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文档简介

1、一一. 种子成熟过程中的生理生化变化种子成熟过程中的生理生化变化 1. 贮藏物质的变化贮藏物质的变化 (1)糖类)糖类 淀粉种子,可溶性糖淀粉种子,可溶性糖淀粉淀粉(2)脂肪)脂肪 油料种子油料种子 糖类糖类脂肪脂肪 游离脂肪酸游离脂肪酸脂肪脂肪, 酸价酸价(中和中和1克油脂中游克油脂中游离脂肪酸所需离脂肪酸所需KOH的毫克数的毫克数)降低。降低。 饱和脂肪酸饱和脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸, 碘价碘价(指指100克克油脂所能吸收碘的克数油脂所能吸收碘的克数)升高。升高。(3)蛋白质)蛋白质 AA或酰胺或酰胺蛋白质蛋白质 (4)非丁)非丁 Ca、Mg、Pi + 肌醇肌醇非丁非丁(植酸钙镁植酸

2、钙镁).水稻水稻 油菜油菜 1. 可溶性糖可溶性糖2. 淀粉淀粉3. 千粒重千粒重4. 含含N物质物质5. 粗脂肪粗脂肪 籽粒成熟时籽粒成熟时IAAIAA、GAGA、CTKCTK增加,增加,ABAABA减少减少; ;达到成达到成熟时熟时IAAIAA、GAGA、CTKCTK下降,下降,ABAABA大大增加。大大增加。 (3 3)种子含水量的变化)种子含水量的变化 随着种子成熟,含水量逐渐降低。随着种子成熟,含水量逐渐降低。 。(4(4)核酸含量的变化)核酸含量的变化核酸含量增加缓慢,核酸含量增加缓慢,RNARNA含量增加明显,同时含量增加明显,同时蛋白质含量也相应增加,随种子成熟,蛋白质含量也相

3、应增加,随种子成熟,RNARNA和和DNADNA的含量增加达到最大值时开始缓慢降低。的含量增加达到最大值时开始缓慢降低。水稻水稻 呼吸速率呼吸速率玉米素(玉米素(o)、)、GA()、IAA()虚线虚线: 千粒重千粒重 小麦小麦 (一) 果实的生长果实的生长 其生长也呈现出其生长也呈现出“慢慢-快快-慢慢”的特点,生的特点,生长积累量曲线为长积累量曲线为典型的典型的S型曲线。型曲线。 肉质果实:单肉质果实:单S型曲线;型曲线; 核果类:双核果类:双S型曲线,型曲线,两个迅速生长的中期,两个迅速生长的中期,呈双呈双S,生长中期养分主要向核内的种子集中,生长中期养分主要向核内的种子集中,使果实生长缓

4、慢。使果实生长缓慢。 果实的生长受各种内源激素的调节,前期以果实的生长受各种内源激素的调节,前期以IAA、GA、CTK等促进生长的激素为主;后等促进生长的激素为主;后期至成熟以期至成熟以ABA和和ETH等抑制生长的激素为等抑制生长的激素为主。主。IAA起果实膨大的作用。起果实膨大的作用。1. 呼吸作用的变化呼吸作用的变化 呼吸跃变呼吸跃变 跃变型果实跃变型果实 随着果实的成熟,其呼吸速率发生着有规律随着果实的成熟,其呼吸速率发生着有规律性的变化;最初降低,到成熟末期又急剧升性的变化;最初降低,到成熟末期又急剧升高,最后又降低,这种现象叫果实的呼吸跃高,最后又降低,这种现象叫果实的呼吸跃变。变。

5、 呼吸跃变的出现标志着果实成熟达到可食的呼吸跃变的出现标志着果实成熟达到可食的程度。程度。 根据果实成熟过程中有无呼吸升高的现象,根据果实成熟过程中有无呼吸升高的现象,可把果实分为两类:可把果实分为两类: 跃变型果实,有呼吸跃变;跃变型果实,有呼吸跃变; 非跃变型果实,无呼吸跃变,呼吸速率下降。非跃变型果实,无呼吸跃变,呼吸速率下降。呼呼吸吸跃跃变变的的出出现现原原因因 1果果实实类类型型跃跃变变型型果果实实 贮贮藏藏物物质质复复杂杂,由由呼呼吸吸转转化化 酶酶类类活活性性水水解解酶酶和和呼呼吸吸酶酶上上升升 ETH 产产生生大大量量ETH,具具有有自自我我催催化化 2果果实实类类型型非非跃跃

