姜寒玉，王旺田，雷天翔，何百，張金林

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070； 2.中國科學(xué)院西北高原生物研究所, 青海 西寧 810008；3.甘肅紫軒酒業(yè)公司， 甘肅 嘉峪關(guān) 735100； 4.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院， 甘肅 蘭州 730020)

外源ABA和Ca2+對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗蔗糖代謝的影響

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070； 2.中國科學(xué)院西北高原生物研究所, 青海 西寧 810008；3.甘肅紫軒酒業(yè)公司， 甘肅 嘉峪關(guān) 735100； 4.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院， 甘肅 蘭州 730020)

為了明確外源ABA及Ca2+處理對低溫條件下釀酒葡萄蔗糖代謝的影響，以赤霞珠幼苗為試驗(yàn)材料，研究了在不同濃度ABA和Ca2+條件下，5℃低溫及5℃低溫后25℃恢復(fù)(5℃和5℃/25℃)兩種條件下碳水化合物積累及蔗糖代謝關(guān)鍵酶活性的變化。結(jié)果表明：兩種處理?xiàng)l件下，隨著外源ABA和Ca2+濃度的逐漸升高，植株內(nèi)蔗糖, 果糖, 葡萄糖和淀粉含量不斷增加，并且在5 mg·L-1ABA或15 mmol·L-1CaCl2濃度處理下植株內(nèi)碳水化合物含量積累至最高，依次較對照增加了67.88%，21.8%，213.77%，7.04%，51.38%，2.35%，8.84%，31.81%或72.81%，35.37%，123.57%，36.44%，25.90%，28.67%，210.56%，210.90%。其中ABA處理后的葡萄糖含量在5℃/25℃條件下較5℃顯著增加。兩種處理?xiàng)l件下，外源ABA及CaCl2提高了赤霞珠幼苗蔗糖合成酶(SS)，蔗糖磷酸合成酶(SPS)，酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)，中性轉(zhuǎn)化酶(NI)活性，其中在5 mg·L-1ABA或15 mmol·L-1CaCl2處理下4種蔗糖代謝關(guān)鍵酶活性顯著增高，依次較對照提高了64.10%，125.00%，193.29%，756.31%，2 291.51%，1 569.31%，1 523.13%，1 336.77%或26.42%，20.38%，30.75%，58.30%，111.63%，14.14%，14.32%，66.39%。說明適宜濃度的ABA及Ca2+處理可增強(qiáng)蔗糖代謝酶活性，促進(jìn)蔗糖轉(zhuǎn)化，提高碳水化合物含量，從而增強(qiáng)幼苗的抗寒能力。研究結(jié)果為釀酒葡萄糖代謝物質(zhì)及相關(guān)酶在外源ABA及Ca2+處理下響應(yīng)低溫機(jī)理提供理論依據(jù)。

釀酒葡萄；ABA；Ca2+；低溫；室溫恢復(fù)；蔗糖代謝

低溫影響植物生長, 發(fā)育和產(chǎn)量的形成，而低溫脅迫下植物能夠通過感知刺激和信號傳導(dǎo)，從而啟動各種防御機(jī)制來響應(yīng)低溫[1]。ABA和Ca2+作為細(xì)胞的第二信使在植物的生長發(fā)育及對逆境的應(yīng)答反應(yīng)中具有重要的作用[2-5]。研究發(fā)現(xiàn)外源ABA能夠提高植株內(nèi)源ABA的合成水平，誘導(dǎo)抗寒基因的表達(dá)及冷信號的傳遞，增強(qiáng)超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)等保護(hù)性酶的活性，增加可溶性糖和可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量，最終增強(qiáng)植物的抗冷性[6-7]。

Ca2+是植物生長發(fā)育的必需元素之一，是植物抗偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理反應(yīng)的第二信使，在提高植物抗冷性上可能有兩方面作用，一是通過穩(wěn)定細(xì)胞壁，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和提高保護(hù)酶活性以增強(qiáng)植物的抗冷力，二是通過傳遞低溫信息誘導(dǎo)抗冷基因的表達(dá)以提高植物的抗冷力[8-10]。

