转AcInv反义基因马铃薯生理生化变化及抗低温糖化特性分析

论文摘要

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是重要的食物来源和工业原料,在世界范围内广泛种植。但因其是季节收获型作物,在收获和加工之间往往需要一段时间的贮藏。在贮藏过程中为了减少病虫危害、萌芽和呼吸消耗,一般都采用较低的贮藏温度。但在低温贮藏过程中由于块茎的低温糖化会造成块茎还原糖含量增加,严重影响了马铃薯的加工品质。因此,选育还原糖含量低并耐低温贮藏的品种,对马铃薯加工业和马铃薯的周年供应具有重要意义。本研究以转酸性转化酶(Acid invertase,AcInv,Ac)反义基因的“大西洋”(Atlantic)、“台湾红皮”(Cardinal)和“费物瑞它”(Favorita)四个品系的C1、C2代为试验材料,对转基因马铃薯品系生长期生理生化特性及块茎抗低温糖化特性进行了研究,结果如下:对马铃薯生长期生理生化特性分析发现,4个转AcInv反义基因马铃薯品系的叶绿素含量普遍高于相应的受体材料,其中“大西洋”转基因品系的C1和C2代在开花期和结薯期的叶绿素含量均显著高于受体亲本。4个转AcInv反义基因马铃薯品系的丙二醛含量和相对电导率与相应受体亲本相比无显著差异。4个转AcInv反义基因马铃薯品系材料的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于对应受体亲本的酶活性。转AcInv反义基因马铃薯品系过氧化物同工酶谱带与受体亲本存在明显变异。在低温贮藏期内,各品系马铃薯块茎干物质含量随着贮藏时间的延长均有不同程度的波动,但总体来说变化幅度不是太大。在低温贮藏期内,各品系块茎淀粉含量和支链淀粉含量呈下降趋势,而直链淀粉含量则有逐渐上升的趋势,而且转基因品系的变化幅度小于受体亲本材料。随着贮藏时间的延长,所有材料的直链/支链淀粉比值呈上升趋势,但转基因品系上升幅度较小,转基因株系C1代与C2代的变化幅度相近。各供试材料的块茎还原糖含量在低温贮存0 d时最低,随着贮藏时间的延长,各品系的还原糖含量总体上呈上升趋势,转AcInv反义基因株系块茎和对照相比,除转基因“台湾红皮”在贮藏30 d后到60 d前与对照相当外,另外两个品种的转AcInv反义基因株系块茎在低温贮藏期间还原糖含量均低于对照。转AcInv反义基因各品系C2代的还原糖含量与C1代相比的差距很小,保持在千分之一的水平。各品系中转AcInv反义基因株系的块茎还原糖升高的幅度与对照相比明显减小,对“低温糖化”表现出明显的抗性。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 1. 引言
• 2 文献综述
• 2.1 国内外马铃薯生产、加工概况
• 2.1.1 国内外马铃薯生产概况
• 2.1.2 国内外马铃薯消费结构和水平
• 2.1.3 国内外马铃薯加工现状
• 2.2 马铃薯育种技术的发展与利用
• 2.2.1 马铃薯育种技术的发展
• 2.2.2 诱变育种的应用
• 2.2.3 染色体工程育种
• 2.2.4 基因工程育种
• 2.3 马铃薯贮藏块茎低温糖化现象的研究进展
• 2.3.1 马铃薯块茎低温糖化现象
• 2.3.2 马铃薯块茎低温糖化的生理生化机制
• 2.3.2.1 碳水化合物代谢途径与马铃薯块茎“低温糖化”
• 2.3.2.2 淀粉粒结构与马铃薯块茎“低温糖化”
• 2.3.2.3 马铃薯块茎“低温糖化”的渗透膜理论
• 2.3.3 马铃薯块茎“低温糖化”的生化机制研究进展
• 2.3.3.1 马铃薯块茎“低温糖化”的生化机制
• 2.3.3.2 尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的研究进展
• 2.3.3.3 酸性转化酶的研究进展
• 2.4 研究的目的和意义
• 3 试验材料和方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 实验时间及地点
• 3.3 试验设计与处理
• 3.3.1 马铃薯生长期生理生化指标测定
• 3.3.2 马铃薯贮藏期块茎相关品质测定
• 3.3.3 块茎低温处理
• 3.4 试验测定方法
• 3.4.1 丙二醛含量测定
• 3.4.2 相对电导率的测定
• 3.4.3 超氧化物歧化酶活性的测定
• 3.4.4 过氧化物酶活性测定
• 3.4.5 过氧化氢酶活性测定
• 3.4.6 叶绿素含量测定
• 3.4.7 过氧化物酶同工酶电泳
• 3.4.8 干物质含量测定
• 3.4.9 淀粉含量测定
• 3.4.10 还原糖含量测定
• 3.5 试验数据的处理
• 4 结果与分析
• 4.1 转AcInv 反义基因马铃薯生长期相关生理指标变化
• 4.1.1 生长期转AcInv 反义基因马铃薯丙二醛含量变化
• 4.1.2 生长期转AcInv 反义基因马铃薯超氧化物歧化酶活性变化
• 4.1.3 生长期转AcInv 反义基因马铃薯相对电导率变化
• 4.1.4 生长期转AcInv 反义基因马铃薯叶绿素含量变化
• 4.1.5 生长期转AcInv 反义基因马铃薯过氧化物酶活性变化
• 4.1.6 生长期转AcInv 反义基因马铃薯过氧化氢酶活性变化
• 4.1.7 生长期过氧化同功酶电泳分析
• 4.2 低温贮藏时转AcInv 反义基因马铃薯相关品质变化
• 4.2.1 干物质含量的变化
• 4.2.2 淀粉含量变化
• 4.2.3 贮藏期间还原糖含量的变化
• 5 讨论
• 5.1 外源基因对受体植物生长期生理特性和品质的影响
• 5.2 外源基因在转基因植物中的表达与稳定性
• 5.3 转AcInv 反义基因马铃薯的生长应用前景
• 6 结论
• 6.1 转AcInv 反义基因马铃薯的生长期生理特性表现
• 6.2 转AcInv 反义基因马铃薯低温贮藏期块茎干物质和淀粉含量变化
• 6.3 转AcInv 反义基因马铃薯低温贮藏期块茎还原糖含量变化
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 导师简介