甜菜（Beta vulgaris L.）块根和含糖率增长与蔗糖代谢酶的关系及其营养调控的生理基础与实践

【摘要】甜菜是以收获块根并从中榨取糖分的经济作物,主要种植于我国的新疆、内蒙古和黑龙江等北方地区,其中内蒙古是我国甜菜第二大产区,进一步提高甜菜产量和含糖率,对我国甜菜生产及其制糖产业发展、增加农民收益具有重要意义。本文利用比较生理学方法,研究了国内外甜菜品种生育过程中块根与含糖率增长差异及其相互关系,蔗糖代谢酶活性和基因表达在根重和含糖增长中的作用,营养元素对块根重量和含糖增长的影响与营养调控实践,其目的在于阐明甜菜块根根重与含糖增长的关系,找出产糖量最大化的指标,从甜菜蔗糖代谢酶和营养代谢方面阐明其对根重和含糖增长的作用,为甜菜开展生理选种和合理栽培促进甜菜生产增产增糖提供理论基础和实践依据。取得的研究结果如下：1.比较国内外甜菜品种块根和含糖率的增长规律的差异,供试国外品种较国内品种产量高5.00-14.13%,含糖率低于国内品种0.75-1.66度。生育早期块根生长较快,后期增长量较大以及糖分积累速度较慢,造成国外品种产量虽较高而含糖率较低；国内品种生育早期块根生长较慢,后期增长量较小以及糖分积累速度较快,造成产量较低而含糖率较高。2.甜菜生育期根重与含糖率的增长关系符合Logistic曲线方程,基本特点是随着块根的增长,而含糖率也提高,但开始增长较慢,在叶丛快速生长期至块根及糖分增长期迅速增长,之后增长缓慢。甜菜不同生育期根重和含糖率相关性表现为：苗期含糖率的高低与根重的关系不大；叶丛快速生长期、块根与糖分增长期根、糖分积累期当根重分别超过390.63g/株、939.95g/株、1056.76g/株时,含糖率会随着根重的增加而显著下降。3.甜菜不同生育时期、不同部位的蔗糖代谢相关酶对其根重和含糖增长发挥着作用。磷酸蔗糖合成酶SPS(sucrosephosphatesynthase)活性与含糖率呈显著正相关；在根中蔗糖合成酶SS(sucrosesynthase)合成方向,其活性与含糖率成正相关关系；SS分解方向的酶活性低于合成方向；转化酶在根中相对活性较低,在叶片中转化酶和SS分解方向的活性明显高于SPS和SS合成方向活性。由叶丛快速生长期、块根及糖分增长期到收获期,根中含糖率随着生育进程提高的过程中,伴随着SPS活性逐渐增强。qPCR检测蔗糖代谢酶基因表达结果显示,SPS基因根中表达量与SPS活性呈正相关关系。SS在根中以合成方向为主,是一种表达量相对较高的酶,与含糖率呈正相关。转化酶基因在根中的表达量较低,而且在根中的活性也很低；在叶柄中转化酶的表达量非常低,远远低于叶片中的表达量,但其活性却与叶片中相近,故转化酶活性在叶柄中高是由酶蛋白磷酸化修饰调控所致或由叶片转运而来,而且转化酶基因在根重较大、含糖率较低的组合中表达量较高。4.通过双尾分析根重、含糖率与其根中营养成分的关系表明,甜菜收获期根重与根中的钠素和钾素含量呈正相关；含糖率与根中的磷素、锰素、硼素和铜素的含量有正相关,与氮素、钾素和钠素呈负相关。镁素可提高根中和叶片中SPS活性,铁素可增加叶片中SPS活性。5.氮、磷、钾、铜、锰、镁和锌在苗期含量最高,铁素在块根及糖分增长期含量最高；甜菜对各种营养成分吸收性能最强的时期在叶丛快速生长期。每生产1吨甜菜需氮素2.69kg、磷素0.77kg、钾素4.06kg,其磷、氮、钾比值为1：3.50：5.30；需铁素377.76g,铜素2.11g、锰素14.42g、镁素884.05g、锌素5.16g；每形成1kg糖需氮素15.73g、磷素4.48g、钾素23.78g、铁素2.20g、铜素12.34mg、锰素84.00mg、镁素5.16g、锌素32.83mg。6.根据甜菜营养吸收特点研究结果进行了营养调控验证。①根据每吨甜菜需吸收N、P、K量进行施肥,结果比对照产量高16.10%和含糖高0.93度。②叶丛快速生长期以叶面喷施0.5%KH2PO4+ZnSO4或KH2PO4+MgSO4,结果比对照增产8.88-9.30%、含糖率提高0.51-0.55度、增加产糖量12.53-13.25%；块根及糖分增长期以喷施0.5%KH2PO4+NaB4O7或KH2PO4+MnSO4,结果增产5.89-6.90%、含糖率提高0.85-1.04度、增加产糖量12.31-12.39%。
【作者】邵科；
【导师】张少英；
【作者基本信息】内蒙古农业大学，植物学，2014，博士
【关键词】甜菜；根重；含糖率；蔗糖代谢酶；基因表达；营养元素；调控；

【参考文献】
[1]王永社.电弧炉及其电极调节系统的自适应控制研究[D].西安理工大学,电路与系统,2004,硕士.
[2]李磊.减缩防裂高性能混凝土外加剂的试验研究[D].北京交通大学,防灾减灾与防护工程,2013,硕士.
[3]良梓,任哲坡,吴晓军.DTN中基于时间因素的拥塞感知路由算法[J].计算机工程与应用.
[4]王玙.复杂网络社团检测算法及其应用研究[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2014,博士.
[5]葛立国.一体化学校人力资源管理个案研究[D].东北师范大学,教育,2012,硕士.
