自然生境下菊芋3種碳水化合物含量積累及動(dòng)態(tài)變化研究

李 屹，王麗慧，趙孟良，孫雪梅，李 莉

(青海省蔬菜遺傳與生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海省農(nóng)林科學(xué)院菊芋研發(fā)中心，青海 西寧 810016)

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自然生境下菊芋3種碳水化合物含量積累及動(dòng)態(tài)變化研究

李 屹，王麗慧，趙孟良，孫雪梅，李 莉*

(青海省蔬菜遺傳與生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海省農(nóng)林科學(xué)院菊芋研發(fā)中心，青海 西寧 810016)

本試驗(yàn)以項(xiàng)目組培育的早熟品種青芋1號(hào)菊芋和中熟品種青芋2號(hào)菊芋2個(gè)品種為材料，研究了在川水地及低位山旱地兩種自然生境下菊芋蔗糖、葡萄糖、果糖3種碳水化合物在不同時(shí)期、不同器管的含量與總量的動(dòng)態(tài)變化。研究表明:川水地及低位山旱地種植的青芋1號(hào)及青芋2號(hào)菊芋植株內(nèi)3種碳水化合物含量在6月下旬及8月下旬相對(duì)較高；青芋1號(hào)菊芋3種碳水化合物總量達(dá)到的高峰時(shí)間比青芋2號(hào)早；川水地3種碳水化合物總量達(dá)到的高峰時(shí)間比山旱地早；全生育期菊芋莖、根中3種碳水化合物的總量相對(duì)葉片較高；全生育期葉片中果糖積累均較為明顯、含量較高，其次是葡萄糖；莖中及根中果糖含量較高，其次是蔗糖；而塊莖中葡萄糖積累較明顯，蔗糖含量較葡萄糖及果糖低，塊莖成熟采收時(shí)，果糖含量較高。

菊芋；碳水化合物；蔗糖；葡萄糖；果糖；動(dòng)態(tài)變化

菊芋(HelianthustuberosusL.)，俗名洋姜、鬼子姜，是菊科向日葵屬多年生草本植物。菊芋原產(chǎn)北美，經(jīng)歐洲傳入中國，其可食部分一般為塊莖。菊芋用途廣泛，涵蓋食品，醫(yī)藥，能源化工、畜牧、生態(tài)保護(hù)等五大領(lǐng)域。菊芋塊莖中富含直鏈果聚糖，是優(yōu)良的菊粉產(chǎn)品加工原料，在食品、飲料、飼料和醫(yī)藥等行業(yè)中廣泛應(yīng)用；菊芋可發(fā)酵生產(chǎn)燃料酒精和生物柴油，為四大能源作物之一；菊芋產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富，是一種優(yōu)良的飼用植物，其莖葉可曬干制干草，也可青貯，是一種營養(yǎng)齊全的優(yōu)質(zhì)飼草；同時(shí)，菊芋以其極強(qiáng)的抗逆品質(zhì)成為生態(tài)保護(hù)的優(yōu)質(zhì)之選，可以在干旱、高寒以及鹽堿地種植，改良土壤，改善生態(tài)。菊芋正以其極強(qiáng)的抗逆性，顯著的保健效果，廣泛的用途得到越來越多人的關(guān)注，對(duì)菊芋全方位的研究正逐步展開。除了含有豐富的果聚糖，碳水化合物等其它糖類也是菊芋碳水化合物的重要組成部分，項(xiàng)目組在開展了菊芋果聚糖積累分配特征及干旱脅迫對(duì)菊芋果聚糖代謝的影響等方面的研究的基礎(chǔ)上，對(duì)菊芋蔗糖、葡萄糖、果糖3種碳水化合物的含量積累及動(dòng)態(tài)變化開展研究，為進(jìn)一步探討菊芋碳水化合物的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及綜合分析菊芋果聚糖代謝與其它碳水化合物代謝的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為青海省農(nóng)林科學(xué)院菊芋研發(fā)中心自主選育的早熟品種青芋1號(hào)菊芋和中熟品種青芋2號(hào)菊芋。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)選擇低位山旱地和川水地2種土地類型，其中低位山旱地選擇在湟中縣龍川山(海拔2680 m)；川水地選擇在青海省西寧市城北區(qū)二十里鋪莫家泉試驗(yàn)地(海拔2309 m)。