可溶性糖是一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其在植物體內(nèi)積累有利于植物抗冷性的提高，對適應(yīng)低溫逆境起著重要的調(diào)節(jié)作用，可作為抗冷性的鑒定指標(biāo)[11]。可溶性糖主要由果糖，蔗糖和葡萄糖組成，這些糖類物質(zhì)在體內(nèi)的轉(zhuǎn)換積累量與代謝相關(guān)酶的活性有關(guān)。而參與糖代謝的關(guān)鍵酶有轉(zhuǎn)化酶(酸性轉(zhuǎn)化酶AI和中性轉(zhuǎn)化酶NI)，蔗糖合成酶(SS)及蔗糖磷酸合成酶(SPS)[12]。

葡萄是具有優(yōu)良食用品質(zhì)和釀酒特性的多年生藤本落葉果樹，其栽培面積和產(chǎn)量長期位居世界水果生產(chǎn)首位[13]。我國的釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅速，其中西北地區(qū)的釀酒葡萄種植面積逐年增加，但該地區(qū)的春冷和冬寒對葡萄生長造成嚴(yán)重傷害。如西北地區(qū)的釀酒葡萄主載品種赤霞珠抗寒性差，通常采用冬季下架埋土, 春季出土的越冬方式，費(fèi)時費(fèi)工。因此低溫已上升為影響西北地區(qū)葡萄產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的瓶頸問題。目前，有關(guān)低溫條件下ABA和Ca2+對釀酒葡萄蔗糖代謝影響的研究尚未見報(bào)道。本研究以釀酒葡萄赤霞珠幼苗為材料，在低溫及室溫恢復(fù)條件下測定釀酒葡萄幼苗的蔗糖，果糖，葡萄糖，淀粉含量及SPS，SS，NI和AI的活性，探討低溫條件下外源ABA和Ca2+與釀酒葡萄蔗糖代謝的關(guān)系，旨在為ABA和Ca2+調(diào)控釀酒葡萄蔗糖代謝應(yīng)答低溫的作用機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料處理

將生長健壯的赤霞珠莖段接種在GS培養(yǎng)基上，待長至10 cm左右時，繼代接種于不同濃度ABA(1，2，5 mg·L-1)和CaCl2(5，15 mmol·L-1)的去Ca2+的GS培養(yǎng)基上，置于光照強(qiáng)度200 μmol·m-2·s-1，光照時數(shù)16 h/d的光照培養(yǎng)箱中。待長至5～6片葉時，分為兩種處理?xiàng)l件：5℃低溫處理24 h(低溫處理，5℃)；5℃低溫處理24 h后25℃室溫恢復(fù)24 h(低溫恢復(fù)處理，5℃/25℃)，分別測定幼苗可溶性糖含量及蔗糖代謝酶的活性變化。對照為培養(yǎng)基中不加ABA和CaCl2生長的赤霞珠幼苗，培養(yǎng)條件同前。每個處理3個重復(fù)，每個重復(fù)6株幼苗。

1.2 試驗(yàn)方法

本研究測定了反映赤霞珠抗寒性的可溶性糖及蔗糖代謝關(guān)鍵酶活性等生理指標(biāo)。蔗糖，葡萄糖，果糖含量的測定均參照蔡武成等的試驗(yàn)方法[14]，SS活性測定參照Douglas[15]和Tsai-Mei[16]的方法，SPS活性測定參照Wardlaw[17]和Yu[18]的方法，AI和NI活性測定參照Nielsen[19]的試驗(yàn)方法，淀粉含量的測定選用碘顯色法[20]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 16.0等分析軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源ABA對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗可溶性糖含量的影響

對照植株的蔗糖，葡萄糖和果糖含量在5℃/25℃處理?xiàng)l件下較5℃分別增加了44.01%，208.87%和62.99%。在5℃低溫條件下，5 mg·L-1ABA處理較1 mg·L-1和2 mg·L-1ABA處理，植株內(nèi)蔗糖含量顯著增加了64.79%和45.90%(圖1A)，葡萄糖含量則顯著增加了147.90%和103.26%(圖1B)，果糖含量顯著增加了59.32%和46.87%(圖1C)。此外，除果糖外，蔗糖和葡萄糖含量經(jīng)ABA處理后較對照均顯著增加。

注：不同處理不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Different treatments with the different letters mean significant difference by Duncan's test atP<0.05. The same as below.

