園藝學(xué)報， 2018， 45 (2)： 371 379. Acta Horticulturae Sinica doi： 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0370； http： /www. ahs. ac. cn 371 收稿日期 ： 2017 08 10； 修回日期 ： 2018 01 10 基金項(xiàng)目 ： 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ 31672160） * 通信作者 Author for correspondence（ E-mail： mmmiaoyzu.edu.cn） 遮光對黃瓜幼苗同化物代謝相關(guān)糖和酶的影響 張治平，王愛花，陸 慢，繆旻珉*（揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009） 摘 要： 試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，黃瓜幼苗遮光葉片蔗糖含量略高于未遮光對照葉片，而棉籽糖、肌醇半乳糖苷和水蘇糖含量顯著低于對照葉片。葉片中肌醇半乳糖苷合成酶活性和基因轉(zhuǎn)錄水平變化趨勢一致，遮光葉片顯著低于對照葉片；棉籽糖合成酶活性差異不顯著，但是遮光葉片棉籽糖合成酶基因轉(zhuǎn)錄水平顯著低于對照葉片；遮光葉片水蘇糖合成酶活性顯著低于對照，且相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平變化與酶活性變化一致；此外蔗糖非發(fā)酵相關(guān)蛋白激酶 1 基因（ SnRK1）表達(dá)水平在遮蔭處理 6 h 時顯著高于對照。表明在遮光脅迫下，黃瓜幼苗通過調(diào)控肌醇半乳糖苷合成酶、水蘇糖合成酶和蔗糖非發(fā)酵相關(guān)蛋白激酶 1 相關(guān)基因表達(dá)和酶活性，維持葉片蔗糖含量，提供生長所需能量，保證葉片存活。 關(guān)鍵詞： 黃瓜；肌醇半乳糖苷合成酶；棉籽糖合成酶；水蘇糖合成酶；蔗糖非發(fā)酵相關(guān)蛋白激酶 1 中圖分類號： S 642.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 0513-353X（ 2018） 02-0371-09 The Influence of Shading Stress on Assimilate Metabolism Related Sugars and Enzymes in Cucumber Seedlings ZHANG Zhiping， WANG Aihua， LU Man， and MIAO Minmin*（ School of Horticulture and Plant Protection， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225009， China） Abstract： In this study， results of liquid chromatography analysis showed sucrose content in leaves of cucumber seedlings under shading treatment was slightly higher than control. While galactinol， raffinose and stachyose contents of shading leaves were lower than that of control. The change of galactinol synthase activity was consistent with galactinol synthase genes expression level， which of shading leaves were lower than control； the activity of raffinose synthase is not significantly different between shading leaves and control， while the transcription level of raffinose synthase genes under shading condition was significantly lower than control； the