[6]陈红.汤亭亭的《女勇士》和黄哲伦的《新移民》之间的艺术共性[D].内蒙古大学,英语语言文学,2014,硕士.
[7]梁冬超.实验与数值混合法研究植物短纤维复合材料的断裂与增韧行为[D].天津大学,固体力学,2013,硕士.
[8]岳著风.基于三维荧光光谱的有机物检测方法研究[D].北京化工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[9]陈众源.CRM在中小企业中实施策略及方法研究[D].吉林大学,2004.
[10]董永博.青霉素菌渣厌氧发酵制取沼气工艺研究[D].哈尔滨工业大学,环境科学与工程,2014,硕士.
[11]郝小军.核壳结构的染料纳米颗粒的制备、表面功能化及生物成像应用[D].苏州大学,2014.
[12]付操.A公司制造执行系统实施应用研究[D].华南理工大学,物流工程,2012,硕士.
[13]庞博.沈阳市环境技术政策研究[D].东北大学,行政管理,2010,硕士.
[14]王冲,周克生.无线AP的电磁辐射强度研究[J].电子测量技术,2014,10:16-19.
[15]王颖.唐代花鸟纹铜镜的考古学研究[D].西北大学,考古学及博物馆学,2014,硕士.
[16]杨萍.论金融衍生产品及风险规避[D].对外经济贸易大学,金融学,2004,硕士.
[17]杜颖.图示理论对初中英语教学的影响研究[D].河北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[18]王少星.改良术式治疗部分后蹄铁型肛周脓肿的临床疗效观察[D].成都中医药大学,中医外科,2012,硕士.
[19]康永亮.我国农村土地流转金融支持研究[D].首都经济贸易大学,金融学,2014,硕士.
[20]李利锋.3-二氟甲基-1-甲基-1H-吡唑-4-羧酸的合成工艺研究[D].湖南师范大学,应用化学,2014,硕士.
[21]刘馨.疏肝化痰消癖散与乳块消片治疗肝郁气滞型乳腺增生症的疗效对比[D].北京中医药大学,中西医结合外科学,2013,硕士.
[22]迟锐.关于Davenport常数的零和问题[D].大连理工大学,计算数学,2004,硕士.
[23]贾伟.翻译与现代汉语中的欧化语法[D].曲阜师范大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[24]曾慧,邓小明,赵训坡,胡占义.基于线对应的单应矩阵估计及其在视觉测量中的应用[J].自动化学报,2007,05:449-455.
[25]潘红梅.牦牛CAPN3基因克隆、多态性及胴体和肉质性状关联分析[D].甘肃农业大学,动物遗传育种与繁殖,2013,硕士.
[26]管政.CRM的“钱”途[N].计算机世界,2002-12-09D12.
[27]强小利.图顶点着色DNA计算模型及实验研究[D].华中科技大学,2008.
[28]马方芳.SYP-9080对柑橘始叶螨及胡瓜新小绥螨亚致死效应研究[D].西南大学,农业昆虫与害虫防治,2014,硕士.
[29]刘洪抵.中国医疗保险制度改革问题与对策研究[D].大连理工大学,工商管理,2003,硕士.
[30]严小琼.热带假丝酵母高产木糖醇代谢工程菌的构建[D].广西师范大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[31]孙泽萍.成都市出境断面“双流县黄龙溪”水质变化规律研究[D].西南交通大学,环境工程,2013,硕士.
[32]邵程平.“新农保”试点地区财政支出困境及解决路径[D].华中师范大学,行政管理（专业学位）,2012,硕士.
[33]沈丽莲.附子理中汤治疗脾胃虚寒证Hp感染临床观察[D].福建中医药大学,中医内科学（专业学位）,2013,硕士.
[34]蔡希源,韩文功,于静,石林光.罗家地区高密度三维地震勘探实例[J].石油地球物理勘探,2011,02:182-186+156.
[35]夏保华.在役实腹式圬工拱桥承载能力评估[D].华中科技大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[36]任真.石墨烯基硒和碲纳米复合物的制备及电化学发光分析[D].安徽大学,分析化学,2013,硕士.
[37]黄永涛.海南霸王岭热带低地雨林不同演替阶段土壤理化性质比较[D].西南大学,自然地理学,2013,硕士.
[38]张敬.高中日记体作文教学研究[D].山东师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[39]王鹏.农业科研事业单位财务管理中问题研究[D].中国农业科学院,农村与区域发展（专业学位）,2012,硕士.
[40]薛静.常州：布局战略性新兴产业高地[N].经济参考报,2013-11-27004.
[41]魏国强.一类三次可积系统在三次扰动下的分支[D].福州大学,应用数学,2003,硕士.
[42]彭梅.明早期官式建筑彩画研究[D].北方工业大学,设计艺术学,2013,硕士.
[43]向海华.数据库技术发展综述[J].现代情报,2003,12:31-33.
[44]沈洪垒.地震数据采集中的模拟与处理技术研究[D].浙江大学,地球探测与信息技术,2014,博士.
[45]孙明玮.21世纪对精确打击弹药制导技术的需求[J].飞航导弹.2006(02)
[46]赵德生.基于和谐管理理论的90后大学生管理模式研究[D].长春师范大学,思想政治教育,2013,硕士.
[47]尹维召.CO_2硬化水玻璃旧砂再生回用的研究[D].郑州大学,材料工程（专业学位）,2013,硕士.
[48]代淑芬.前额皮层和后顶叶皮层神经元在识别记忆中的放电特征[D].首都师范大学,基础心理学,2013,硕士.
[49]王莹.安徽省终身教育立法研究[D].安徽大学,高等教育学,2014,硕士.
[50]王从彦.全球变化背景下森林凋落物分解的驱动动力学研究[D].南京大学,生物学,2011,博士.