圖1 不同濃度ABA對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗可溶性糖含量的影響

Fig.1 Influence of soluble sugar contents on Cabernet sauvignon plantlet under low-temperature and low-temperature-recovery with different ABA concentrations

在5℃/25℃處理下，2 mg·L-1和5 mg·L-1ABA處理較1 mg/LABA處理蔗糖含量顯著增加，增幅分別為222.61%和244.15%(圖1A)，葡萄糖含量則顯著增加了41.35%和76.88%(圖1B)，果糖含量顯著增加了191.57%和200.99%(圖1C)。此外，三種可溶性糖含量經(jīng)1 mg·L-1和2 mg·L-1ABA處理后較對照顯著降低，而在5 mg·L-1ABA處理下除葡萄糖外二者無顯著差異。

總體而言，赤霞珠植株在兩種處理?xiàng)l件下，蔗糖，果糖和葡萄糖均呈現(xiàn)一致的變化趨勢(圖1)。說明外源ABA的加入可以顯著提高低溫條件下赤霞珠幼苗內(nèi)蔗糖，果糖和葡萄糖含量，而對低溫恢復(fù)條件下上述指標(biāo)無顯著影響。

2.2 外源Ca2+對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗各種糖含量的影響

對照植株在5℃/25℃處理下蔗糖，葡萄糖和果糖含量均增加，其含量分別增加了45.43%，182.62%和61.78%。5℃低溫條件下，5 mmol·L-1CaCl2處理蔗糖含量較對照有所降低，但15 mmol·L-1較5 mmol·L-1CaCl2處理蔗糖含量增加了155.22%(圖2A)，差異顯著，而葡萄糖和果糖含量的變化相似，隨CaCl2濃度的增加而增加，15 mmol·L-1CaCl2處理和5 mmol·L-1CaCl2處理葡萄糖含量較對照增幅為123.58%和29.27%(圖2B)，果糖含量較對照增幅分別為25.89%和8.72%(圖2C)。

圖2 外源CaCl2對低溫及恢復(fù)下赤霞珠幼苗各種糖含量的影響

Fig.2 Influence of soluble sugar contents of Cabernet sauvignon plantlet under low-temperature and low-temperature-recovery with different CaCl2concentrations

5℃/25℃條件下15 mmol·L-1CaCl2處理較5 mmol·L-1CaCl2處理蔗糖含量增幅為70.57%(圖2A)，葡萄糖含量增幅為221.35%(圖2B)，果糖含量增加154.10%，比對照增加28.67%(圖2C)，但5 mmol·L-1CaCl2處理較對照蔗糖，葡萄糖，果糖含量均有所降低(圖2)。

綜上所述，高濃度CaCl2(15 mmol·L-1)處理后，可以顯著提高低溫及低溫恢復(fù)條件下赤霞珠幼苗枝條內(nèi)葡萄糖和果糖含量，從而增強(qiáng)赤霞珠幼苗抗寒性。

2.3 外源ABA和Ca2+對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗淀粉含量的影響

在ABA和Ca2+處理下，對照植株5℃/25℃條件下淀粉含量較5℃低溫處理顯著增加，增幅分別為153.45%和145.88%。5℃條件下，2 mg·L-1和5 mg·L-1ABA處理比1 mg·L-1ABA處理增加了126.53%和149.49%，但差異不顯著(P>0.05)；5℃/25℃條件下，5 mg·L-1ABA處理比1 mg·L-1和2 mg·L-1ABA處理幼苗淀粉含量分別增加了345.98%和224.69%，差異顯著(P<0.05)，但均低于對照(圖3A)。在不同CaCl2處理?xiàng)l件下，5℃及5℃/25℃條件下淀粉含量變化趨勢相同，隨著培養(yǎng)基中CaCl2濃度的增加植株淀粉含量增加，15 mmol·L-1CaCl2處理較對照淀粉含量分別增加了210.47%和211.05%，較對照均達(dá)顯著水平(P<0.05)(圖3B)。

圖3 外源ABA和CaCl2對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗淀粉含量的影響

Fig.3 Influence of starch contents of Cabernet sauvignon plantlet under low-temperature and low-temperature-recovery in different ABA and CaCl2concentrations

