论文部分内容阅读
菊芋（Helianthus tuberosus）是菊科(Compositae)向日葵属草本植物，耐盐能力较强，其块茎在较高强度的盐胁迫下仍能萌芽成苗。菊芋块茎以菊糖（一种果聚糖）而不是通常的淀粉作为主要储藏物质，菊糖有可能在适应盐胁迫的生理调控中扮演重要角色。本实验采用0、50、150、250mmol/L NaCl溶液浇灌以模拟不同强度盐胁迫，观察了盆栽菊芋块茎萌芽成苗过程(0-7d)中菊糖含量和聚合度的变化，并进一步分析了参与菊糖代谢的3种关键酶——果聚糖-1-外切水解酶（fructan1-exohydrolase，1-FEH）、蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶(sucrose:sucrose1-fructosyltransferase，1-SST)和果聚糖:果聚糖-1-果糖基转移酶（fructan:fructan1-fructosy-transferase，1-FFT）的基因表达变化，还对150mmol/L NaCl处理7d的菊芋块茎进行了蛋白质组学分析，主要研究结果如下。 (1)在0-250mmol/L NaCl处理下，菊芋块茎均能萌芽成苗且幼苗都能存活。从最终成苗情况看，盐胁迫下菊芋幼根和叶片的长度明显短于对照，并且随NaCl浓度的增加而减少，高浓度盐胁迫显著抑制了菊芋幼根和幼芽的生长。 (2)无盐胁迫下菊芋块茎的菊糖含量在1-7d没有显著变化，而150mmol/L NaCl处理下菊芋块茎的菊糖含量第3-5d显著降低、第7d却迅速升高甚至超过初始水平，意味着菊芋块茎可能将储藏的其他糖分转化为更多的菊糖来应对盐胁迫。250mmol/L NaCl处理7d时的菊糖含量显著低于150mmol/L NaCl处理的，表明更强的盐胁迫抑制了块茎中菊糖的动员。 (3)伴随着菊芋块茎萌芽成苗过程(1-7d)，不同聚合度(DP)菊糖的比例也发生变化。DP2-5菊糖的占比随时间进程呈中间高、两边低的和缓倒V形变化，而DP6-10、DP11-15、DP16-20和DP＞20菊糖的占比则随时间进程呈中间低、两边高的正V形变化。对照和NaCl处理的总体变化趋势类似但细节又有所差异，150mmol/L NaCl处理下DP6-10菊糖的占比在时间进程后期要多于对照，而DP11-15、DP16-20和DP＞20的则是在第1d高于对照很多、而第3-7d又低于对照很多。而且，从第7d各盐浓度下的菊糖聚合度变化看，越是聚合度高的菊糖，其占比在各处理盐浓度间变化越大。 (4)菊糖代谢关键酶1-FEH、1-SST和1-FFT的基因表达变化比较复杂，受盐胁迫影响也比较大，且不能很好地对应解释菊糖含量和聚合度的变化，意味着基因表达量与最后的酶活性并不完全一致。 (5)菊芋块茎萌芽成苗过程发现23个蛋白质受盐胁迫影响差异表达(20个上调、3个下调)，遗憾的是这些差异蛋白与糖类代谢并不直接相关，主要是代谢相关蛋白和遗传信息处理相关蛋白。