果實攝取鈣的途徑及調控機理的研究

《果實攝取鈣的途徑及調控機理的研究》是依託華南農業大學，由黃旭明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：果實攝取鈣的途徑及調控機理的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃旭明
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

鈣對果實品質形成和維持具重要作用，其供應不足導致各種生理病害。但學界對果實攝取鈣的途徑尚存爭議，更無從明確其調控機理。我們最近發現荔枝果柄存在向果實運輸鈣的瓶頸以及鈣通過韌皮部輸入果實的證據。在此基礎上，本項目將結合果柄結構觀察、染料示蹤、Sr示蹤、果柄環剝等實驗進一步在不同類型的果樹上展開果實攝取鈣途徑的探索，對果柄草酸鈣存在的普遍性展開調查，並根據鈣運輸途徑及果柄草酸鈣豐度和形態對果樹進行聚類。與此同時，針對不同運輸途徑類型的果實，從蒸騰、果柄質膜鈣通道、鈣泵等鈣轉運機制活性及果實極性輸出IAA的調節作用的角度，探索果實攝取鈣的調控機制，並揭示種子發育在果實攝取鈣中的作用，探明品種間果實攝取鈣能力差異的機理。分析果柄草酸鈣形成的生理意義，揭示其與果實鈣積累的動態關係，明確其是否導致了鈣向果實運輸的瓶頸。本項目研究將充實果樹鈣營養生理知識，為克服鈣相關生理病害的發生供理論依據。

結題摘要

鈣是果實品質形成和保持的重要元素，水果鈣也是人們補充鈣營養的重要來源，研究果實鈣的攝取規律、途徑和調控機制具有重要的意義。本項目展開了多樹種果實組織鈣含量、鈣吸收動態、吸收速率和吸收活性，分析典型果樹種類（荔枝等）的果實鈣攝取途徑，及調控機制。發現了果實鈣營養生理中的一些普遍規律：1、果實鈣攝取速率與果實生長速率正相關；2、12個果樹種類中，果柄鈣濃度比果實組織高3-10倍；3、電子探針原位分析發現果柄中的鈣更多分布在韌皮部；4、以染料示蹤發現，在隨果實發育成熟過程中，果實-果柄木質部連續性喪失，功能止於果柄-果實連線處。其中蘋果導管功能的喪失早於其他果實，但其鈣攝取速率位於最高之列。這些結果顯示，韌皮部/共質體也是向果實運輸的重要通道。用環剝處理荔枝和柑桔果梗，果實生長和鈣攝取受限制抑制；用鈣離子的類似物鍶離子從果梗引入，發現引入鍶在果柄中主要分布在韌皮部。在荔枝中，用La3+處理，導致果實成熟和生長受到抑制，也顯著降低了鈣的攝取。以上結果為韌皮部/共質體通路參與鈣向果實的運輸提供進一步的證據。以荔枝和龍眼為材料分析了果柄鈣的存在形式，表明15-40%的鈣以草酸鈣形成存在，推測草酸鈣形成對平衡鈣運輸和鈣信號具有積極的作用。果柄草酸鈣含量和比例有明顯的波動，暗示形成的草酸鈣可再釋放。首次從荔枝檢測到草酸氧化酶活性，其活性與草酸鈣含量負相關，顯示草酸氧化酶可能參與草酸鈣的釋放。在石峽龍眼、‘嶺豐糯’和‘糯米糍’中，‘糯米糍’後期果柄草酸鈣最多，與其草酸鈣氧化酶活性低有關。克隆了5個草酸氧化酶的潛在基因成員，發現僅LcGLP4表達水平與酶活性具有顯著的正相關，其功能有待進一步驗證。從荔枝中克隆了鈣通道、液泡鈣-氫轉移體及液泡膜鈣泵等3種鈣轉運體的基因，分析了它們的表達規律，利用VISG成功抑制了液泡膜鈣泵基因（LcACAs）表達，導致果實鈣積累有所提高，表明液泡鈣泵可能是鈣向果實運輸的負調控者。