1.3 調(diào)查方法

在菊芋生長發(fā)育的5個(gè)關(guān)鍵時(shí)期：苗期(出苗后0～30 d)、植株迅速生長期(30～75 d)、塊莖形成期(75～100 d)、開花期(100～120 d)、塊莖膨大期(120～155 d)，進(jìn)行取樣測(cè)試，每個(gè)時(shí)期取樣3株。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 樣品處理 分別采取莖、葉、根以及塊莖稱量鮮重，取同部位代表性小樣稱鮮重后烘干至恒重稱量干重。樣品磨粉后，取干樣1 g，加蒸餾水80 ℃水浴20 min，離心取上清液，殘?jiān)偌诱麴s水，按上述過程提取3次，上清液合并蒸干后，加蒸餾水溶解。每份樣品重復(fù)測(cè)試3次。

1.4.2 碳水化合物含量測(cè)定 可溶性總糖含量用蒽酮法[1]。葡萄糖、果糖和蔗糖含量用HPLC法[2]，采用島津LC20A分析系統(tǒng)，配套LC10A示差折光檢測(cè)器和Shim-pack SCR-101-C(7.9 mm×30 cm)糖分析專用柱。流動(dòng)相為超純水，流速1 mL/min，柱溫80 ℃。樣品經(jīng)微孔濾膜過濾后進(jìn)樣，進(jìn)樣量20 μl。

圖1 低位山旱地青芋1號(hào)全生育期3種碳水化合物總量變化趨勢(shì)Fig.1 The three carbohydrate change trend of Qingyu No 1.in low hill dry land during the whole stages

2 結(jié)果與分析

2.1 菊芋3種碳水化合物總量全生育期動(dòng)態(tài)變化分析

由圖1可知，低位山旱地上，青芋1號(hào)全生育期內(nèi)根、莖、葉各器官中3種碳水化合物總量隨著植株的生長其變化趨勢(shì)各不相同：植株生長期葉片中3種碳水化合物總量較低，在2～4 mg/100mg；9月下旬至10月中旬菊芋塊莖膨大期，葉片中總量迅速提高，10月中旬達(dá)全生育期的最大值12.66 mg/100mg；莖中3種碳水化合物總量在6月菊芋苗期無積累；7月植株迅速生長期莖中總量快速增加，并維持在15 mg/100mg左右；8、9月含量有較大的起伏， 10月中旬達(dá)全生育期的最大值24.78 mg/100mg；6月上中旬，根中3種碳水化合物總量由零迅速升高到12.88 mg/100mg，之后在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，到10月中旬達(dá)全生育期的最大值17.33 mg/100mg。由圖1還可以看出，青芋1號(hào)菊芋在低位山旱地上種植，8月下旬塊莖開始形成，并達(dá)到生育期的最大值25.32 mg/100mg；之后含量迅速下降，9月中下旬至10月中旬塊莖膨大期無積累；于菊芋塊莖成熟采收期塊莖中總量又有所積累。

由圖2可知，青芋2號(hào)菊芋在低位山旱地上，全生育期葉片中總量與青芋1號(hào)相似，總量較低，變化不大； 9月中旬達(dá)全生育期的最大值9.66 mg/100mg，9月下旬以后有所下降；莖中總量變化較大， 6月上中旬菊芋苗期即有積累，在6月下旬降為零；隨后又迅速上升，在7、8月維持在20 mg/100mg這樣較高的水平上；9月上旬迅速下降又迅速升高，于9月中旬達(dá)全生育期的最大值21.12 mg/100mg，之后含量逐漸下降；苗期根中3種碳水化合物總量從8.23 mg/100mg開始下降，與莖部相同，都在6月下旬下降為零；隨后又迅速上升，但總量要低于莖中的含量，于10月中旬達(dá)全生育期的最大值13.40 mg/100mg；青芋2號(hào)菊芋塊莖在低位山旱地的形成較青芋1號(hào)菊芋要早10 d左右，在塊莖中的含量變化規(guī)律與青芋1號(hào)相似，都是由一個(gè)較高的含量迅速下降為零；在菊芋塊莖成熟采收期塊莖中總量又有所積累，并達(dá)全生育期最大值15.37 mg/100mg。

圖2 低位山旱地青芋2號(hào)全生育期3種碳水化合物總量變化趨勢(shì)Fig.2 The three carbohydrate change trend of Qingyu No 2.in low hill dry land during the whole stages