activity of stachyose synthase of shading leaves was lower than control， and the expression level of stachyose synthase genes was consistent with the activity. In addition，the expression level of SNF1-related protein kinase 1 gene（ SnRK1） of shading leaves was higher than control at 12： 00 am of first day under 6 h shading treatment， which indicated that SnRK1 occurred in response of shading stress. Together， these results suggested that under shading stress the gene expression and activities of galactinol synthase， stachyose synthase， and SnRK1 in cucumber were regulated to maintain the content of sucrose， provide the energy for growth， and ensure the survival of leaves. Keywords： Cucumis sativus； galactinol synthase； raffinose synthase； stachyose synthase； SNF1- Zhang Zhiping， Wang Aihua， Lu Man， Miao Minmin. The influence of shading stress on assimilate metabolism related sugars and enzymes in cucumber seedings. 372 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (2)： 371 379. related protein kinase 1 黃瓜在設(shè)施栽培中，由于弱光逆境的存在，常表現(xiàn)出諸如葉片增大、變薄，莖變細(xì)，植株徒長等形態(tài)變化，以及光合作用、碳和氮的代謝，酶活性和干物質(zhì)積累等生理方面的變化，致使其產(chǎn)量和品質(zhì)降低（畢煥改 等， 2015； Wang et al.， 2016） 。黃瓜經(jīng)弱光處理后，凈光合速率呈直線下降，光合同化產(chǎn)物減少（ Halford， 2010；周超凡 等， 2016） 。 黃瓜屬于棉籽糖寡糖家族（ Raffinose family oligosaccharides， RFOs）運(yùn)輸型植物，其韌皮部中運(yùn)輸?shù)耐镏饕问绞撬K糖（ Gross & Pharr， 1982） 。光合作用合成的蔗糖需要經(jīng)過三步反應(yīng)才能合成水蘇糖，即蔗糖與肌醇半乳糖苷在棉籽糖合成酶（ Raffinose synthase， RS）作用下合成棉籽糖，進(jìn)一步在水蘇糖合成酶（ Stachyose synthase， STS）作用下合成水蘇糖，肌醇半乳糖苷合成主要依靠肌醇半乳糖苷合成酶（ Galactinol synthase， GolS）作用（ Chrost & Schmitz， 1997） 。目前關(guān)于遮光對蔗糖運(yùn)輸型植物葉片同化物代謝影響的研究較多，但對 RFOs 運(yùn)輸型植物的研究相對較少，尤其關(guān)于 GolS、 RS 和 STS 的研究尚未見報道。本試驗(yàn)中采用四葉一心期黃瓜幼苗作為試材，對其進(jìn)行遮光處理，研究葉片中同化物代謝相關(guān)糖和酶變化，探究黃瓜對遮光脅迫的響應(yīng)機(jī)制，進(jìn)而為黃瓜的保護(hù)地栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。 1 材料與方法 1.1 材料處理 試驗(yàn)于 2016 年 4 月在揚(yáng)州大學(xué)園藝試驗(yàn)站進(jìn)行。本試驗(yàn)以黃瓜（ Cucumis sativus L.）品種津春 4 號為材料。