表明,嫁接西瓜果实糖分含量明显降低,嫁接西瓜果实中的SS活性显著升高及幼果内转化酶活性下降与果实中糖分构成及糖分含量相关。许传强等研究嫁接对网纹甜瓜果实发育、糖含量及蔗糖代谢相关酶活性的影响的结果表明:嫁接加快了果实的膨大速度,但对中果肉厚度影响不大;降低了网纹甜瓜中果肉内的果糖、葡萄糖含量,改变了网纹甜瓜蔗糖积累模式,嫁接网纹甜瓜中果肉内蔗糖积累时间较自根提前7d,蔗糖含量高于自根甜瓜;但嫁接降低了网纹甜瓜果肉中的总糖含量及酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性,提高了蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性。本试验研究表明,除花后25d,G1果肉内果糖和葡萄糖含量高于CK1外,其他时期均低于CK1。至果实成熟(花后35d),G1和G2处理果肉内的3种糖的含量均低于CK1和CK2。AI与NI活性在果实发育的前期(花后10d)最高,随着果实成熟逐渐降低,G1和G2果实的AI与NI活性均高于CK1和CK2,CK1和C