2.4 外源ABA對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

AI，NI，SS和SPS活性隨著ABA濃度的升高而升高，當(dāng)ABA濃度達(dá)到5 mg·L-1時蔗糖代謝相關(guān)酶AI，NI，SS和SPS活性達(dá)到最大(圖4)。5℃處理下，對照植株較低溫恢復(fù)處理，NI活性顯著升高，增幅為182.11%(圖4B)，AI活性在ABA為5 mg·L-1時較1 mg·L-1和2 mg·L-1分別增加30.61%和24.27%(圖4A)，NI活性增加565.79%和353.13%(圖4B)。

5℃/25℃條件下AI活性較低溫條件下升高，升高幅度在7.65%～72.27%，1 mg·L-1ABA處理較對照差異不顯著，2 mg·L-1和5 mg·L-1ABA較1 mg·L-1ABA處理AI活性增幅為37.93%和109.02%(圖4A)。而在ABA低濃度時5℃/25℃條件下NI活性低于5℃而在ABA高濃度下高于5℃。在不同ABA濃度下5℃/25℃處理NI活性的變化與5℃低溫條件呈相同趨勢，5 mg·L-1ABA處理比1 mg·L-1和2 mg·L-1ABA處理的增幅分別為698.39%和300.04%(圖4B)。

SS活性在5℃/25℃條件下低于低溫條件，但均高于對照，特別是5 mg·L-1ABA處理后，兩種條件下SS活性顯著增加，分別高達(dá)蔗糖55.09 mg·g-1·h-1和44.13 mg·g-1·h-1FW，比對照增加了2 291.32%和1 569.06%(圖4C)。

5℃低溫和5℃/25℃兩種條件下，對照，1 mg·L-1和2 mg·L-1ABA處理間植株SPS活性變化均無顯著差異。但經(jīng)5 mg·L-1ABA處理后，兩種條件下SPS活性顯著增加，分別高達(dá)蔗糖38.77 mg·g-1·h-1和35.54 mg·g-1·h-1FW，比對照增加了1 523.02%和1 336.70%(圖4D)。

圖4 外源ABA對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

Fig.4 Influence of the activities of sucrose metabolism enzymes in Cabernet sauvignon plantlet under low-temperature and low-temperature-recovery at different ABA concentrations

2.5 外源Ca2+對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

對照植株在5℃/25℃處理比5℃低溫處理AI和SS活性分別增加了43.96%和36.93%，而NI和SPS活性降低，降低幅度分別為62.39%和8.75%。5℃處理下，隨著CaCl2濃度的升高，AI的活性增強(qiáng)，各處理間差異顯著，15 mmol·L-1CaCl2處理較對照AI活性增加了26.42%。5℃/25℃條件下，15 mmol·L-1CaCl2處理比對照AI活性增加了20.38%，但5 mmol·L-1較對照減少，差異顯著(圖5A)。

NI，SS和SPS活性在低溫及5℃/25℃條件下變化趨勢一致，NI，SS呈現(xiàn)先降后升趨勢，SPS活性則隨CaCl2濃度的不斷升高而增加(圖5B，C，D)。CaCl2濃度的升高顯著影響NI和SS活性的變化，5 mmol·L-1CaCl2處理均使NI和SS的活性較對照有所降低，而15 mmol·L-1CaCl2處理后，兩種條件下NI和SS活性顯著增加，較對照NI活性分別增加30.75%和58.3%，而SS活性分別增加111.63%和14.14%(圖5B，C)。但5℃低溫條件下SPS活性變化差異不顯著，而5℃/25℃條件下，5 mmol·L-1CaCl2和15 mmol·L-1CaCl2處理較對照SPS活性顯著增加，分別高達(dá)蔗糖2.747 mg·g-1·h-1和3.729 mg·g-1·h-1FW，比對照增加了22.58%和66.39%(圖5D)。

3 討 論

3.1 外源ABA和CaCl2對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗各種糖和淀粉含量的影響

ABA在適應(yīng)環(huán)境變化如低溫及其它脅迫響應(yīng)中發(fā)揮主要作用[21-22]。Ca2+作為偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理反應(yīng)的第二信使，具有調(diào)節(jié)植物細(xì)胞對低溫逆境反應(yīng)和適應(yīng)性的重要作用[23]。有研究探討茶樹葉片對低溫適應(yīng)性反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)，一定濃度的外源ABA能夠提高葉片內(nèi)可溶性糖的含量，從而增強(qiáng)其抗寒性[24]。此外在低溫脅迫下，50 μM和15 μM ABA處理能夠顯著提高黃瓜幼苗水蘇糖，棉籽糖和蔗糖的含量。本研究顯示，赤霞珠幼苗在5℃低溫條件下，隨著外源ABA和CaCl2濃度的逐漸升高，植株內(nèi)蔗糖，果糖，葡萄糖含量均不斷增加，說明一定濃度的外源ABA和CaCl2促進(jìn)了滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)蔗糖，果糖和葡萄糖的積累，提高了赤霞珠的抗冷性，同時在5 mg·L-1ABA或15 mmol·L-1CaCl2濃度處理下葡萄植株內(nèi)糖含量積累至最高水平。