圖3 川水地青芋1號(hào)全生育期3種碳水化合物總量變化趨勢(shì)Fig.3 The three carbohydrate change trend of Qingyu No 1.in water plain during the whole stages

由圖3可知，川水地青芋1號(hào)菊芋葉片中3種碳水化合物在苗期開始積累，與山旱地一樣，維持在一個(gè)較低的水平； 8月中旬葉片中含量達(dá)全生育期的最大值7.71 mg/100mg，之后含量下降并維持在5 mg/100mg左右；川水地青芋1號(hào)菊芋莖中總量在6月份苗期無積累，7月開始莖中含量迅速增加，于8月中旬達(dá)全生育期的最大值15.48 mg/100mg，之后含量波動(dòng)較大，9月下旬以后莖中無積累；川水地青芋1號(hào)菊芋苗期根中含量較高，為13.68 mg/100mg；6月中下旬含量下降，7-8月根中含量有所上升，但變化不大，為10～13 mg/100mg，9月上旬含量達(dá)全生育期的最大值14.55 mg/100mg，之后下降，10月份開始根中無積累；川水地青芋1號(hào)菊芋塊莖形成較低位山旱地早10天左右，碳水化合物含量迅速上升并于8月下旬達(dá)全生育期的最大值，為24.41 mg/100mg；之后同低位山旱地變化一樣，在9月無積累，菊芋塊莖成熟采收期，3種碳水化合物總量又增加至一個(gè)較高水平。

圖4 川水地青芋2號(hào)全生育期3種碳水化合物總量變化趨勢(shì)Fig.4 The three carbohydrate change trend of Qingyu No 2.in water plain during the whole stages

由圖4可知，川水地種植青芋2號(hào)，葉片中含量也維持在一個(gè)較低的水平，于9月中旬達(dá)全生育期的最大值7.78 mg/100mg，以后逐漸下降；莖中總量在6月份呈下降趨勢(shì)，7月份莖中含量增加，隨后波動(dòng)，于9月中旬含量達(dá)全生育期的最大值16.00 mg/100mg， 9月下旬含量開始下降；根中從6月上旬苗期開始含量迅速增加，7、8月均維持在一個(gè)較高水平，8月中旬含量達(dá)到全生育期的最大值15.12 mg/100mg，此后含量整體呈下降趨勢(shì)，10月份開始根中無積累；塊莖中，與川水地青芋1號(hào)類似，3種碳水化合物含量均在塊莖形成期迅速上升，并于8月下旬達(dá)全生育期的最大值19.13 mg/100mg；隨后逐漸下降為零。

圖5 低位山旱地青芋1號(hào)全生育期不同部位碳水化合物動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)Fig.5 The carbohydrate change trend of different part of Qingyu No 1.in low hill dry land during the whole stages

圖6 低位山旱地青芋2號(hào)全生育期不同部位碳水化合物動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)Fig.6 The carbohydrate change trend of different part of Qingyu No 2.in low hill dry land during the whole stages

2.2 菊芋不同器官碳水化合物動(dòng)態(tài)變化分析

由圖5分析可知，低位山旱地青芋1號(hào)全生育期葉片中蔗糖含量不高，不足2 mg/100mg。6月上旬，僅葉片中含有蔗糖，6月中下旬僅根中含有蔗糖，含量約為2～6 mg/100mg。莖中蔗糖從7月開始積累，9月以后莖部干枯，全生育期蔗糖含量呈先增加后減少的變化趨勢(shì)，且于8月中旬達(dá)最大，為7.81 mg/100mg。全生育期塊莖中蔗糖僅在8月下旬至9月上旬積累，且含量約為7 mg/100mg。

低位山旱地青芋1號(hào)全生育期各器官中葡萄糖含量各不相同，且葉片中僅在6月中旬、8月上旬及9月上旬有葡萄糖積累，含量變化不大，為1.1～1.5 mg/100mg。莖中葡萄糖從7月開始積累，8月下旬以后，莖中無蔗糖組成，含量在5.0～6.3 mg/100mg之間。根中則在6月中旬、7月～8月下旬及9月中旬有葡萄糖組成，含量變化為3.2～5.7 mg/100mg，在9月下旬含量最小，為3.2 mg/100mg。塊莖中僅在8月下旬存在，且含量相對(duì)較高，為18.0 mg/100mg。

