《植物生理学报》 2019, 55(4): 483-492

铅锌胁迫下蓖麻叶糖代谢规律及相关酶基因差异表达分析

高慧兵, 郁培义, 孙宇靖, 蒋丽娟^*

中南林业科技大学生命科学与技术学院, 长沙410004

通信作者：蒋丽娟；E-mail: 505980271@qq.com

摘　要：

以蓖麻为材料, 在现蕾期前持续铅锌胁迫, 分析此过程中植株叶片可溶性糖和淀粉含量变化及糖代谢关键酶基因表达特点。结果表明: 叶片可溶性糖含量在0.0015 mol·kg^-1单一Pb²⁺胁迫处理植株中最高, 其次是0.0005 mol·kg^-1 Pb²⁺+0.0015 mol·kg^-1 Zn²⁺复合胁迫处理植株; 叶片淀粉含量在0.0030 mol·kg^-1单一Zn²⁺处理植株中最高, 其次是浓度0.0015 mol·kg^-1单一Pb²⁺胁迫处理的植株。铅锌复合胁迫处理植株叶片中可溶性糖和淀粉累积量均高于对照, 且当铅锌单一胁迫浓度分别为0.0020和0.0060 mol·kg^-1时, 可溶性糖含量较对照无显著差异, 淀粉含量较对照存在显著差异, 同时, 差异基因在淀粉和蔗糖代谢途径、糖酵解/糖异生途径中富集最多。铅胁迫下, 蔗糖磷酸合成酶(SPS)、 β-呋喃果糖苷酶(INV)、 β-淀粉酶、果糖-1,6-二磷酸酶I类(FBP)、 6-磷酸果糖激酶-1 (PFK-1)、磷酸丙糖异构酶(TPI)等关键酶基因表达水平发生变化; 锌胁迫下1,4-α-葡聚糖分支酶(GBE1)、蔗糖合成酶(SS)、颗粒结合淀粉合成酶(WAXY)、 α-与β-淀粉酶、果糖-1,6-二磷酸酶I类(FBP)、葡萄糖磷酸变位酶(PGM)、己糖激酶(HK)、 3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、丙酮酸脱羧酶(PDC)、丙酮酸激酶(PK)等关键酶基因表达水平发生变化。即铅、锌胁迫下糖代谢基因差异表达, 且此时可溶性糖含量较对照无显著差异, 淀粉含量较对照存在显著差异, 这也说明重金属铅锌胁迫影响糖代谢平衡使得植株生长期延长。

关键词：蓖麻; Pb/Zn胁迫; 糖代谢; 基因差异表达

收稿：2018-11-07   修定：2019-02-25

资助：“十二五”国家科技支撑计划(2015BAD15B02)和湖南省重点研发项目(2016SK2031)