结果期短期低氮供给对黄瓜AsA合成及AsA-GSH循环代谢的影响

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyitzl
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黄瓜(CuCumis sativus.L)是世界上重要的蔬菜作物之一,也是我国保护地栽培面积最大的蔬菜作物,含有丰富的矿质营养和维生素。但是目前蔬菜栽培中普遍存在过度施用氮肥的现象,导致氮肥利用效率低,果实品质下降,风味变差。因此栽培生产中,我们应该在保证作物本身正常生长和产量品质的基础上,合理使用氮肥,提高其氮肥利用效率。AsA含量是黄瓜果实品质的重要指标之一,研究其在适度低氮栽培条件下的合成代谢及调控机制是一个重要课题。  本实验采用营养液栽培方式,以黄瓜“9930”为试验材料,在黄瓜植株雌花开放的当天(记为0天)分别进行不同供氮水平的处理,处理时间为7天。实验共设三个处理,对照CK,N浓度12 mM; T1,N浓度0mM; T2,N浓度3mM。对低氮供给期间黄瓜植株的抗氧化酶系统活性、叶片和果实中AsA和可溶性糖含量以及AsA合成及AsA-GSH循环代谢相关基因表达变化和酶活性变化进行研究。试验主要结果如下:  1.结果期短期低氮供给能够激活黄瓜植株的抗氧化系统,抗氧化酶活性和抗氧化物质含量显著提高。与CK相比,T1叶片的SOD活性在第5天提高41.8%,POD活性在第3天提高55%,T1和T2叶片中CAT活性在第1天分别增加82.06%和62.86%。T-AsA和AsA含量显著增加,T1果实和叶片中T-AsA含量分别高出CK69.54%和22.4%;处理植株中的AsA含量显著增加,果实中AsA含量最高增加30.2%;叶片中AsA含量最高增加26.3%。同时T1果实中总可溶性糖含量显著增加,处理第3天时增加约1倍,叶片中T1和T2总糖量分别提高31.8%和9.1%,差异显著。  2.结果期短期低氮供给调控黄瓜果实和叶片中AsA合成途径中相关基因的表达。L-半乳糖途径中的GMPs,GPPs,GGP,PMI等上游基因表达量上调,叶片中的表达量上调幅度达到5-40倍。同时,D-半乳糖醛酸途径和肌醇途径中的GalURs基因和MIOXs基因也有很高的表达量,与CK相比,果实中GalURs基因表达量上调约3倍,MIOXs基因表达量上调约5倍,而叶片中上调幅度达到2-45倍,显著高于CK。  3.结果期短期低氮供给调控黄瓜果实和叶片中AsA-GSH循环代谢基因的表达。与CK相比,AsA氧化相关基因(AOs和APXs)表达量显著上调,T1果实中AOs基因表达量上调约1-9倍;T2果实中的AO-4基因表达量上调约4倍;T1叶片中AOs表达量显著上调,其中AO-4在处理第1天表达量提高了25倍达到峰值。同时AsA还原相关基因(MDHARs和DHARs)表达量上调,T1果实中DHAR-1和DHAR-2表达量分别上调了2.5倍和3倍;MDHARs基因表达量增加了0.5-3倍;T1和T2叶片DHARs基因表达量显著提高,与CK相比分别上调15倍和6倍,MDHAR-3基因表达量提高8倍,显著高于CK。  4.结果期短期低氮供给调控黄瓜果实和叶片中AsA-GSH循环代谢酶活性的变化。低氮供给条件下,T1果实的APX活性显著高于CK,增加约51.9%;T1叶片中AO和APX活性均显著提高,分别比CK增加34.6%和50%; T1果实和叶片中的MDHAR和DHAR活性在处理第3天显著提高,其中叶片中MDAHR和DHAR活性分别提高57.7%和50.2%,差异极显著;而处理果实中的GR活性在处理第1天显著提高55%;叶片中GR活性在处理的第7天显著提高44.37%。  综上,果期对黄瓜植株进行短期的低氮供给,植株中抗氧化系统被激活,AsA等抗氧化物质含量增加,可溶性糖含量升高,AsA-GSH循环代谢相关酶活性显著上调,AsA合成及AsA-GSH循环代谢通路中的相关基因表达量上调。因此AsA合成途径中的部分基因和AsA-GSH循环代谢中的相关酶能够响应短期的低氮供给,调节AsA的还原再生与积累。
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