毛竹茎秆快速生长期PeATG1/PeATG4基因表达分析

[目的] 探讨毛竹Phyllostachys edulis茎秆快速生长与PeATG1和PeATG4基因表达的关系。 [方法] 以毛竹笋竹茎秆为材料,采用透射电镜监测笋竹快速生长期不同时间(10:00、14:00、18:00、22:00、2:00和6:00)和不同部位(第4、7、10、13节)的自噬活性,并用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)分析技术测定第7节PeATG1和PeATG4基因表达量。 [结果] 对毛竹茎秆24 h自噬活性监测,22:00和2:00在第7节和第10节观察到自噬体;第4节和第13节没有观察到自噬体。在夜间,PeATG1和PeATG4转录水平表达增强,PeATG1表达量在22:00最高,分别是18:00和6:00的3.0倍和1.3倍(P < 0.05);PeATG4表达量在2:00最高,分别是18:00和6:00的1.7和1.6倍(P < 0.05)。 [结论] 毛竹茎秆不同时间段的生长发育存在显著差异,夜间有自噬体形成,PeATG1和PeATG4基因表达量较高,茎秆生长迅速。

毛竹茎秆发育过程中不同节间叶绿素荧光的变化

为了揭示毛竹Phyllostachys edulis快速生长期茎秆不同节间叶绿素荧光特征,以毛竹笋竹茎秆为材料,用YZQ-500型非调制式叶绿素荧光仪和JIP-test数据分析方法,研究了茎秆不同节间光合色素质量分数和叶绿素荧光参数的变化特征。结果显示:随着节间的升高,毛竹笋竹茎秆中叶绿素a,叶绿素b和类胡萝卜素质量分数显著下降(P<0.05);单位面积捕获的光能(TRo/CSo),单位面积电子传递的量子产额(ETo/CSo),PSⅡ反应中心吸收光能用于电子传递的量子产额(φEo),PSⅡ最大光化学效率(φPo),光合性能指数(PIABS)和反应中心数量(RC/CSo)显著下降(P<0.05);用于热耗散的量子比率(φDo),单位面积热耗散(DIo/CSo)和单位反应中心耗散掉的能量(DIo/RC)显著上升(P<0.05),表明茎秆上下部节间的生长发育存在明显差异,中下部节间PSⅡ反应中心活性较强,光能转换效率较高,能量耗散较少,生长较快;上部节间光合功能相对较弱,生长比较缓慢。研究成果对明确毛竹快速生长机制具有参考价值。

毛竹快速生长期茎秆不同节间碳水化合物代谢的变化

为了揭示毛竹(Phyllostachys edulis)快速生长时期茎秆内碳水化合物代谢规律,本研究以毛竹笋竹为试材,测定茎秆不同节间内蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉和纤维素质量分数,及碳水化合物代谢酶活性。结果显示:可溶性糖在竹篼内最高为77.1 mg·g^(-1),蔗糖、果糖和葡萄糖随着节间的升高而下降,第10节间比第1节间分别降低了35.3%、41.5%和35.3%(P<0.01);竹篼中淀粉比基部第1节间高了30.3%(P<0.01),从基部到顶部淀粉逐渐上升;纤维素随节间的升高下降,第10节间比第1节间下降了51.6%(P<0.01)。从茎秆基部到顶部,转化酶(Inv)活性上升,第4节间达到最高,之后呈下降趋势;蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、支链淀粉酶(PUL)和淀粉磷酸化酶(SP)活性随节间的升高均降低趋势,第13节间比第1节间分别降低了81.6%、87.8%、94.9%和85.2%(P<0.01)。蔗糖与葡萄糖之间呈极显著正相关,淀粉与果糖、葡萄糖和纤维素之间均呈显著负相关;SS和SPS酶活性与蔗糖和葡萄糖之间均存在极显著正相关。综上所述,不同节间内碳水化合物质量分数存在差异,茎秆的发育和成熟是由基部到顶部顺次完成的,中下部生长较快;SS和SPS可能是毛竹茎秆碳水化合物代谢的关键酶。

毛竹茎秆快速生长期类囊体膜蛋白复合物BN-PAGE分析

【目的】探讨毛竹Phyllostachys edulis笋竹茎秆的光合特性和光系统的发育情况。【方法】以当年生毛竹叶片和笋竹茎秆为材料,采用蓝绿温和胶电泳(BN-PAGE)分析茎秆和叶片类囊体膜蛋白,同时测定了光合色素含量和77 K低温荧光发射光谱。【结果】茎秆叶绿素和类胡萝卜素质量分数显著低于叶片(P<0.01),随着茎秆发育,叶绿素和类胡萝卜素质量分数显著升高。茎秆和叶片类囊体膜PSⅡ核心复合物较完整,捕光色素较多;叶片和茎秆基部PSⅠ核心复合物分离主要得到PsaA/B和PsaD亚基,茎秆中部得到PsaA/B,茎秆顶部未发现PsaA/B。叶片和茎秆77 K低温荧光发射光谱在685和745 nm处有2个明显主峰,四阶导数光谱出现6个极大值,主要是PSⅡ和PSⅠ核心复合物的荧光发射峰以及由PSⅡ外周捕光天线(LHCⅡ)、PSⅡ内周捕光天线(CP47)、PSⅡ内周捕光天线(CP43)、PSⅠ反应中心复合体(RCI)、PSⅠ捕光天线(LHCⅠ)的发射荧光峰引起的肩峰,其中茎秆顶部LHCⅡ和PSⅡ核心复合体的特征发射峰与叶片相比有明显蓝移现象。【结论】毛竹茎秆中PSⅡ核心复合体已形成,随着茎秆发育,笋衣逐渐脱落,色素大量合成,内周天线蛋白CP47和CP43以及外周捕光天线蛋白逐渐形成;同时,茎秆受到光照后PSⅠ核心蛋白PsaA和PsaB开始形成,逐渐组装合成PSⅠ核心复合体。图4表2参45。

毛竹快速生长期茎秆不同节间光合色素和光合酶活性的差异

为揭示毛竹(Phyllostachysedulis)快速生长期茎秆中的光合碳同化特征及其在不同节间的变化规律,以毛竹笋竹茎秆为材料,测定不同节间光合色素含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)以及丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)活性。结果显示,茎秆中叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量随节间升高均呈下降趋势,叶绿素a/b比值呈逐渐上升趋势;随着节间的升高,茎秆中Rubisco、PEPC和PPDK活性在第1–10节间显著下降,之后酶活性降幅逐渐减缓;NADP-ME活性在第1–13节间呈显著下降趋势,之后酶活性趋于平稳;NADP-MDH活性在第1–25节间显著下降。PEPC/Rubisco活性比值随节间升高而不断增加,其范围介于18.37–65.09之间,明显大于典型C3植物中的活性比值。上述结果表明,茎秆不同节间的光合碳同化能力存在明显差异,中、下部节间生长相对较快;茎秆中存在多种C4酶且活性较高,这为此时期茎秆中存在C4光合途径提供了有力证据。