6、变变型型果果实实 贮贮藏藏物物质质不不含含不不溶溶性性大大分分子子,慢慢慢慢利利用用酶酶 类类 活活 性性呼呼 吸吸 酶酶 活活 性性 保保 持持 不不 变变或或下下降降ETH 含含量量不不大大, 外外源源ETH不不能能诱诱导导果果实实产产生生ETH。2. 有机物质的转化有机物质的转化 (1)糖类物质转化)糖类物质转化甜味增加甜味增加 淀粉淀粉可溶性糖可溶性糖(2)有机酸类转化)有机酸类转化酸味减少酸味减少 有机酸有机酸糖糖CO2 + H2OK+、Ca2+盐盐(3)单宁物质转化)单宁物质转化涩味消失涩味消失 单宁单宁氧化成过氧化物或凝结成不溶性物质氧化成过氧化物或凝结成不溶性物质(4)产生芳香

7、物质)产生芳香物质香味产生香味产生 苹果苹果乙酸丁酯乙酸丁酯,香蕉香蕉乙酸戊酯乙酸戊酯,柑橘柑橘柠檬醛柠檬醛(5)果胶物质转化)果胶物质转化果实变软果实变软 原果胶原果胶(壁壁) 可溶性果胶、果胶酸、半乳糖醛酸可溶性果胶、果胶酸、半乳糖醛酸淀粉淀粉可溶性糖,可溶性糖,(6)色素物质转化)色素物质转化色泽变艳色泽变艳 叶绿素叶绿素(果皮果皮)分解,类胡萝卜素稳定分解,类胡萝卜素稳定黄色,黄色,形成花色素形成花色素红色。红色。(7)维生素含量增高)维生素含量增高 IAA, GA, CTK下降,下降,ETH, ABA升高升高主要为主要为ETH,它提高膜透性,提高呼吸速率,它提高膜透性,提高呼吸速率,

8、刺激水解酶类合成,促进不溶性物质变为可刺激水解酶类合成,促进不溶性物质变为可溶性物质。同时在果实成熟时伴随溶性物质。同时在果实成熟时伴随ABA升高。升高。4.Pr变化变化 加速加速Pr合成。合成。果实成熟的分子生物学进展果实成熟的分子生物学进展果实成熟包含着复杂的生理生化变化,正被众果实成熟包含着复杂的生理生化变化,正被众多的植物生理生化学家和分子生物学家所重视。多的植物生理生化学家和分子生物学家所重视。研究表明,果实成熟是分化基因表达的结果。研究表明,果实成熟是分化基因表达的结果。果实成熟过程中果实成熟过程中mRNA和蛋白质合成发生变化和蛋白质合成发生变化。例如番茄在成熟期有一组编码。例如番

9、茄在成熟期有一组编码6种主要蛋白质种主要蛋白质的的mRNA含量下降;另一组编码含量下降;另一组编码48种蛋白质的种蛋白质的mRNA含量增加,其中包括含量增加,其中包括多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶(PG)的的mRNA。这些。这些mRNA涉及到涉及到色素的生物合色素的生物合成成、乙烯的合成乙烯的合成和和细胞壁代谢细胞壁代谢。而编码叶绿体的。而编码叶绿体的多种酶的多种酶的mRNA数量减少。数量减少。 反义反义RNARNA技术的应用为研究技术的应用为研究PGPG在果实成熟和软化过程中的在果实成熟和软化过程中的作用提供了最直接的证据。获得的转基因番茄能表达作用提供了最直接的证据。获得的转基因番茄能表

10、达PGPG反反义义mRNAmRNA,使得,使得PGPG活性严重受阻,转基因植株纯合子后代的活性严重受阻,转基因植株纯合子后代的果实中果实中PGPG活性仅为正常的活性仅为正常的1%1%。在这些果实中果胶的降解受。在这些果实中果胶的降解受到抑制,而乙烯、番红素的积累以及转化酶、果胶酶等的到抑制,而乙烯、番红素的积累以及转化酶、果胶酶等的活性未受到任何影响,果实仍然正常成熟,并没有像预期活性未受到任何影响,果实仍然正常成熟,并没有像预期的那样推迟软化或减少软化程度。这些结果说明,虽然的那样推迟软化或减少软化程度。这些结果说明,虽然PGPG对果胶降解十分重要,但它不是果实软化的唯一因素,果对果胶降解十

