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        研究揭示了激素如何增加甘蔗中的蔗糖積累
        
			
        
				2019-06-17 09:43:11
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        化學(xué)成熟劑，也稱為生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，廣泛用于巴西甘蔗工業(yè)，相對(duì)于總質(zhì)量增加早期蔗糖含量，抑制植物生長(zhǎng)，以延長(zhǎng)收獲和碾磨，從而提高種植園主的產(chǎn)量和盈利能力。
        

        研究揭示了激素如何增加甘蔗中的蔗糖積累
        

        位于圣保羅州坎皮納斯大學(xué)生物學(xué)研究所(IB-UNICAMP)的一組研究人員與農(nóng)學(xué)研究所(IAC)和圣保羅大學(xué)化學(xué)研究所(IQ-USP)的同事合作，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這些與植物激素類似的物質(zhì)如何作用于甘蔗的分子水平，以增加植物中的蔗糖儲(chǔ)存量。
        

        描述該研究的文章發(fā)表在Springer Nature旗下的在線期刊Scientific Reports上。
        

        “我們確定了由最廣泛使用的化學(xué)成熟劑之一激活的基因，這些基因可能成為未來基因工程操作的目標(biāo)，以試圖開發(fā)蔗糖含量更高的甘蔗品種，”IB教授Marcelo Menossi說。 -UNICAMP的遺傳學(xué)，進(jìn)化與生物學(xué)系以及該項(xiàng)目的首席研究員。
        

        研究人員分析了乙烯利應(yīng)用于溫室種植的甘蔗品種的分子水平效應(yīng)。
        

        乙烯利是一種釋放乙烯的化合物，是第一個(gè)用于農(nóng)作物，園藝和林業(yè)物種的作物管理和收獲后品質(zhì)的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。在甘蔗的情況下，它仍然是最廣泛使用的物質(zhì)之一，以刺激成熟，增加糖產(chǎn)量，抑制開花，并延長(zhǎng)收獲和碾磨季節(jié)。
        

        乙烯利對(duì)甘蔗的影響歸因于乙烯，乙烯是一種以參與果實(shí)成熟而聞名的植物激素。乙烯利在噴灑后滲透植物時(shí)釋放乙烯。
        

        根據(jù)Menossi的說法，乙烯因此被認(rèn)為是更好地理解從植物生長(zhǎng)到甘蔗成熟過渡的調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。
        

        “雖然已知乙烯有助于蔗糖積累，但尚不清楚這種激素的合成和作用如何影響甘蔗成熟，”他說。
        

        為了研究甘蔗在成熟開始前的作用，研究人員將IAC開發(fā)的甘蔗品種與乙烯利和氨基乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)一起噴灑，AVG是一種抑制乙烯生物合成的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。
        

        在用兩種化合物中的一種噴灑植物后五天，并且在32天后(即，在收獲時(shí))再次，他們測(cè)量葉和莖組織樣品中的蔗糖含量。
        

        分析表明，化學(xué)催熟劑ethephon刺激未成熟節(jié)間的蔗糖積累。用乙烯利處理的植物在收獲時(shí)在上部和中部節(jié)間顯示出更高的蔗糖水平。
        

        相比之下，用AVG處理的植物中蔗糖含量下降了42%。
        

        “這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)了乙烯存在和作用誘導(dǎo)甘蔗成熟的重要性，”Menossi說。
        

        為了評(píng)估乙烯在分子水平上的作用，研究人員分析了植物轉(zhuǎn)錄組，以確定哪些基因在成熟過程中響應(yīng)乙烯釋放而差異表達(dá)。轉(zhuǎn)錄組是表達(dá)的全部信使RNA分子。轉(zhuǎn)錄組分析使研究人員能夠通過分析整個(gè)RNA序列集合來確定每個(gè)基因在生物體的細(xì)胞和組織中何時(shí)何地開啟或關(guān)閉。
        

        他們對(duì)參與蔗糖代謝調(diào)節(jié)的主要酶的轉(zhuǎn)錄本的分析，結(jié)合用乙烯利和AVG噴灑的植物的激素譜，使他們能夠鑒定乙烯靶基因和乙烯在蔗糖積累位點(diǎn)中的作用。此外，他們提出了乙烯與其他激素相互作用的分子模型。
        

        乙烯僅在稈中激活了大量的激素途徑基因。Menossi解釋說，關(guān)鍵的激素途徑是精確地與乙烯和脫落酸(甘蔗成熟的另一個(gè)因素)以及赤霉素和生長(zhǎng)素，影響稈伸長(zhǎng)，開花和側(cè)芽生長(zhǎng)的激素。
        

        “如果你知道成熟劑調(diào)節(jié)哪些基因以便植物增加蔗糖積累，你可以通過基因改良甘蔗并開發(fā)出能夠表達(dá)更多這些基因的品種，而不需要施用乙烯，”他說。
        

        “此外，有可能鑒定出最高表達(dá)這些基因的甘蔗品種，并促進(jìn)成熟劑的作用，因?yàn)橛行┢贩N對(duì)激素應(yīng)用反應(yīng)不佳。”
        
			

			
          
        
			
        
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