長豇豆種子和莢壁蔗糖代謝與轉(zhuǎn)運途徑的基因型差異及其對高溫的反應.pdf

1、種子和果實是農(nóng)作物的主要產(chǎn)品器官，在全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。據(jù)統(tǒng)計，世界糧食總產(chǎn)量的大約75％來自種子和果實。因此，研究種子和果實的生長發(fā)育及其互作將有助于進一步提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。長豇豆(Vigna unguiculata ssp.sesquipedalis(L.) Verd.)不同種質(zhì)資源在種子和果實（莢壁）相對發(fā)育速度上存在較大的差異，不少品種雖然在豐產(chǎn)性、早熟性和抗逆性等方面具有明顯優(yōu)勢，但由于其種子發(fā)育過快而造成鼓粒現(xiàn)象，

2、嚴重影響豆莢產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，長豇豆是研究種子和果實發(fā)育及其互作的理想模式作物。本論文以長豇豆為材料，研究了基因型和高溫對長豇豆種子和莢壁發(fā)育及其互作的影響，同時對其蔗糖代謝和轉(zhuǎn)運途徑進行了研究，以闡明基因型和高溫影響長豇豆種子和莢壁發(fā)育平衡和鼓?，F(xiàn)象發(fā)生的生理生化機制。本文的主要研究結(jié)果與結(jié)論如下:
　　 (1)通過比較兩種基因型長豇豆種子和莢壁的生長特性，我們發(fā)現(xiàn)長豇豆鼓粒程度和種子/豆莢比值之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（R2=0

3、.775，P＜0.01），這表明長豇豆鼓粒現(xiàn)象可能是由于種子發(fā)育過快或莢壁發(fā)育過慢或者兩者兼而有之造成的。進一步研究發(fā)現(xiàn)，和不易鼓粒品種‘之121’相比，易鼓粒品種‘之豇282’在種子發(fā)育早期具有更多更大的細胞，這是造成其種子發(fā)育過快的細胞生物學原因。同時，易鼓粒品種‘之豇282’的莢壁細胞比不易鼓粒品種‘之121’更早結(jié)束細胞分裂和膨大進程，表現(xiàn)為其莢壁在豆莢發(fā)育的后期生長變慢。因此，長豇豆鼓?，F(xiàn)象是由早期種子發(fā)育過快和后期莢壁發(fā)育過

4、慢共同造成的。
　　 (2)對種子蔗糖代謝和轉(zhuǎn)運途徑的研究，表明易鼓粒品種‘之豇282’種子在發(fā)育早期，比不易鼓粒品種‘之121’具有較高的種皮CWIN活性和較高的胚細胞分裂活性，這是其在早期具有更多細胞數(shù)目的生理原因。隨后，由于易鼓粒品種‘之豇282’種皮CWIN活性和胚己糖/蔗糖比值的快速下降導致其胚更早結(jié)束細胞分裂期和更早進入細胞膨大期，這是造成‘之豇282’胚細胞具有更大體積的重要原因。在種子發(fā)育的早期，兩基因型長豇豆種

5、皮中同化物運輸均以以質(zhì)外體途徑為主。然而，在種子發(fā)育的后期，易鼓粒品種‘之豇282’仍以質(zhì)外體途徑為主，而不易鼓粒品種‘之121’則出現(xiàn)明顯的共質(zhì)體運輸途徑，推測同化物轉(zhuǎn)運途徑的變化可能與種子后期發(fā)育的調(diào)控有關(guān)。
　　 (3)對莢壁蔗糖代謝和轉(zhuǎn)運途徑的研究表明，與不易鼓粒品種‘之121’相比，易鼓粒品種‘之豇282’在豆莢發(fā)育的晚期其莢壁的INV和Sus活性快速下降導致莢壁細胞的分裂和膨大過程過早結(jié)束，從而阻礙莢壁后期的生長。易

6、鼓粒品種‘之豇282’莢壁中的同化物轉(zhuǎn)運在早期存在明顯的共質(zhì)體途徑，到了后期該共質(zhì)體途徑消失，轉(zhuǎn)而以質(zhì)外體途徑為主。不易鼓粒品種‘之121’自始至終均以質(zhì)外體運輸途徑為主。
　　 (4)在高溫條件下，‘之豇282’的種子早期發(fā)育受到促進而莢壁后期生長受到抑制，表現(xiàn)為種子/豆莢比值和鼓粒程度上升。長豇豆種子在發(fā)育早期具有較高的種皮CWIN活性和胚己糖/蔗糖比值，從而具有更高的細胞分裂活性和更多的細胞數(shù)目。隨后，由于種皮CWIN活性