11、分重要,但它不是果实软化的唯一因素,果实的软化可能不仅仅只与果胶的降解有关。尽管有实验表实的软化可能不仅仅只与果胶的降解有关。尽管有实验表明,反义明,反义PGPG转基因对果实软化没有多大影响,但转基因果转基因对果实软化没有多大影响,但转基因果实的加工性能有明显改善,能抗裂果和机械损伤,更能抵实的加工性能有明显改善,能抗裂果和机械损伤,更能抵抗真菌侵染,这可能与抗真菌侵染,这可能与PGPG活性下降导致果胶降解受到抑制活性下降导致果胶降解受到抑制有关。也有少数报道转有关。也有少数报道转PGPG反义基因番茄在果实贮藏期可推反义基因番茄在果实贮藏期可推迟软化进程。迟软化进程。PGPG蛋白已从成熟的番茄

12、、桃等果实中得到分蛋白已从成熟的番茄、桃等果实中得到分离。离。基因工程在调节果实成熟中的应用,不仅有助于对成熟有基因工程在调节果实成熟中的应用,不仅有助于对成熟有关生理生化基础的深入研究,而且为解决生产实际问题提关生理生化基础的深入研究,而且为解决生产实际问题提供了诱人的前景。一个成功的例子是供了诱人的前景。一个成功的例子是ACCACC合成酶反义转基合成酶反义转基因番茄,现已投入商业生产。将因番茄,现已投入商业生产。将ACCACC合成酶合成酶cDNAcDNA的反义系的反义系统导入番茄,转基因植株的乙烯合成严重受阻。这种表达统导入番茄,转基因植株的乙烯合成严重受阻。这种表达反义反义RNARNA的

13、纯合子果实,放置三、四个月不变红、不变软的纯合子果实,放置三、四个月不变红、不变软也不形成香气,只有用外源乙烯处理,果实才能成熟变软,也不形成香气,只有用外源乙烯处理,果实才能成熟变软,成熟果实的质地、色泽、芳香和可压缩性与正常果实相同。成熟果实的质地、色泽、芳香和可压缩性与正常果实相同。同样把同样把pTOM13(ACCpTOM13(ACC氧化酶基因氧化酶基因) )引入番茄植株,获得反义引入番茄植株,获得反义ACCACC氧化酶氧化酶RNARNA转化植株。该植株在伤害和成熟时乙烯增加转化植株。该植株在伤害和成熟时乙烯增加都被抑制了,而且抑制程度与转入的基因数相关。利用基都被抑制了,而且抑制程度与

14、转入的基因数相关。利用基因工程改变果实色泽,提高果实品质方面的研究也已取得因工程改变果实色泽,提高果实品质方面的研究也已取得一定的进展。将反义一定的进展。将反义pTOM5npTOM5n导入番茄,转基因植株花呈浅导入番茄,转基因植株花呈浅黄色,成熟果实呈黄色,果实中检测不到番茄红素。黄色,成熟果实呈黄色,果实中检测不到番茄红素。图图 转反义转反义ACCACC合成酶基因的番茄合成酶基因的番茄( (左左) )和其亲本和其亲本( (右右) )同时采摘并贮藏相同时间同时采摘并贮藏相同时间 一一. 植物衰老的概念与类型植物衰老的概念与类型 三三. 衰老时的生理生化变化衰老时的生理生化变化 .返回烟草烟草返回返回返回 返回概念概念二二. 器官脱落的机理器官脱落的机理 返回返回 问答题问答题1试述乙烯与果实成熟的关系及其作用机理。试述乙烯与果实成熟的关系及其作用机理。2肉质果实成熟时有哪些生理生化变化肉质果实成熟时有哪些生理生化变化?3植物衰老时发生了哪些生理生化变化植物衰老时发生了哪些生理生化变化?4植物器官脱落与植物激素的关系如何植物器官脱落与

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