種子經(jīng) 50 滅菌 10 min， 30 恒溫箱中催芽 2 d，種子露白時播種于穴盤中，放置于塑料大棚中育苗。這一時期大棚內(nèi)最高溫度 25 ，最低溫度 12 ，自然光照。 幼苗長至四葉一心期，選取生長一致的植株放置在步入式植物生長箱（ GBC-1600K 型培養(yǎng)箱，寧波江南儀器廠）內(nèi)進(jìn)行遮光處理（只對一片葉進(jìn)行遮光） ，生長箱溫度設(shè)定為（ 25 ± 1） /（ 18 ± 1）（晝 /夜） ，光照時間約為 6： 00 到 18： 00，最大光照強(qiáng)度為 700 mol · m-2· s-1。從第 1 天上午6： 00 開始用錫箔紙遮住黃瓜幼苗的第 2 片真葉（由下至上數(shù)） ，直至試驗(yàn)結(jié)束，并以不遮光的幼苗為對照。分別于第 1 天 6： 00（遮光 0 h） 、 12： 00（遮光 6 h） 、 18： 00（遮光 12 h） 、第 2 天 18：00（遮光 36 h） 、第 3 天 18： 00（遮光 60 h）取第 2 片真葉，并用剪刀快速去除主葉脈后立即投入液氮中保存?zhèn)溆?。試?yàn)設(shè) 3 次重復(fù)，每次重復(fù)取 3 株苗。 1.2 可溶性糖含量測定 黃瓜葉片中可溶性糖的提取和測定參照 Miao 等（ 2007）的方法。稱取 0.3 g 左右經(jīng)過冷凍的樣品，在研缽中研磨均勻，加入 10 mL 80%乙醇提取液，經(jīng)過 10 min 勻漿后在 6 000 × g 下離心 15 min（離心機(jī)型號： Eppendorf Centrifuge 5430R） ，取上清液，重復(fù) 3 次。合并上清液，將其在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中 40 減壓蒸發(fā)干燥后，加入 5 mL 去離子水溶解并進(jìn)行洗脫，再移入 15 mL 離心管中，加入2.5 mL 氯仿進(jìn)行萃取，振蕩離心，去掉有機(jī)相，重復(fù) 3 次，以去除提取物中的磷脂。將剩下的水相用 0.1 mol · L-1的 NaOH 調(diào)節(jié)至 pH 7.0，再置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上蒸干，最后用 1 mL 去離子水溶解，經(jīng)0.45 m 針式過濾器過濾。在與標(biāo)準(zhǔn)品相同的色譜條件下進(jìn)樣，利用外標(biāo)法計(jì)算可溶性糖的含量。 色譜柱為 Agilent Hi-Plex Ca（ Duo）柱（ 300 mm × 6.5 mm） ，流動相為超純水，柱溫 80 ，流張治平，王愛花，陸 慢，繆旻珉 . 遮光對黃瓜幼苗同化物代謝相關(guān)糖和酶的影響 . 園藝學(xué)報， 2018， 45 (2)： 371 379. 373 速 0.5 mL · min-1，進(jìn)樣體積 5 L，以保留時間定性，以峰面積定量。 1.3 糖代謝相關(guān)酶提取及酶活測定 稱取 0.5 g 冷凍研磨好的葉片樣品，在 2 mL 50 mmol · L-1HEPES-NaOH 緩沖液（ pH 7.0） 、 2 mmol · L-1DTT、 10 mg · mL-1 PVP 提取液中勻漿，靜置 15 min 后，在 18 000 ×g 下離心 30 min，保留上清液，用含有 25 mmol · L-1HEPES-NaOH 和 1 mmol · L-1DTT 的提取緩沖液透析過夜。 肌醇半乳糖苷合成酶（ GolS）活性的測定：參照 Li 等（ 2011）和 Saravitz 等（ 1987）的方法。200 L 反應(yīng)體系中包含 100 mmol · L-1HEPES-NaOH 緩沖液（ pH 7.0） ， 20 mmol · L-1 巰基乙醇，40 mmol · L-1蔗糖， 20 mmol · L-1肌醇， 5 mmol · L-1UDP半乳糖， 5 mmol · L-1MgCl2， 4 mmol · L-1DTT，加入 50 L 酶液，在 30 下水浴 3 h，沸水中煮沸 5 min，冷卻后， HPLC 進(jìn)樣，以生成肌醇半乳糖苷量表示酶活性。 棉籽糖合成酶（ RS）的測定：參照 Li 等（ 2011）的方法。 200 L 反應(yīng)體系中包含 100 mmol · L-1HEPES-NaOH 緩沖液（ pH 7.0） ， 20 mmol · L-1 巰基乙醇， 40 mmol · L-1蔗糖， 20 mmol · L-1肌醇半乳糖苷， 5 mmol · L-1MgCl2， 4 mmol · L-1DTT，加入 50 L 酶液，在 30 下水浴 3 h，沸水中煮沸 5 min，冷卻后， HPLC 進(jìn)樣，以生成的棉籽糖量表示酶活性。 