论文部分内容阅读
糖酸是决定柑橘果实内在品质的重要指标,其在果实发育过程中的累积受多种因素调节。矿质养分通过参与光合作用、平衡细胞内稳态、调节蛋白质和代谢产物合成与转运、构成细胞骨架及酶辅助因子等过程对果实糖酸的累积过程发挥作用。虽然研究证明缺镁（Mg）抑制多种作物蔗糖在叶片韧皮部上的装载而导致叶片蔗糖累积、Mg与叶片蔗糖呈负相关关系而与氨基酸呈正相关关系,但有关Mg调节果实糖酸的结果并不一致,且停留在对果实成熟期品质的影响上,对Mg调节果实主要糖酸组分代谢与转运的机制尚不清楚。本研究首先利用华中农业大学校内柑橘种质资源圃不同品种柑橘为试验材料,分析明确与果实主要糖酸组分显著相关的营养元素特别是Mg;采用田间试验,一方面分析高低糖酸累积品种柑橘果实糖酸与Mg累积特性及Mg可能参与代谢路径,另一方面揭示不同水平Mg肥对柑橘果实糖酸代谢的影响及其机制;采用水培试验,进一步分析明确不同类作物果实（番茄）糖酸与Mg的关系,以阐明Mg对果实糖酸组分累积的调节作用及机制,为我国缺Mg柑橘园科学施用Mg肥、改善果实品质提供理论依据。获得的主要结果如下:1. 同一柑橘种质资源圃的6个不同品种柑橘果实成熟期品质及养分含量存在显著差异,尤其是分别作为柑橘果实糖类和有机酸类主要组分的蔗糖和柠檬酸,二者在不同品种柑橘果实中累积量及其随果实发育变化的累积模式差异,是导致各品种成熟期果实可溶性固形物和可滴定酸明显不同的主要因素;伴随果实发育过程中蔗糖和柠檬酸的累积与降解,二者含量与Mg含量分别呈显著负和正相关,说明Mg可能参与柑橘果实蔗糖和柠檬酸的代谢或转运。2. 在果实发育过程中,高酸低糖品种火焰葡萄柚果实Mg含量显著高于低酸高糖品种鸡尾葡萄柚,其中导致汁胞Mg含量显著差异的原因与火焰葡萄柚Mg由囊瓣膜向汁胞的迁移系数高于鸡尾有关,同时两个品种汁胞Mg含量均与柠檬酸含量变化一致而与蔗糖相反,验证了柑橘果实Mg与果实糖酸的相关关系;火焰葡萄柚和鸡尾葡萄柚糖和有机酸主要累积类型均为蔗糖和柠檬酸,二者累积模式不同最终导致火焰葡萄柚高酸低糖和鸡尾葡萄柚低酸高糖的内在品质特性;造成两品种间汁胞蔗糖代谢差异的主要原因是两品种间蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶（合成方向）和中性转化酶活性以及酸性转化酶基因AI2和细胞壁转化酶基因CW1表达量在不同阶段发挥作用有关;两品种间汁胞柠檬酸累积的显著性差异与柠檬酸降解酶线粒体-顺乌头酸酶活性以及异柠檬酸脱氢酶基因IDH和液泡膜上的柠檬酸运载体基因Cit1表达量有关。3. 田间试验结果表明,一方面,施Mg可能通过诱导温州蜜柑果实成熟期液泡转化酶基因VIN2、CWI1和蔗糖/H+共向运载体基因SUC1表达上调,增强成熟期蔗糖转化酶活性,促进蔗糖分解和转运,导致果肉蔗糖含量降低;另一方面,施Mg增加温州蜜柑膨大期果肉柠檬酸含量而对成熟期柠檬酸含量影响不大,对各阶段柠檬酸代谢相关酶活性和基因表达无明显影响,推测Mg促进柠檬酸累积的作用机制与酶活性的关系不大。4. 番茄水培试验结果表明,施Mg水平增加能够明显提高番茄根、叶、果Mg含量和叶片钙（Ca）、钾（K）含量,但降低果实Ca含量;适量Mg不仅提高果实三羧酸循环中柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、延胡索酸和草酰乙酸等有机酸和γ-氨基丁酸等氨基酸含量,并且明显促进果实成熟;施Mg有利于番茄叶片叶绿素和类胡萝卜素合成,增加叶片PSⅡ光化学效率、减少能量热消散和H2O2形成。