苗期夜間低溫處理對西紅柿葉片蔗糖代謝的影響

摘要：以夜溫１５℃為對照，研究了整夜６℃低溫處理（１９∶００～７∶００）、前半夜６℃低溫處理（１９∶００～０∶３０）、后半夜６℃低溫處理（１∶３０～７∶００）共７ｄ對西紅柿（（Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ Ｍｉｌｌ）葉片蔗糖代謝的影響。結果表明，夜間低溫處理增加了西紅柿葉片中的果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉的含量，增加了西紅柿葉片中酸性轉化酶（Acid invertase，AI）和中性轉化酶（Neutral invertase，NI）活性，降低了蔗糖合成酶（Sucrose synthase，SS）、蔗糖磷酸合成酶（Sucrose phosphate synthase，ＳＰＳ）活性。以整夜低溫處理對西紅柿葉片蔗糖代謝的影響最大，其次為前半夜低溫處理，后半夜低溫處理的影響程度最小。

關鍵詞：西紅柿；夜間低溫；蔗糖代謝

中圖分類號：Ｓ６４１．２；Ｑ９４８．１１２＋．２；Ｑ９４６．３文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）14－2886-03

Effects of Different Low-temperature Treatments on Sucrose Metabolism of

Lycopersicon esculentum Leaves

ＷＡＮＧ Ｌｉ－ｊｕａｎ１，２，ＬＩ Ｔｉａｎ－ｌａｉ２，ＦＡＮ Ｗｅｎ－ｊｉｎｇ１

（１． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ / Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１６１， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ６ ℃ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｖｅｒ ｎｉｇｈｔ （１９∶００～７∶００）， the first half of the night（１９∶００～０∶３０）and the second half of the night（１∶３０～７∶００） ｆｏｒ ７ ｄａｙｓ ｏｎ ｓｕｃｒｏｓｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｉｎ Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ Ｍｉｌｌ ｌｅａｖｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ １５ ℃ ａｓthe ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ were ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ， ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ ｎｉｇｈｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， cｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｆｒｕｃｔｏｓｅ， ｇｌｕｃｏｓｅ， ｓｕｃｒｏｓｅ ａｎｄ ｓｔａｒｃｈ ｗｅｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ， the ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＡＩ（Acid invertase） ａｎｄ ＮＩ（Neutral invertase） ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ， the ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＳＳ（Sucrose synthase） ａｎｄ ＳＰＳ（Sucrose phosphate synthase） ｗａｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｓｕｃｒｏｓｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｉｎ Ｌ． ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ ｗａｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ in the low temperature treatment overnight， followed by that in the first half of the night and in the second half of the night．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ Ｍｉｌｌ； ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ at ｎｉｇｈｔ； ｓｕｃｒｏｓｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ

西紅柿（Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ Ｍｉｌｌ）作為溫室栽培的重要作物種類之一，常因節能生產中的低夜溫管理而造成生育障礙，影響光合物質的積累與運輸，從而降低產量和品質。光合產物蔗糖是西紅柿植株體內的主要運轉糖，其運輸、合成與分解代謝受蔗糖代謝相關酶活性變化的調節，目前對蔗糖合成以及運輸途徑已經有深入的研究［１－４］，但夜間不同時段低溫環境下葉片中的糖含量以及蔗糖代謝相關酶活性的變化還未見報道。因此，本試驗從夜間不同時段低溫脅迫對西紅柿植株葉片中糖含量變化的影響出發，探討了短期夜間不同時段低溫處理后，葉片中光合產物與相關代謝酶的關系，旨在為溫室西紅柿生產提供溫度管理依據。