水蘇糖合成酶 （ STS） 的測定： 參照 Wang 等 （ 2012） 的方法。 200 L 反應(yīng)體系中包含 100 mmol · L-1HEPES-NaOH 緩沖液（ pH 7.0） ， 20 mmol · L-1巰基乙醇， 40 mmol · L-1棉籽糖， 20 mmol · L-1肌醇半乳糖苷， 5 mmol · L-1MgCl2， 4 mmol ·L-1DTT，加入 50 L 酶液，在 30 下水浴 3 h，沸水中煮沸 5 min，冷卻后， HPLC 進(jìn)樣，以生成的水蘇糖量表示酶活性。 1.4 碳水化合物代謝相關(guān)酶基因表達(dá)量測定 利用 RNAisoTMPlus（ TaKaRa，大連）試劑盒并按照說明書對黃瓜葉片進(jìn)行總 RNA 提取。反轉(zhuǎn)錄使用 PrimeScript®RT reagent Kit with gDNA Eraser（ Perfect Real Time）試劑盒（ TaKaRa，大連） ，參照試劑盒說明書進(jìn)行 cDNA 合成。 利用熒光定量 PCR 測定相關(guān)基因表達(dá)。所用引物如表 1 所示。 表 1 試驗(yàn)所用引物序列 Table 1 The sequences of primers 基因名稱 Gene name 正向引物 Forward primer 反向引物 Reverse primer 登錄號 Accession No. STS1 GCAATGATTTCTTCTACCTTGGC GGATACACGAGCTGCTTTATGA EU096496 STS2 GGATTGAAGAAGCTGGTGGAGT GCGGTGAAAAATACAAAAATAGT EU096497STS3 GTGACATGTGTGCTAAGGA CGCGTATAATTTCCCTCTTTC EU096498Gols1 CAACCACAGCTTTCCACCAC TCTCCTTAACAATACATCCCTG AY237112 Gols2 GCCTCTGCTGCAAGTTCGGA GGCCATCTTCTTCCTCGA XM_004150790 Gols3 GATGCTCGTCAAGAAATGG CCACAACAAACAATCTCCTC XM_004172882 Gols4 CCACATCACAGCTCCTTCTG ACACACACATCCCCCAACCA XM_004135204 RS GATTCTGGTCGACCGTATGTTCTCC CAACAACTTTCGACGAACCACTCT AAD02832 SnRK1 ATGACTGAAGTTCTTAAGGCCCTA CCTTCATGATGGCC TGGAATTCC CAA71142 18S rRNA GCTGATTGCTGATTGGATGTGACAT TCCATAGAACCACAGCGACTCTTT 利用 SYBR®Premix Ex TaqTM試劑盒并按產(chǎn)品說明書操作。反應(yīng)體系為 SYBR®Premix Ex TaqTM 12.5 L， cDNA 2.0 L， 10 mol · L-1的上、下游引物各 1 L，滅菌蒸餾水 8.5 L，總體系為 25 L。使 用 CFX96TM實(shí)時定量 PCR 儀（ Bio-Rad，美國） ， qPCR 程序?yàn)椋?94 2 min； 94 10 s， 60 5 s， 35 個循環(huán)； 然后以 0.5 · min-1的速率從 65 緩慢升溫至 95 。 數(shù)據(jù)處理按 Kenneth Zhang Zhiping， Wang Aihua， Lu Man， Miao Minmin. The influence of shading stress on assimilate metabolism related sugars and enzymes in cucumber seedings. 374 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (2)： 371 379. & Thomas（ 2001）的方法，采用相對定量的 2-Ct方法，基因表達(dá)水平以各組織部位之間的比值表示。 