低位山旱地青芋1號(hào)葉片中果糖積累在6月下旬至9月下旬，含量變化不大，在1.3～2.2 mg/100mg。莖中及根中果糖含量變化也不相同，莖中果糖從7月中旬開始積累，含量開始有一度程度下降，但變化很小，8月下旬后含量上升，于9月中旬達(dá)最大值9.2 mg/100mg，9月下旬含量下降至8.4 mg/100mg，之后莖中無果糖組成；根中果糖于8月上旬達(dá)最大，為7.1 mg/100mg。塊莖中果糖僅在10月下旬成熟采收時(shí)有積累，含量為15.2 mg/100mg。

由圖5分析還可以看出，低位山旱地青芋1號(hào)全生育期根、莖、葉及塊莖中果糖含量較蔗糖及葡萄糖高；莖中蔗糖在8月中旬含量較高，葡萄糖在7月中旬含量較高，果糖含量則在9月份含量較高，且較蔗糖及葡萄糖含量高。全生育期塊莖中蔗糖及葡萄糖均在塊莖形成初期含量較高，且葡萄糖含量明顯高于蔗糖含量，在塊莖成熟采收時(shí)，果糖含量較高。

由圖6可以看出，低位山旱地青芋2號(hào)全生育期葉片中蔗糖含量也不高，基本在1.0 mg/100mg。莖中蔗糖從6月下旬開始積累，全生育期整體呈先增加后減少的變化趨勢(shì)，且于8月中旬達(dá)最大值，為9.2 mg/100mg，隨后下降，10月中旬時(shí)，莖中蔗糖含量又增加為8.5 mg/100mg。根中蔗糖含量從7月至9月下旬，含量變化不明顯，約為3.5～5.9 mg/100mg，10月中旬含量迅速增加，達(dá)全生育期最大值，為9.1 mg/100mg。塊莖中蔗糖含量僅在8月中旬及9月下旬有積累，含量相對(duì)較高，為8.4～10.3 mg/100mg。

低位山旱地青芋2號(hào)全生育期各器官中葡萄糖含量存在差異，整體上塊莖中葡萄糖含量高于莖中葡萄糖含量，其次是根中葡萄糖含量較高，葉片中葡萄糖含量較低，不足5 mg/100mg。全生育期葉片中含量整體呈上升趨勢(shì)；莖中葡萄糖從7月份開始，含量先下降，于8月中旬達(dá)最小值，之后含量又上升，9月中旬后莖中無葡萄糖組成；根中葡萄糖7月中旬為5.1 mg/100mg,8月下旬含量為4.1 mg/100mg；塊莖中葡萄糖僅在8月下旬有積累，含量為18 mg/100mg。

低位山旱地青芋2號(hào)葉片中果糖積累在6月下旬至10月中旬，6月上中旬葉片中果糖含量變化不大，不足1.0 mg/100mg，7月中旬至9月上旬葉片中果糖含量在1.4～2.4 mg/100mg，9月下旬以后，含量較高，為3.7～5.6 mg/100mg，且于10月中中旬達(dá)最大。全生育期莖中果糖含量整體呈先下降后上升的變化趨勢(shì)，且于6月下旬及7月上旬莖中無果糖組成，8月中旬葉片中果糖含量達(dá)生育期最小值，之后含量上升，于10月中旬含量最高，為16.2 mg/100mg，之后莖中無果糖組成。根中果糖在6月上中旬含量增加，7月中旬至9月下旬含量變化不大，在2.8～3.6 mg/100mg變化，10月中旬含量達(dá)最大值，為8.2 7.1 mg/100mg。低位山旱地青芋2號(hào)塊莖中果糖僅在10月下旬成熟采收時(shí)有積累，含量為15.3 mg/100mg。

圖7 川水地青芋1號(hào)全生育不同部位碳水化合物動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)Fig.7 The carbohydrate change trend of different part of Qingyu No 1.in water plain during the whole stages