１材料與方法

１．１試驗設計

試驗于２００６年春季在沈陽農業大學蔬菜試驗基地環境處理室中（通過ＧＩＣ－Ⅲ型溫室環境智能化控制器進行調控）進行，供試西紅柿品種為遼園多麗（Ｌ． ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ Ｍｉｌｌ ｃｖ．Ｌｉａｏｙｕａｎｄｕｏｌｉ）。采用穴盤基質育苗方法，當幼苗長至２片真葉時，分苗至１５ ｃｍ×１５ ｃｍ營養缽內，并將其移入環境處理室中，環境處理室內保持晝溫２５ ℃±１ ℃、夜溫１５ ℃±１ ℃。自西紅柿幼苗４葉１心時（播種后４０ ｄ）開始處理，以夜溫１５ ℃為對照，進行整夜６ ℃低溫（自１９∶００至７∶００）、前半夜６ ℃低溫（自１９∶００至０∶３０）、后半夜６ ℃低溫（自１∶３０至７∶００）處理７ ｄ。處理及對照均在處理開始前１ ｈ進行溫度調節，在１ ｈ內達到設定溫度。溫度處理室早上７∶００開始升溫，１ ｈ達到２５ ℃，白天溫度２５ ℃±１ ℃。整個處理期間室內的光照均為自然光照（３００～６００ μｍｏｌ／（ｍ２·ｓ）。每個處理用西紅柿苗３０株，３次重復。

１．２測定內容與方法

１．２．１糖含量的測定取樣部位為西紅柿植株第四片功能葉，測定方法為：取樣后稱重→剪碎后放入試管→倒入８０％乙醇，浸沒樣品高出１ ｃｍ→８０ ℃水浴１ ｈ→冷卻后封存。測定前，倒出乙醇提取液入２５ ｍＬ容量瓶→再向試管中加入８０％乙醇，８０ ℃水浴，如此反復提取２次→定容→取一定體積濃縮→用１ ｍＬ超純水溶解→上清液過０．４５ μｍ濾膜→進液相（ＨＰＬＣ）測定，測定方法及色譜條件為：Ｗａｔｅｒｓ ６００Ｅ高效液相色譜，用碳水化合物柱，柱溫為３５ ℃，２４１０示差檢測器，流動相比例為８０％乙腈∶２０％超純水，流速為１．０ ｍＬ／ｍｉｎ，Ｗａｔｅｒｓ Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍ軟件控制及數據處理。

１．２．２淀粉含量的測定淀粉酶法，測糖后的樣品殘渣加５ ｍＬ去離子水→沸水浴３０ ｍｉｎ→冷卻至５０～５５ ℃→加一勺淀粉酶→再加入５ ｍＬ、ｐＨ值６．３～６．５的磷酸緩沖液，搖勻→加２滴甲苯，加塞→放入５５ ℃恒溫箱中保溫，使淀粉水解２４ ｈ（用碘試驗到不變藍為止）→用Ｂａ（ＯＨ）２沉淀可溶性蛋白質→若色素含量多，可在提取液中加０．１ ｇ活性炭，在７０ ℃水浴中脫色→過濾，入１００ ｍＬ容量瓶中，用去離子水沖洗活性炭數次，加水至刻度，混勻，至冰柜中保存。取濾液１０ ｍＬ于試管中→加１ ｍＬ ２０％ ＨＣＩ→沸水浴１ ｈ→冷卻后，用１０％ ＮａＯＨ中和（以甲基紅為指示劑，至溶液微顯黃色）→取中和后的溶液１ ｍＬ測定還原糖含量（３，５－二硝基水楊酸比色法）。

１．２．３蔗糖代謝相關酶活性測定取西紅柿植株第四片展開功能葉，分別測定蔗糖代謝相關酶的活性，取樣后稱鮮重置于冰柜中保存，待測定。酶的提取：取冷凍的樣品，加少量的石英砂和１０ ｍＬ ＨＥＰＥＳ緩沖液（含ＰＶＰＰ），冰浴研磨成勻漿，４層紗布過濾，１０ ０００ ｒ／ｍｉｎ（４℃）離心２０ ｍｉｎ，棄沉淀，上清液逐漸加硫酸銨至８０％溶解度，再１０ ０００ ｒ／ｍｉｎ（４ ℃）離心３０ ｍｉｎ，棄上清液，用提取緩沖液２～５ ｍＬ溶解沉淀，再用稀釋１０倍的提取緩沖液（此時不含ＰＶＰＰ）透析２０ ｈ。以上所有操作均在０～４ ℃環境里進行。酶活性的測定參照於新建［５］的方法。試驗中的ＵＤＰＧ及６－磷酸果糖等生化試劑均購自美國Ｓｉｇｍａ公司。