1.4 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 軟件進(jìn)行整理和繪圖，運(yùn)用 SPSS19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用雙因素方差分析， LSD 法多重比較。 2 結(jié)果與分析 2.1 遮光對黃瓜幼苗可溶性糖含量的影響 遮光脅迫對黃瓜幼苗同化代謝過程中可溶性糖含量的影響如圖 1 所示。遮光脅迫下，黃瓜幼苗遮光葉片蔗糖含量在遮光后 6 h 和 12 h 顯著高于對照葉片。遮光處理葉片肌醇半乳糖苷含量在遮光處理 6 h 后含量最高，遮光 12 h 時以后逐漸降低；除遮光 0 h，遮光各檢測點(diǎn)肌醇半乳糖苷含量均顯著低于對照。黃瓜幼苗中棉籽糖的積累量在正常條件下和遮光條件下變化趨勢一致，呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，在遮光 6 h 和遮光 60 h 顯著低于對照。在遮光脅迫下，黃瓜幼苗葉片水蘇糖含量也在遮光6 h 達(dá)到最高，隨后逐漸降低；除了遮光 0 h，遮光葉片水蘇糖含量均顯著低于未遮光葉片。 正常光照條件（ 12 h 光照 /12 h 黑暗，光照時間為 6:00 18:00）下，黃瓜葉片通過光合作用合成蔗糖，肌醇半乳糖苷也大量合成，合成棉籽糖進(jìn)一步合成水蘇糖，向外運(yùn)輸；遮光處理（遮光時間 0、 6、 12、 36 和 60 h）后，光合作用受阻，同時葉片也停止合成肌醇半乳糖苷，含量顯著減少，葉片停止將蔗糖合成水蘇糖。因此，在遮光條件下，葉片水蘇糖大量降低，而蔗糖含量降低不明顯，反而輕微升高，可能是水蘇糖降解形成蔗糖；隨著遮光的延續(xù)，遮光后 60 h，葉片中可用水蘇糖減少，葉片直接利用棉籽糖合成蔗糖，因此遮光 60 h 的棉籽糖含量也顯著低于對照。 圖 1 黃瓜幼苗在遮光條件下可溶性糖含量變化 Fig. 1 The changes of soluble sugar content in cucumber seedings under shading condition 張治平，王愛花，陸 慢，繆旻珉 . 遮光對黃瓜幼苗同化物代謝相關(guān)糖和酶的影響 . 園藝學(xué)報， 2018， 45 (2)： 371 379. 375 2.2 遮光對 GolS 基因表達(dá)和酶活性的影響 GolS 是合成肌醇半乳糖苷的關(guān)鍵酶。在黃瓜基因組中 （ http： /www.icugi.org/cgi-bin/ICuGI/ index.cgi）發(fā)現(xiàn)了 4 個與 GoLS 相關(guān)基因，分別是 GolS1、 GolS2、 GolS3 和 GolS4。 從圖 2 可以看出，遮光脅迫下， GolS1 的轉(zhuǎn)錄水平變化趨勢與對照趨勢一致，在遮光處理 36 h和 60 h，遮光葉片 GolS1 的轉(zhuǎn)錄水平顯著低于對照； GolS2 表達(dá)水平變化趨勢與 GolS1 基本一致，遮光處理后 GolS2 轉(zhuǎn)錄在遮光 60 h 低于對照； GolS3 表達(dá)水平變化趨勢與 GolS1 一致，遮光處理后GolS3 轉(zhuǎn)錄遮光 6 h 顯著低于對照； GolS4 的轉(zhuǎn)錄水平在正常條件下在第 1 天 12： 00（遮光 6 h）達(dá)到最高，隨后略微降低，遮光處理后 GolS4 轉(zhuǎn)錄水平均顯著低于對照。 在正常光照條件下，黃瓜幼苗葉片中 GolS 酶活性在遮光 60 h 達(dá)到最大值，隨后均維持在較高水平；遮光處理后， GolS 酶活均顯著低于對照（圖 2） 。 以上結(jié)果表明，遮光葉片中， GolS 酶活降低與不同遮蔭時間點(diǎn) GolS 基因轉(zhuǎn)錄水平降低有關(guān)，GolS 酶活降低影響了肌醇半乳糖苷合成，導(dǎo)致遮光葉片肌醇半乳糖苷含量降低。 圖 2 遮光對黃瓜葉片 GolS 基因表達(dá)和酶活性的影響 Fig. 2 The effects of shading on the gene expression level and activity of GolS Zhang Zhiping， Wang Aihua， Lu Man， Miao Minmin. The influence of shading stress on assimilate metabolism related sugars and enzymes in cucumber seedings. 376 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (2)： 371 379. 