糖信号调控康乃馨切花衰老反应的机制研究

虽然国内外对可溶性糖在切花花瓣衰老中的作用进行了大量研究，但多从呼吸基质和能源物质的角度进行，对于糖的其他生理作用甚少涉及。近年来大量研究证实，糖不仅是植物生长的能量物质和结构物质，而且跟植物激素一样，可在信号转导途径中作为初级信使参与调控植物的生长发育、开花结实、逆境适应等生理反应。本项目拟从糖信号的角度，以康乃馨切花为材料，探讨己糖和己糖类似物能否激发康乃馨花瓣类似的糖信号基因的表达，能否起到类似的调控花瓣衰老的效果；探讨阻断糖信号的处理能否相应地阻断糖信号转导途径及解除糖对花瓣衰老的调控作用；然后结合乙烯调控处理，进一步探讨糖信号与乙烯信号的相互关系，从而明确糖信号在花瓣衰老反应中的调控机制，为探讨鲜切花采后贮运保鲜技术和研发新型切花保鲜剂提供科学依据。本项目不但具有重要的理论价值，而且在应用上亦具有广阔前景。

1．香石竹切花衰老和糖信号相关基因的克隆：在香石竹花瓣中首次克隆了糖信号相关基因Hexokinase（DcHXK）、Enhanced response to ABA或Farnesyltransferase （DcERA）、Phospholipases D（DcPLD）和Senescence-associated gene（DcSAG）、HDAC19、HDAC6和WRKY6基因，并做了相应3’端扩增。并根据已知基因序列克隆了ACC Oxidase（DcACO）和ACC Synthase（DcACS）基因。.2．研究了葡萄糖处理对香石竹切花衰老的影响：用葡萄糖和 STS脉冲处理香石竹切花16 h，然后用蒸馏水瓶插，发现葡萄糖和STS均延长了香石竹花瓣的衰老反应。外源葡萄糖与STS一样，也能抑制衰老相关基因的上调表达，延缓切花的衰老。葡萄糖处理促进了香石竹花瓣HXK基因的表达，同时诱导了糖信号Marker基因的上调表达。.3．研究了己糖类似物处理对香石竹切花衰老的影响：可被HXK磷酸化的糖类似物甘露糖和2-脱氧葡萄糖溶液脉冲处理，与葡萄糖处理效果类似，而不可磷酸化的糖类似物3-O-甲基葡萄糖却无响应生理反应。由于糖类似物不能进入代谢途径、不能产生ATP，但能产生与葡萄糖类似的效果，说明外源糖不仅仅是作为能源物质而且还可能作为信号物质调控香石竹切花的衰老，并且推测HXK可能是糖信号的感受器。.4．为了进一步探讨HXK是否为糖信号的感应器，本项目研究了HXK抑制剂结合葡萄糖处理对香石竹切花衰老的影响：在葡萄糖溶液中添加HXK抑制剂N-乙酰氨基葡萄糖进行脉冲处理后，发现N-乙酰氨基葡萄糖可抵消葡萄糖处理的效果，表明HXK参与香石竹切花花瓣的糖感受过程，HXK抑制剂N-乙酰氨基葡萄糖能够阻断糖信号，同时相应地阻断依赖HXK的糖信号转导途径。.5. 此外，本项目还从表观遗传学角度探讨了香石竹花瓣的衰老反应，采用HDAC酶抑制剂丁酸钠脉冲处理切花，发现丁酸钠促进了香石竹切花花瓣的开放，维持香石竹花瓣的最大开放程度。丁酸钠处理抑制了香石竹切花花瓣HDAC19和HDAC6基因表达，促进了 WRKY6基因的表达。乙烯处理促进了HDAC19基因表达而1-MCP处理的花则由弱变强；乙烯处理促进了WRKY6基因表达，而1-MCP处理则相反。