２結果與分析

２．１夜間不同時段低溫處理對西紅柿葉片中糖分和淀粉含量的影響

經過7 d夜間低溫處理后，西紅柿葉片中的糖含量和淀粉含量的測定結果見表１，從表１可見，在７ ｄ的夜間低溫處理后，西紅柿葉片中的果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉的含量與對照相比都有增加。其中后半夜低溫處理葉片中的總糖含量與對照差異不顯著，前半夜低溫處理與對照的差異顯著，整夜低溫處理與對照的差異達到了極顯著水平。整夜低溫處理與半夜低溫處理間差異顯著；而在半夜低溫處理中，前半夜和后半夜的差異達到了顯著水平。在淀粉含量方面，整夜低溫處理和前半夜低溫處理間差異不顯著，對照和后半夜低溫處理間差異不顯著，而整夜、前半夜低溫處理與對照、后半夜低溫處理間的差異達到了極顯著水平。

２．２夜間不同時段低溫處理對西紅柿葉片中蔗糖代謝酶活性的影響

西紅柿葉片中的蔗糖代謝酶活性經過夜間低溫處理后的變化結果見圖１，從圖１中可以看出，處理７ ｄ后和對照相比，所有低溫處理葉片中的酸性轉化酶（Acid invertase，ＡＩ）和中性轉化酶（Neutral invertase，ＮＩ）的活性都有增加，處理間酶活性由高到低依次排序為整夜低溫處理＞前半夜低溫處理＞后半夜低溫處理＞對照。與對照相比，所有低溫處理葉片中的蔗糖合成酶（Sucrose synthase，ＳＳ）、蔗糖磷酸合成酶（Sucrose phosphate synthase，ＳＰＳ）活性下降，酶活性高低排序與ＡＩ、ＮＩ活性的排序相反。

３討論

淀粉和蔗糖是光合作用的主要終產物［６］。西紅柿通過葉片進行光合作用形成光合物質供植株生長發育需要，蔗糖是光合產物運轉的主要形式。由于夜間不同時段低溫處理降低了光合產物向代謝庫的運輸，引起源葉光合產物的積累，導致葉片中糖含量的增加及淀粉的累積，試驗中以整夜低溫處理葉片中糖及淀粉含量增加最多，前半夜低溫處理總糖含量和淀粉含量顯著高于后半夜低溫處理，說明整夜低溫處理對光合產物運輸的影響最大，前半夜低溫處理對光合產物運輸的影響大于對后半夜低溫處理的影響。

作物體內糖分積累與蔗糖代謝相關酶關系密切，與西紅柿葉片中蔗糖代謝積累密切相關的酶主要有轉化酶（Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ，Ｉｖｒ）、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶，轉化酶根據其最適ｐＨ值又可分為酸性轉化酶和中性轉化酶［７，８］。轉化酶活性升高使蔗糖進一步轉化為果糖與葡萄糖，合成酶活性降低使得西紅柿葉片中的蔗糖合成減少。在本試驗條件下，夜間低溫處理均可增加西紅柿葉片中的Ｉｖｒ活性，而ＳＰＳ與ＳＳ活性則在降低。前人指出，植株中高活性的轉化酶與組織的快速生長相關，在幼苗［９］、幼葉［１０］、幼根［１１］和幼果［１２－１４］中都發現了這一現象，快速生長的組織總是有高水平的ＡＩ活性，而ＮＩ的活性比ＡＩ的活性低很多［１５］；由于在夜間低溫處理的情況下，西紅柿植株生長的速度在減慢［１６］，說明夜間低溫下西紅柿葉片中酶活性變化的原因是由于不能及時運轉滯留在葉片中的糖所誘導的。

經過夜間低溫處理，增加了西紅柿葉片中的果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉的含量。增加量順序為整夜低溫處理＞前半夜低溫處理＞后半夜低溫處理＞夜溫１５ ℃處理；與夜溫１５ ℃處理相比，所有夜間低溫處理葉片中的ＡＩ和ＮＩ活性都在增加，酶活性高低順序同糖含量的變化相同；夜間低溫下ＳＳ、ＳＰＳ活性下降，酶活性高低順序與轉化酶活性相反。在試驗所設處理中，以整夜低溫處理對西紅柿葉片中蔗糖代謝的影響最大，其次為前半夜低溫處理，后半夜低溫處理的影響程度最小。

參考文獻：

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文