圖5 外源Ca2+對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

Fig.5 Influence of sucrose metabolism enzyme activities of Cabernet sauvignon plantlet under low-temperature and low-temperature-recovery in different CaCl2concentrations

研究發(fā)現(xiàn)，低溫及恢復(fù)培養(yǎng)對番茄的光合作用和蔗糖代謝具有一定影響，其中淀粉，果糖，葡萄糖，蔗糖和總糖的含量顯著增加[25]。本研究在低溫恢復(fù)條件下，ABA或CaCl2作用下的蔗糖含量均低于低溫條件，說明在低溫恢復(fù)過程中，呼吸作用增強(qiáng)，有更多的蔗糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖；而在高濃度的ABA或CaCl2處理下，淀粉，葡萄糖和果糖含量均高于低溫，說明ABA或CaCl2在低溫處理下糖含量的積累并未對恢復(fù)培養(yǎng)階段產(chǎn)生反饋抑制。表明外源ABA和CaCl2促進(jìn)了低溫條件下蔗糖，果糖及葡萄糖的積累，對釀酒葡萄赤霞珠幼苗的抗寒性具有一定調(diào)控作用。本研究還發(fā)現(xiàn)，無外源激素處理的赤霞珠植株在低溫恢復(fù)條件下，淀粉，蔗糖，葡萄糖和果糖含量均高于低溫條件，說明低溫恢復(fù)過程中光合作用增強(qiáng)，促進(jìn)糖分的積累及淀粉的合成。

3.2 外源ABA和CaCl2對低溫及低溫恢復(fù)下赤霞珠幼苗蔗糖代謝關(guān)鍵酶活性的影響

研究表明，短期夜間低溫會使番茄體內(nèi)果糖和葡萄糖含量升高，酸性轉(zhuǎn)化酶和中性轉(zhuǎn)化酶的活性降低，蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的活性增加，增加番茄果實(shí)內(nèi)蔗糖的積累[26-27]。此外，高羊茅植株經(jīng)過低溫鍛煉后，蔗糖含量急劇上升，莖基的蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的活性則成倍提高[28]。而外源ABA和Ca2+也促進(jìn)低溫條件下植株體內(nèi)酶活性的變化，研究表明高濃度的ABA能夠提高瓜爾豆種子中酸性轉(zhuǎn)化酶，中性轉(zhuǎn)化酶，蔗糖合成酶，蔗糖磷酸合成酶的活性[29]。向體外培養(yǎng)1 d的玉米小苗的培養(yǎng)基中加入ABA后發(fā)現(xiàn)，1 h后根中液泡轉(zhuǎn)化酶活性增強(qiáng)，4 h后達(dá)到最高；2 h后在葉片中增強(qiáng)，8 h后達(dá)到最高。在擬南芥中，外源ABA促進(jìn)了肌醇半乳糖苷酶l和2基因的表達(dá)[30]。在玉米中，外源ABA促進(jìn)了蔗糖磷酸合成酶活性的提高[31]。外源Ca2+能夠明顯提高葡萄幼苗在低溫鍛煉期間莖和根中SOD及POD活性，降低MDA含量，減輕質(zhì)膜的膜脂過氧化程度，提高幼苗抗寒性[32-33]。目前有關(guān)外源Ca2+對低溫下蔗糖代謝關(guān)鍵酶活性影響的研究鮮少報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著外源ABA和CaCl2濃度的逐漸升高，赤霞珠幼苗植株酸性轉(zhuǎn)化酶，堿性轉(zhuǎn)化酶，蔗糖磷酸合成酶及蔗糖合成酶活性的變化趨勢一致，均表現(xiàn)出隨著ABA濃度的增加，蔗糖代謝相關(guān)酶活性有逐漸升高的趨勢，同時在5 mg·L-1ABA和15 mmol·L-1CaCl2處理下4種蔗糖代謝關(guān)鍵酶活性顯著提高，但ABA作用顯著高于CaCl2。且在5 mg·L-1ABA處理下4種蔗糖代謝相關(guān)酶較1 mg·L-1ABA時活性增加順序?yàn)椋篠PS>SS>NI>AI。而本研究表明ABA促進(jìn)了各種糖含量的積累，說明外源ABA通過提高4種蔗糖代謝相關(guān)酶活性來促進(jìn)糖的積累方面起作用，也說明外源ABA促進(jìn)蔗糖積累的同時也促進(jìn)了蔗糖的分解，但積累大于分解。而蔗糖代謝相關(guān)酶活性的提高促進(jìn)了糖的積累，減少低溫對葡萄幼苗的傷害。綜上，外源ABA和Ca2+在低溫信號傳導(dǎo)和增強(qiáng)植物抵抗低溫方面發(fā)揮了積極的作用，適當(dāng)施加外源ABA和Ca2+可以在一定程度上提高釀酒葡萄的抗冷性，研究結(jié)果也為后續(xù)探討釀酒葡萄Ca2+誘導(dǎo)抗寒性信號產(chǎn)生，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等調(diào)控機(jī)理奠定研究基礎(chǔ)。