2.3 遮光對 RS 基因表達(dá)和活性的影響 RS 是蔗糖轉(zhuǎn)化棉籽糖的關(guān)鍵酶。 在正常條件下， RS 的轉(zhuǎn)錄水平隨著時間的變化而逐漸升高 （圖3） ；遮光處理后 RS 表達(dá)水平顯著降低。遮光處理后黃瓜幼苗葉片中 RS 的活性與對照相比基本無明顯差異，但在遮光 60 h 顯著低于對照。 以上結(jié)果說明雖然遮光顯著抑制 RS 基因表達(dá)，但只在遮光 60 h 抑制 RS 的活性。該結(jié)果與遮光葉片棉籽糖含量結(jié)果對應(yīng)，說明在遮光早期，蔗糖和棉籽糖處于平衡狀態(tài)，在遮光 60 h，遮光處理開始抑制棉籽糖合成。 圖 3 遮光對黃瓜葉片 RS 基因表達(dá)和酶活性的影響 Fig. 3 The effects of shading on the gene expression level and activity of RS 2.4 遮光對 STS 基因表達(dá)和活性的影響 STS 是水蘇糖合成關(guān)鍵酶，目前已經(jīng)克隆出 3 個 STS 基因，命名為 STS1、 STS2 和 STS3（ Miao et al.， 2007） 。黃瓜幼苗中 STS1、 STS2、 STS3 的轉(zhuǎn)錄水平均在遮蔭處理后 6 h 達(dá)到最高（圖 4） ；遮 圖 4 遮光對黃瓜葉片 STS 基因表達(dá)和酶活性的影響 Fig. 4 The effects of shading on the gene expression level and activity of STS 張治平，王愛花，陸 慢，繆旻珉 . 遮光對黃瓜幼苗同化物代謝相關(guān)糖和酶的影響 . 園藝學(xué)報， 2018， 45 (2)： 371 379. 377 圖 5 遮光對黃瓜葉片 SnRK1 基因表達(dá)影響 Fig. 5 The effect of shading on the SnRK1 gene expression level 光處理后，遮光葉片 STS1 的轉(zhuǎn)錄在遮光 6 h 和 60 h 顯著低于對照；遮光葉片 STS2 轉(zhuǎn)錄水平在遮光處理后均顯著低于對照。遮光葉片 STS3 的轉(zhuǎn)錄水平在遮光 12， 36 和 60 h 顯著低于對照。 STS 酶活性變化與其基因轉(zhuǎn)錄水平變化相似，遮光 6 h 后酶活性最高，遮光處理 6、 36 和 60 h葉片 STS 酶活性顯著低于對照。 以上結(jié)果說明，遮光處理后，最早在第 1 天 12： 00（遮光 6 h）開始影響 STS 基因表達(dá)，并降低 STS 酶活性，從而抑制遮光葉片中水蘇糖合成，避免碳水化合物外運(yùn)。 2.5 遮光對黃瓜幼苗 SnRK1 表達(dá)水平的影響 蔗糖非發(fā)酵相關(guān)蛋白激酶 1（ Sucrose non-fermenting related protein kinase 1， SnRK1）在遮光脅迫下能夠調(diào)節(jié)植物糖代謝（ Colleo et al.， 2012） 。為了檢測 SnRK1 是否參與黃瓜遮蔭脅迫反應(yīng)，測定 SnRK1 基因表達(dá)水平。在遮光處理 6 h 后，遮光葉片 SnRK1 的表達(dá)水平顯著高于對照（圖 5） 。 以上結(jié)果說明， SnRK1 在轉(zhuǎn)錄水平上快速響應(yīng)遮光脅迫。 3 討論 與大多數(shù)高等植物不同，黃瓜是以水蘇糖作為體內(nèi)光合產(chǎn)物的主要運(yùn)轉(zhuǎn)形式。黃瓜體內(nèi)的同化物在從源到庫的運(yùn)輸過程中，需要經(jīng)歷蔗糖、肌醇半乳糖苷、棉籽糖和水蘇糖之間的數(shù)次轉(zhuǎn)化。與蔗糖運(yùn)輸型植物相比，水蘇糖運(yùn)轉(zhuǎn)型植物的光合產(chǎn)物在輸出之前尚需經(jīng)歷由蔗糖合成水蘇糖的步驟。本研究中發(fā)現(xiàn)遮光處理后黃瓜幼苗葉片中蔗糖含量均高于對照，這與蔗糖運(yùn)輸型植株明顯不同，如遮光可以降低長春花（唐中華 等， 2007）和甜玉米（趙福成， 2014）蔗糖含量。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能與黃瓜是水蘇糖運(yùn)輸型植物有關(guān)，遮光處理后光合作用中蔗糖合成減少，葉片停止將蔗糖轉(zhuǎn)化成水蘇糖向外運(yùn)輸，而將水蘇糖降解為蔗糖，維持生理代謝，因此水蘇糖含量在遮光處理后降低明顯，且棉籽糖在遮光處理后第 3 天開始降低。 