根际CO2富集对网纹甜瓜果实糖积累及代谢的影响

为探究根际CO2富集对甜瓜果实糖积累及代谢的影响机制,以网纹甜瓜中蜜1号为试材,利用气雾法根际CO2自动控制系统,研究了网纹甜瓜果实发育过程中不同根际CO2浓度(370,2000,3000,4000,5000μL?L-1)富集对果实糖积累、糖代谢关键酶活性及其基因相对表达量的影响.其中,370μL?L-1(CK1)和2000μL?L-1(CK2)CO2浓度分别作为模拟大气和根际土壤中CO2浓度,3000、4000和5000μL?L-1 CO2浓度作为高CO2富集处理.结果表明,根际高CO2处理20d后,甜瓜果实中可溶性糖及蔗糖含量开始显著下降,而果糖和葡萄糖含量变化不显著.3000μL?L-1 CO2处理25 d时,蔗糖含量比CK1降低了43％,且CO2浓度越高,降低幅度越大.果实中酸性转化酶(AI,acid invertase activity)、中性转化酶(NI,neutral invertase activity)、蔗糖磷酸合成酶(SPS,sucrose phosphate synthase activity)及蔗糖合成酶(SS,sucrose synthase activity)活性均随根际CO2浓度升高而减弱,在处理初期(10～15d),随着果实的发育AI和NI活性逐渐增加,处理15d后开始下降.其中,根际3000μL?L-1 CO2处理15d时AI和NI活性分别比CK1显著降低了16％和14％;SPS活性在根际高CO2处理前期差异不显著,处理30d时显著降低,比CK1降低了15％;SS合成和分解方向活性分别在处理25d和30 d时开始显著下降.此外,酸性转化酶基因(CmS-A IV 1)表达量在处理初期(10～15d)显著降低,处理20d后差异不显著,其中,根际3000μL?L-1 CO2处理15 d时CmS-A IV 1的表达量比CK1降低了14％.蔗糖磷酸合成酶基因(Cm-SPS1)和蔗糖合成酶基因(Cm-SS1)的表达量在根际高CO2处理30d后受到显著抑制,随着处理时间的延长,差异逐渐变大.说明在网纹甜瓜果实发育期间,根际CO2长期富集会导致果实中蔗糖代谢关键酶基因的相对表达量受到抑制,进而影响了糖代谢相关酶的活性,导致果实糖积累量下降,最终降低了果实的品质.