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Effects of exogenous ABA and Ca2+on sucrose metabolism in grape (VitisviniferaL.) seedlings under low temperature treatment and recovery

JIANG Han-yu1, WANG Wang-tian1, LEI Tian-xiang2, HE Bai-jun3, ZHANG Jin-lin4

(1.CollegeofLifeScienceandTechnology,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China; 2.NorthwestPlateauInstituteofBiology,ChineseAcademyofScience,Xining,Qinghai810008,China; 3.GansuZixuanWineCo.,Ltd.,Jiayuguan,Gansu735100,China; 4.CollegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,LanzhouUniversity,Lanzhou,Gansu730020,China)

In order to figure out the responsing mechanisms of exogenous abscisic acid (ABA) and Ca2+on sucrose metabolism and key enzymes under low temperature, we measured the contents of sucrose, glucose, fructose and starch, the activities of sucrose-phosphate synthase (SPS), sucrose synthase (SS), acid invertase (AI) and neutral invertase (NI) in Cabernets (VitisviniferaL.) leaves at 5℃ and recovery at 25℃ treatment. The results showed with the increase in concentrations of ABA or Ca2+, the contents of sucrose, glucose, fructose and starch were increased significantly, and they were at the maximums when the concentrations of ABA or Ca2+were 5 mg·L-1or 15 mmol·L-1, resulting in increases of 67.88%, 21.8%, 213.77%, 7.04%, 51.38%, 2.35%, 8.84%, and 31.81%, or 72.81%, 35.37%, 123.57%, 36.44%, 25.90%, 28.67%, 210.56%, and 210.90%, respectively; The activities of acid invertase (AI), neutral invertase (NI), sucrose-phosphate synthase (SPS) and sucrose synthase (SS) were also increased markedly by 64.10%, 125.00%, 193.29%, 756.31%, 2 291.51%, 1 569.31%, 1 523.13%, and 1 336.77%, or 26.42%, 20.38%, 30.75%, 58.30%, 111.63%, 14.14%, 14.32%, and 66.39%, respectively. Our results provided evidence that exogenous ABA or Ca2+may impose damages to grape seedlings caused by low temperature. Key components of the response are: enhanced the activities of AI, NI, SS and SPS, increased soluble sugar level in leaves, promoting cold resistance ability for seedling.

VitisviniferaL.; ABA; Ca2+; Low temperature; Sucrose metabolism

1000-7601(2017)02-0127-07

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.02.20

2015-09-27基金項(xiàng)目：國家自然基金(31560552)；甘肅省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究及應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目(GNSW-2014-12，GNSW-2010-16)；甘肅省自然基金項(xiàng)目(506RJZA011)

姜寒玉(1980—)，女，博士，講師，主要從事作物逆境分子生物學(xué)研究。 E-mail:jianghy@gsau.edu.cn。

共同第一作者：王旺田(1975—)，男，博士，副教授，主要從事作物逆境分子生物學(xué)研究。 E-mail: wangw@gsau.edu.cn。

S601

A