由圖6還可以看出，低位山旱地青芋2號(hào)菊芋全生育期根、莖、葉及塊莖中蔗糖、果糖及葡萄糖的變化規(guī)律與低位山旱地青芋1號(hào)菊芋的變化規(guī)律相似，果糖含量均較蔗糖及葡萄糖高；全生育期塊莖中蔗糖及葡萄糖均在塊莖形成初期含量較高，且葡萄糖含量明顯高于蔗糖含量，在塊莖成熟采收時(shí)，果糖含量較高。區(qū)別僅為不同糖類含量出現(xiàn)的高峰期不一樣，2個(gè)品種莖中蔗糖含量均在8月中旬最高；低位山旱地青芋1號(hào)莖中葡萄糖在7月中旬含量最高，而青芋2號(hào)在7月中旬至8月上旬含量較高；青芋1號(hào)菊芋莖中果糖含量在9月份最高，而青芋2號(hào)果糖含量則在10月上旬最高。這因與青芋2號(hào)菊芋的生育期較青芋1號(hào)菊芋生育期晚相關(guān)。

由圖7分析可以看出，川水地青芋1號(hào)菊芋葉片中蔗糖從6月中開始積累，9月下旬以后葉片中無蔗糖積累，且全生育期含量變化較為平緩，在0.5～1.5 mg/100mg。莖中蔗糖于7月份開始積累，9月下旬以后沒有積累，且全生育期莖中蔗糖含量呈先增加后下減少的變化趨勢(shì)，于8月中旬時(shí)達(dá)最大值，為8.0 mg/100mg。根部蔗糖含量變化在2.8～7.2 mg/100mg，于9月上旬達(dá)最大值7.2 mg/100mg。塊莖中蔗糖含量相對(duì)較高，為6.1～8.7 mg/100mg，但僅在8月中下旬及10月中旬有積累，且于10月中旬達(dá)最大值8.7 mg/100mg。

在6月上旬，川水地青芋1號(hào)僅葉片及根中有葡萄糖組成，且根中含量明顯高于葉片中葡萄糖含量。從7月中旬開始，葉片中葡萄糖含量變化不大，為2.5～2.8 mg/100mg；莖中葡萄糖含量先下降，8月中旬達(dá)最小，8月下旬含量增加，為全生育期最大值7.5 mg/100mg；根中葡萄糖含量先上升后下降，于8月上旬達(dá)最大；快莖中葡萄糖在8月下旬有積累，含量為17.5 mg/100mg。

川水地青芋1號(hào)葉片中果糖積累在6月中旬至9月下旬，且含量變化不大，全生育期葉片中果糖含量在2.0～3.5 mg/100mg變化，與8月中旬葉片中果糖含量最高，為3.5 mg/100mg，9月下旬以后葉片中無果糖組成。7月中旬，莖中果糖含量為3.1 mg/100mg，之后含量變化較為平緩， 8月中旬莖中果糖含量為3.5 mg/100mg，之后無果糖形成，9月中下旬果糖積累，且于9月中旬莖中果糖含量最高，為11.4 mg/100mg，10月份開始莖中無果糖組成。全生育期根中果糖含量在6月上中旬含量變化不大，6月下旬開始含量下降，8月下旬根中無果糖組成， 9月上旬含量增加，于9月下旬含量達(dá)最大7.5 mg/100mg，之后根中無果糖組成。川水地青芋1號(hào)塊莖中果糖僅在10月下旬成熟采收時(shí)有積累，含量較高，為16.9 mg/100mg。

由圖7還可以看出，全生育期川水地青芋1號(hào)葉片中果糖積累較為明顯，含量較蔗糖和葡萄糖含量高，蔗糖含量在8月中旬含量最高，葡萄糖于7月中旬至8月中旬含量較高；全生育期莖中蔗糖在8

圖8 川水地青芋2號(hào)全生育不同部位碳水化合物動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)Fig.8 The carbohydrate change trend of different part of Qingyu No 2.in water plain during the whole stages

月上旬含量較高，葡萄糖在7月中旬8月下旬含量最高，果糖含量則于9月中旬最高，且有果糖含量最高，其次是蔗糖。全生育期根中蔗糖8月份含量較高，7月中旬至8月下旬葡萄糖含量較高，果糖則在6月份以及9月下旬含量較高。塊莖中蔗糖及葡萄糖均在塊莖形成期8月中旬含量較高，且葡萄糖含量明顯高于蔗糖含量，在塊莖成熟采收時(shí)，果糖含量較高。

