氯化胆碱促进东方百合鳞茎淀粉积累的作用机制

Oriental lily is one of the most popular flowers in market. However, most bulbs are imported because domestic bulbs produce unqualified plants and flowers. The problem could be solved by improving starch contents which is the most important storage carbohydrate in bulbs. We found that choline chloride could improve starch accumulation in bulbs of oriental lily by promoting sucrose contents in leaves and bulbs. The main objective of this work is to clarify its internal mechanism: ①To define the positive effects of choline chloride on sucrose synthesis in leaves by testing ultrastructure, chlorophyll contents, chlorophyll fluorescence characteristics and photosynthetic indexes. ②To examine the distribution of photosynthetic assimilates by 14C isotope tracer technique. ③To confirm the response of starch metabolism enzymes to different sucrose concentrations by determining the transcriptional level and enzyme activities of starch-synthesizing enzymes (AGPase, SSS, GBSS, SBE) and amylase (α-amylase and β-amylase), respectively. The key encoding genes and their transcriptional expression of starch metabolism enzymes will be first revealed in this study. It would provide theoretical and practical foundation of domestic breeding,especially in solving quality problem by promoting bulb starch contents using choline chloride.

东方百合是国内外市场上最受欢迎的花卉之一，国产百合种球生产的植株多呈现茎秆瘦弱、开花品质不良等问题，因此优良种球大多依赖进口。淀粉是鳞茎最重要的贮藏性碳水化合物，淀粉含量的提高有助于解决以上问题。申请人前期研究证明氯化胆碱可以通过提高叶片和鳞茎蔗糖含量来促进东方百合鳞茎淀粉积累。本项目拟从三方面阐释氯化胆碱的作用机制：①结合叶片超微结构观察和光合作用指标检测，明确氯化胆碱促进光合作用提高叶片蔗糖含量的途径；②采用14C同位素示踪技术检测氯化胆碱是否促进了光合同化物向鳞茎的转运；③从生化和转录水平解析蔗糖含量提高对淀粉合成酶（AGPase、SSS、GBSS和SBE）和分解酶（α-淀粉酶和β-淀粉酶）的影响，明确与淀粉积累密切相关的代谢酶及其编码基因。本研究通过对氯化胆碱促进鳞茎淀粉积累的探索，将为解决国产百合种球繁育中的品质问题提供理论依据和实践参考。

东方百合是国内外市场上最受欢迎的花卉之一,国产百合种球生产的植株多呈 现茎秆瘦弱、开花品质不良等问题,因此优良种球大多依赖进口。淀粉是鳞茎最重要的贮藏性碳水化合物,淀粉含量的提高有助于解决以上问题。氯化胆碱是一种块茎膨大剂，它可以被植物的根、茎、叶吸收，并可在植株中传导。其生理作用包括抑制光呼吸，提高光合产物合成效率并促使更多产物向贮藏器官转移。但是相比于其他生长调节剂，氯化胆碱的应用效果和作用机制均鲜有报道。本研究从三个方面对其作用机制进行阐释：其一，氯化胆碱可以显著改善植株地上部分的生长，增加叶片数且延缓生长后期的叶片衰老，从而保证生长后期源叶中合成大量的蔗糖；其二，氯化胆碱可以调节叶片和鳞茎中蔗糖和淀粉代谢酶的活性及其基因表达量，如在营养生长期至盛花期间，处理可以显著提高鳞茎淀粉酶活性，促使鳞茎中更多的淀粉转化为单糖供应地上部分形态建成和生长所需；在盛花期之后，有效提高叶片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性从而合成大量蔗糖并向鳞茎转运，同时提高鳞茎中的转化酶和淀粉合成限速酶ADPG的活性，促进淀粉合成。因此氯化胆碱通过调节源库关系来达到增加淀粉积累的效果。本研究通过对氯化胆碱促进鳞茎淀粉积累的探索,将为解决国产百合种球繁育中的品质问题提供理论依据和实践参考。..和鳞茎的源库关系，提高地上源器官的光合产物产量并促进更多的光合产物向鳞茎库器官转运，同时提高库器官的转化能力，以此来增加鳞茎淀粉积累。其中起到关键作用的酶包括叶片蔗糖磷酸合成酶、鳞茎蔗糖酸性转化酶和鳞茎ADPG酶。氯化胆碱处理可以延缓叶片衰老，提高盛花期及之后生长时期的叶片蔗糖磷酸合成酶活性，促进叶片合成更多的蔗糖；同时，提高生长后期蔗糖酸性转化酶和ADPG酶的活性，使得更多转运到鳞茎的蔗糖得以分解之后合成淀粉。..可以通过提高叶片和鳞茎蔗糖含量来促进东方百合鳞茎淀粉积累。本项目拟从三方面阐释氯化胆碱 的作用机制:1结合叶片超微结构观察和光合作用指标检测,明确氯化胆碱促进光合作用提 高叶片蔗糖含量的途径;2采用14C同位素示踪技术检测氯化胆碱是否促进了光合同化物向 鳞茎的转运;3从生化和转录水平解析蔗糖含量提高对淀粉合成酶(AGPase、SSS、GBSS 和 SBE)和分解酶(α-淀粉酶和β-淀粉酶)的影响,明确与淀粉积累密切相关的代谢酶及其 编码基因。本研究通过对氯化胆碱促进鳞茎淀粉积累的探索,将