GolS 在合成棉籽糖和水蘇糖中起重要作用，它催化合成肌醇半乳糖苷，以此為供體，在 RS 和STS 的作用下將蔗糖合成棉籽糖、水蘇糖等寡糖。本研究中發(fā)現(xiàn) 4 個 GolS 基因轉(zhuǎn)錄水平在遮光脅迫下均有一定下調(diào)，并且 GolS 酶活性降低，最終導(dǎo)致遮光葉片肌醇半乳糖苷含量顯著降低。說明黃瓜 GolS 基因能夠響應(yīng)遮光脅迫。研究表明其他植物 GolS 基因在遭受低溫、干旱、鹽害等非生物脅迫時表達(dá)上調(diào)（ Takahashi et al.， 1994； Taji et al.， 2002； Downie et al.， 2003； Sun et al.， 2013） ，而本研究中遮光脅迫下，黃瓜葉片 GolS 基因表達(dá)下調(diào)，這可能與黃瓜是水蘇糖運(yùn)轉(zhuǎn)型植物有關(guān)。 遮光處理 6、 18 和 36 h，棉籽糖和 RS 活性變化不明顯，說明在遮光早期，棉籽糖與蔗糖處于動態(tài)平衡狀態(tài)；遮光處理第 3 天棉籽糖和 RS 活性降低明顯，說明葉片開始抑制蔗糖轉(zhuǎn)化為棉籽糖；與此同時， RS 基因轉(zhuǎn)錄水平在遮光條件下明顯低于對照，說明遮光對葉片 RS 基因調(diào)控明顯早于對其酶活性的調(diào)控。而 STS 相關(guān)基因在遮光處理后卻顯著下調(diào)，并且酶活力也顯著降低，葉片中水蘇糖含量也顯著降低，說明遮光處理后，葉片抑制水蘇糖合成，阻止同化產(chǎn)物外運(yùn)，以保證葉片有足Zhang Zhiping， Wang Aihua， Lu Man， Miao Minmin. The influence of shading stress on assimilate metabolism related sugars and enzymes in cucumber seedings. 378 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (2)： 371 379. 夠的同化產(chǎn)物，維持葉片生理活性。 SnRK1 在維持生物能量平衡方面起著關(guān)鍵作用（ Robaglia et al.， 2012） 。近年來在擬南芥、水稻、馬鈴薯等植物中的研究結(jié)果表明，當(dāng)植物體處于“饑餓”狀態(tài)時（如受到黑暗、低溫等導(dǎo)致同化物供應(yīng)不足的脅迫） ， SnRK1 被激活，繼而促進(jìn)分解代謝、抑制合成代謝，當(dāng)“饑餓”緩解時，上述過程又可以被逆轉(zhuǎn)（ Baena-Gonzalez et al.， 2007） 。有研究表明，植物細(xì)胞內(nèi)的碳水化合物水平（同化物供應(yīng)是否充足）能影響 SnRK1 的表達(dá)水平，其活性在一定范圍內(nèi)隨著胞內(nèi)蔗糖水平的提高而提高， 但隨著葡萄糖、 葡萄糖 6磷酸和海藻糖 6磷酸水平的提高而降低 （ Rolland et al.， 2006；羅靜靜 等， 2017；王貴芳 等， 2017） 。已有研究表明， SnRK1 亦參與黃瓜能量代謝（ Zhang et al.，2015； Wang et al.， 2016） 。本研究中發(fā)現(xiàn)，遮光 6 h， SnRK1 表達(dá)水平顯著高于對照，說明光合作用被抑制后， 黃瓜能量供應(yīng)不足后能夠激活 SnRK1 表達(dá)， 從而調(diào)控糖代謝路徑， 維持葉片能量供給，避免植株因同化物供應(yīng)不足而死亡。這與 Wang 等（ 2016）的研究結(jié)果一致。 本研究表明，在遮光脅迫下，光合作用受阻，同化物合成減少，激活 SnRK1 基因表達(dá)，并抑制GolS 相關(guān)基因表達(dá)和酶活性，以及 STS 基因表達(dá)和酶活性，從而抑制肌醇半乳糖苷和水蘇糖合成，避免同化物外運(yùn)，維持葉片蔗糖含量；當(dāng)遮光脅迫持續(xù)， RS 酶活亦被抑制，從而阻止蔗糖合成棉籽糖，揭示了在遮光脅迫下黃瓜糖代謝變化的特點(diǎn)和遮光脅迫下葉片響應(yīng)機(jī)制，為完善黃瓜的設(shè)施栽培提供理論依據(jù)。 References Baena-Gonzalez E， Rolland F， Thevelein J M， Sheen J. 2007. 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