由圖8可知，川水地青芋2號(hào)全生育期葉片中蔗糖含量不足1.5 mg/100mg；莖中蔗糖含量從6月中旬開始積累，9月下旬以后莖部干枯無蔗糖積累，全生育期莖中蔗糖含量整體上呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，于8月下旬達(dá)全生育期的最大值，為8.2 mg/100mg。根中蔗糖含量從6月下旬開始積累，10月中旬后不再積累，全生育期根中蔗糖含量呈先升后降的變化趨勢(shì)，且于8月上旬大全生育期的最大值，為8.5 mg/100mg，9月上旬含量又有一定程度的上升，9月下旬含量又下降。塊莖中蔗糖僅在塊莖形成期有積累，且含量呈上升趨勢(shì)，于9月上旬達(dá)最大值6.0 mg/100mg。

川水地青芋2號(hào)葉片中葡萄糖從8月上旬開始有積累，10月中旬以后葉片中無葡萄糖組成，且全生育期葉片中葡萄糖含量變化不大，范圍為1.5～3.0 mg/100mg。莖中葡萄糖僅在6月上旬及7月中旬積累，且在6月上旬含量較高，為11.8 mg/100mg。根中葡萄糖在6月中旬至8月下旬有積累，且含量變化為先增加后減少，于6月下旬達(dá)最大值10.8 mg/100mg?？烨o中葡萄糖僅在8月下旬有積累，含量為14.2 mg/100mg。

川水地青芋2號(hào)全生育期各器官中果糖含量變化不同。全生育期葉片中果糖積累在6月中旬及7月中旬至10月中旬，且于9月中旬含量達(dá)最大值，為3.5 mg/100mg，10月中旬以后葉片中無果糖組成。莖中果糖從7月中旬開始積累，全生育期莖中果糖含量整體呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，且于9月中旬莖中果糖含量最高，為12.8 mg/100mg，10月中旬以后莖中無果糖組成。根中果糖含量變化較大，在6月中旬含量為4.1 mg/100mg，6月下旬根中無果糖組成，7月中旬及8月中旬含量為2.4～3.5 mg/100mg， 9月中旬以后含量整體上升，于10月中旬達(dá)最大值7.7 mg/100mg，之后根中無果糖組成。塊莖中果糖在塊莖形成初期有積累，此時(shí)果糖含量為14.2 mg/100mg，其他時(shí)期塊莖中無果糖組成。

由圖8分析還可以看出，全生育期川水地青芋2號(hào)不同器官3種碳水化合物的含量變化規(guī)律也與川水地青芋1號(hào)菊芋相同，差別為含量高峰出現(xiàn)的時(shí)間不同。青芋1號(hào)菊芋全生育期莖中蔗糖在8月上旬含量較高，葡萄糖在7月中旬8月下旬含量最高，果糖含量則于9月中旬最高；而青芋2號(hào)菊芋莖中蔗糖在8月上中旬含量最高，葡萄糖在6月上旬含量最高，果糖含量則于9月中下旬含量最高，塊莖中蔗糖、葡萄糖及果糖均在8月下旬含量達(dá)最大，且蔗糖含量明顯低于葡萄糖及果糖含量。

3 結(jié)論與討論

碳水化合物是植物進(jìn)行各種生命活動(dòng)的重要能源物質(zhì)，在支持植物再生、耐受外界環(huán)境脅迫方面具有重要作用[3]。碳水化合物又是植物光合作用的主要產(chǎn)物，更是植物進(jìn)行各種生命活動(dòng)的重要能源物質(zhì)。按其存在形式可分為結(jié)構(gòu)性碳水化合物和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物，前者包括木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等，主要用于植物體的形態(tài)建成；后者包括葡萄糖、果糖、淀粉、蔗糖、果聚糖和甘露醇等，是植物生命活動(dòng)的重要反應(yīng)物，參與植物的新陳代謝過程[4]。菊芋在生長發(fā)育過程中合成并積累大量水溶性碳水化合物并儲(chǔ)存在其塊莖中，主要成分為蔗糖、果糖、葡萄糖及聚合度(Degree of polymerization，DP)不同的果聚糖，其中果聚糖含量最高，含量可達(dá)塊莖干重的80 %以上[5]。果聚糖是蔗糖與一個(gè)或多個(gè)果糖相連接的聚合物，果糖是菊芋重要的代謝產(chǎn)物，正常情況下果糖生成后，繼續(xù)合成果聚糖，之后迅速轉(zhuǎn)移至塊莖儲(chǔ)藏。蔗糖是可溶性糖的一種，在干旱脅迫下起到調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的作用。有研究表明，逆境脅迫下植物可將蔗糖轉(zhuǎn)化為果糖，繼而合成果聚糖，起到提高抗逆性的作用[6]。葡萄糖是一種重要的同化產(chǎn)物，在細(xì)胞中可以進(jìn)一步合成其他寡糖和多糖，起著重要的生理作用。菊芋在生長發(fā)育過程中合成并積累大量以果聚糖為主的碳水化合物，并在各器官轉(zhuǎn)運(yùn)分配；項(xiàng)目組已開展了全生育期菊芋不同器官果聚糖積累分配特征[7-8]、干旱脅迫對(duì)菊芋苗期生長及果聚糖代謝的影響[9-10]等方面的研究；在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組繼續(xù)對(duì)菊芋蔗糖、果糖、葡萄糖等其它碳水化合物的含量積累及動(dòng)態(tài)變化開展研究，通過探討菊芋體內(nèi)3種可溶性碳水化合物組分及其含量的變化，以期為進(jìn)一步探討菊芋碳水化合物的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及綜合分析菊芋果聚糖代謝與其它碳水化合物代謝的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

