《SnRK1調節黃瓜水蘇糖代謝回響弱光亞低溫脅迫的研究》是依託揚州大學，由繆旻珉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：SnRK1調節黃瓜水蘇糖代謝回響弱光亞低溫脅迫的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：繆旻珉
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蔗糖非發酵相關蛋白激酶1（SnRK1）在蔗糖運輸型植物碳水化合物代謝回響弱光亞低溫等導致的飢餓脅迫時起核心調節作用，但該激酶在黃瓜等水蘇糖運輸型植物遭遇類似脅迫時是否也有重要調控功能目前並無研究。本項目在獲得SnRK1調節黃瓜水蘇糖代謝初步證據的基礎上，擬通過分析黃瓜SnRK1過量表達株和RNAi抑制表達株，採取整株處理與不同碳源培養懸浮細胞相結合、長期脅迫與短期脅迫相結合的方法，研究弱光亞低溫脅迫下黃瓜源庫器官中與水蘇糖代謝相關的糖的數量變化以及SnRK1和水蘇糖代謝過程中重要酶基因的mRNA表達變化、蛋白質表達變化和酶活性變化，以期探明黃瓜水蘇糖代謝對弱光亞低溫脅迫的回響方式，查清水蘇糖代謝相關糖對SnRK1的調節作用以及SnRK1對水蘇糖代謝重要酶基因的調控作用，揭示SnRK1在水蘇糖代謝對飢餓脅迫回響中的調節功能，為植物逆境生理提供新知識，為冬季設施黃瓜育種和栽培提供依據。
結題摘要
黃瓜是冬季設施栽培的常見蔬菜，常遭遇弱光或亞低溫導致的飢餓脅迫。蔗糖非發酵相關蛋白激酶1（SnRK1）在蔗糖運輸型植物回響飢餓脅迫時起核心調節作用，但該酶在黃瓜等水蘇糖運輸型植物遭遇類似脅迫時是否也有調控功能目前並無研究。本項目首先通過無碳源或分別以葡萄糖、蔗糖、半乳糖、棉子糖、水蘇糖為碳源培養黃瓜愈傷組織，模擬“飢餓”或各種同化物供應狀態，發現愈傷組織中SnRK1的表達和活性飢餓脅迫後上升，脅迫解除後下降；海藻糖和激酶抑制劑試驗表明，SnRK1介導的信號系統參與了飢餓對鹼性α-半乳糖苷酶1、2、3的調節，但與肌醇半乳糖苷酶4表達下調無關。上述結果表明SnRK1在水蘇糖運輸型植物飢餓反應中也有重要調節作用。進一步以黃瓜幼苗開展低溫弱光脅迫試驗，發現低溫脅迫後葉肉細胞內蔗糖、肌醇半乳糖苷、棉子糖、水蘇糖含量上升，恢復常溫後上述糖的含量逐步恢復至正常水平。各種糖及相關酶的亞細胞定位研究表明，低溫脅迫後葉綠體內的棉子糖以及液胞內的棉子糖和水蘇糖均在細胞質內合成，然後再運輸至葉綠體或液胞內。黃瓜肌醇半乳糖苷合成酶2和3以及棉子糖合成酶被低溫誘導表達，在抵禦冷害脅迫過程中起重要作用，而酸性α-半乳糖苷酶3以及鹼性α-半乳糖苷酶2和3恢復常溫後細胞內棉子糖家族寡糖（RFOs）分解過程中起重要作用。遮光處理後黃瓜葉片中SnRK1增加，蔗糖含量上升，RFOs含量下降，RFOs合成相關酶基因的表達和活性下降，表明SnRK1在弱光脅迫調節中也有重要作用。進一步以黃瓜結果株為材料研究同化物供應不足條件下SnRK1在源庫調節中的作用，發現黃瓜植株上第一果果柄中蔗糖含量及T6P活性明顯高於第二果，SnRK1則在第二果果柄中的活性較高，且去除第一果或用BA處理第二果後第二果生長速率和庫強均有所增加，同時果柄中蔗糖及T6P水平顯著升高，而SnRK1活性則有所降低。這些結果表明SnRK1和T6P介導的信號系統參與了黃瓜植株果實間的養分競爭。此外，本項目還發現糖信號和ABA參與了低溫誘導的黃瓜雌花分化。綜上所述，本項目首次證實了SnRK1在水蘇糖運輸型植物飢餓脅迫中的調節作用，此外，對黃瓜果實間的養分競爭以及低溫誘導黃瓜雌花分化機理的研究結果也未見其他報導。這些結論可為以黃瓜為代表的葫蘆科植物冬季設施栽培和育種提供理論依據。
