光合产物的运输和 与分配 植物生理 .ppt

用于荧光标记的染料具有对细胞无毒、化学惰性、量子产率高等特性。目前荧光染料多以游离的、酯化的或葡聚糖荧光探针形式存在，结合激光扫描共聚焦显微技术广泛应用于医学、微生物学、植物学的研究中，大大促进了同化物的韧皮部卸载以及物质在细胞间运输的研究。羧基荧光素( CF)是一个比较理想的共质体标记物，引入韧皮部不需要专门的设备，可以弱酸或酯类形式(CFDA) 装载 。 目前CF 广泛应用于根 、茎 、叶 、果实 、种子中。 6.4 新技术的应用 (1)共聚焦激光扫描显微镜（confocal laser scanning microscope）； (2)空种皮杯技术： A．用解剖刀将部分豆荚壳切除开一个“窗口” B．切除种子的一半（远离脐端） C．将另一半种子内的胚组织去除，仅留下种皮组织和母体相连部分，制成空种皮杯。 D．在空种皮杯内放入4%琼脂，收集空种皮中的分泌物。实验表明，短时间内，空种皮杯内韧皮部汁液的收集量与种子实际生长量相仿，借此用以研究同化物韧皮部卸出的机理和调节。 (3) 微注射法 (4) 用分子生物学技术将编码绿色荧光蛋白的基因导入病毒基因组内，它便可在病毒体内表达。当病毒侵入植物在韧皮部运输时，可发出荧光，用检测器检测荧光的运移实质可代表病毒蛋白在韧皮部中的运输。 目前的研究重点在于从分子水平上阐明运输机理，如各种糖运输体，氨基酸运输体等基因的鉴定、克隆及调控机制。但是由于方法的原因，人们对液泡的内向运输体、外向运输体以及细胞的外流机理都还缺乏了解。 最近一个较大的进展是建立了单细胞汁液的收集方法，使得人们能够确定单个细胞内的代谢物质并将代谢物与基因表达的水平相联系。 然而，还没有办法对代谢物的亚细胞分布提供信息。 韧皮部的其它功能 韧皮部可以运输内源大分子如韧皮蛋白, mRNA, small RNA,还可以运输外源大分子如类病毒,RNA病毒. 韧皮部除了作为运输通道,还是植物体的信息传递通道.如:成花素(florigen),块茎形成素(tuberigen), Nutrient signaling,叶片形态结构,病原菌防御等. 二. 同化物在库器官的转化 1. 蔗糖的代谢 1.1 降解代谢 （1）转化酶催化的反应 蔗糖 + H2O → 葡萄糖 + 果糖 根据催化反应所需的最适pH，可将转化酶进一步分成两种，一种称为酸性转化酶，最适pH4～5.5，主要分布在液泡和质外体细胞壁中。另一类转化酶称为碱性或中性转化酶，其最适pH7～8，主要分布于细胞质中。 （2）蔗糖合成酶催化的可逆反应 UDPG + 果糖 蔗糖 + UDP 该酶位于细胞质中，在分解蔗糖方向的Km值较高（30-150mmol.L-1）细胞中高的蔗糖浓度有利于反应向分解方向进行。 蔗糖进入库细胞后由哪一种酶催化降解，取决于植物的种类和库的特性，但二者并不相互排斥。例如甘蔗茎中蔗糖由酸性转化酶水解，而在番茄果实、小麦籽粒、马铃薯块茎中，蔗糖合成酶是主要的催化Suc降解的酶。 蔗糖降解后形成的葡萄糖和果糖需在激酶的作用下先经过磷酸化，形成G6P或G1P或F6P，然后再参与进一步的代谢。 1.2 合成代谢 以蔗糖为最终贮藏物的植物和器官，如甘蔗茎、甜菜块根等都能进行蔗糖的合成反应。在这些植物的库器官中运输来的蔗糖可通过“降解—再合成”的方式合成蔗糖，也就是说，由韧皮部运来的蔗糖在转化酶或蔗糖合成酶的作用下降解，然后，再在蔗糖磷酸合成酶的作用下合成蔗糖。 据检测，这些植物的库器官中具有合成蔗糖的酶类，如：蔗糖磷酸合成酶（SPS）、6-磷酸蔗糖酯酶（SPP）等，这些酶的调节机理与源器官中的类似。 例如：甘蔗茎中：a：蔗糖从se—cc 复合体卸出至质外体后，b：被胞壁酸性转化酶水解成已糖，c：贮存薄壁细胞吸收已糖进入细胞质，d：然后已糖进入液泡，在液泡中合成蔗糖。 2. 淀粉的合成 2.1 淀粉合成途徑有两条： (1) 淀粉磷酸化酶途徑 淀粉引子（n）+ 1-P-G 淀粉（n+1）+ Pi 分解最适PH是7.0—7.5，合成最适PH是5.1—6.8，在植物体内淀粉磷酸化酶主要催化淀粉降解。 （2）ADPG－淀粉合成酶途徑： 关键酶有三个: 一个是ADPG焦磷酸化酶，它催化的反应是： G1P + ATP → ADPG + PPi 第二关键酶是淀粉合成酶，催化的反应是： 引物（n）+ ADPG 淀粉（n+1）+ ADP 现在人们发现淀粉合成酶有两种形式；一种位于淀粉体的可溶部分，称为可溶性淀粉合成酶；另一种是和淀粉粒结合的，称为不溶性或结合态淀粉合成酶。 第三个关键酶是分支酶