论文部分内容阅读
本研究选择2个山药品种,分别是:内蒙古地方栽培品种毕克齐山药(D.opposite Thunb.)和引种自日本的大和长芋山药(D.opposite Thunb.),这2个品种山药是内蒙古地区的主栽品种。拟通过研究探讨毕克齐和大河长芋这两个块茎形态差异显著的山药品种中形态指标、生理指标、内源激素含量、钙依赖性蛋白激酶活性和基因表达量的变化及其相关性,从而探究钙依赖性蛋白激酶在山药块茎膨大过程中的作用,为山药的规模化生产及优质高产提供理论依据。研究结果表明:(1)随着山药块茎的膨大,B1和DHCY山药块茎的形态指标均在增加,其中块茎鲜重、块茎长度和块茎直径在块茎膨大中期增加明显。山药块茎内部的淀粉、可溶性总糖和还原糖的含量在合成、转运及积累过程中均存在一定的相关性,在块茎膨大过程中,山药块茎淀粉含量整体呈上升趋势,而还原糖和可溶性总糖含量整体呈下降趋势。(2)在山药块茎膨大过程中,IAA、ZR、GA3、ABA均参与了山药块茎的形成与膨大。IAA和ZR均呈先升后降趋势,IAA和ZR通过促进细胞分裂和扩大从而促进块茎长度和直径的增加,并促进可溶性总糖和还原糖的消耗和淀粉的合成;内源激素GA3促进块茎形态建成,整体上说GA3含量的下降促进了山药块茎的膨大;ABA促进了山药块茎的成熟。(3)在山药块茎膨大过程中CDPK酶活性和CDPK基因相对表达量均呈现先升后降的趋势,且块茎的膨大期CDPK的表达量与酶活性成正比关系。CDPK的表达有助于可溶性总糖和还原糖分解,为山药块茎膨大提供能量,并合成淀粉储存于山药块茎中。CDPK作为调节激素反应的钙效应器,IAA、ZR和ABA含量的变化可以诱导CDPK的表达,促进块茎的膨大和生长。(4)该山药CDPK基因自起始密码子ATG至终止密码子TAG长度为1047bp,共编码348个氨基酸,CDPK蛋白质分子式为C1775H2782N474O515S14,总原子数为5560,相对分子质量为39451.32,理论等电点(PI)为5.58,为酸性,预测该蛋白为稳定、亲水性蛋白,且为非跨膜蛋白,亚细胞定位于叶绿体和细胞质中。该山药CDPK有1个蛋白激酶结构域点,为第69-81个氨基酸;有三个手型钙离子结合结构域,分别为第263-275个、第299-311个、第335-347个氨基酸,二级结构主要由α—螺旋结构和无规则卷曲结构构成,且能构成三级结构。