[1]鄒 琦.植物生理生化試驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000:173-174.

[2]于世林.高效液相色譜方法及應(yīng)用(第二版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[3]高英志,王艷華,王靜婷,等. 草原植物碳水化合物對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009,20(11): 2827-2831.

[4]潘慶民,白永飛,韓興國,等.植物非結(jié)構(gòu)性貯藏碳水化合物的生理生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報(bào), 2002,19(1): 30-38.

[5]孫雪梅,王麗慧,鐘啟文.貯藏期菊芋塊莖碳水化合物含量變化動(dòng)態(tài)研究[J].北方園藝,2012(11):131-134.

[6]楊曉紅,陳曉陽.果聚糖對(duì)植物抗逆性的影響及相應(yīng)基因工程研究進(jìn)展[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2006, 21(S):6-11.

[7]孫雪梅, 李 莉.不同海拔梯度菊芋碳水化合物代謝研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011(4):1309-1312.

[8]孫雪梅,李 莉.全生育期菊芋不同器官果聚糖積累分配特征研究[J].北方園藝, 2012(17):1-4.

[9]李 屹,黃高峰,孫雪梅.干旱脅迫對(duì)菊芋苗期生長的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2012(10):75-77.

[10]鐘啟文,李 屹,孫雪梅,等.干旱脅迫下菊芋苗期糖代謝響應(yīng)研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012(4):1238-1241.

(責(zé)任編輯 李 潔)

Study on Accumulation of Three Carbohydrate Content and Dynamic Change of Jerusalem Artichoke under Natural Habitat

LI Yi, WANG Li-hui, ZHAO Meng-liang, SUN Xue-mei, LI Li*

(Qinghai Key Laboratory of Vegetable Genetics and Physiology, Research and Development Center of Jerusalem Artichoke, Qinghai Academy of Agriculture and Forestry,Qinghai Xining 810016, China)

This test chosed early variety ‘Qingyu No. 1’ Jerusalem artichoke and mid-variety ‘Qingyu No. 2’ two Jerusalem artichoke varieties as materials, studied the Jerusalem artichoke sucrose，glucose，fructose carbohydrates in different periods, different tube content and the dynamic change of the total in water plain and low hill dry land under two kinds of natural habitats . Results showed that:water plain and low hill dry land cropping of Qingyu No.1 and Qingyu No.2 three kinds of carbohydrate content in Jerusalem artichoke plants in late June and late August were relative taller; Three carbohydrates in Qingyu No. 1 amounted to rush hour earlier than the Qingyu No.2;Water plain three total carbohydrate to achieve peak hours earlier than hill dry land;Jerusalem artichoke stem, root in the whole stages of three high relative blade to the total amount of carbohydrates;Fructose accumulation in the leaves in the whole stages were relatively obvious, the content was higher, the second was glucose; High fructose content in stem and root, followed by sugar;And accumulation of glucose in the tuber was obvious, sucrose content was lower than those of glucose and fructose, tuber harvest maturity, fructose content was higher.

Jerusalem artichoke; Carbohydrate; Sucrose; Glucose; Fructose; Dynamic change

1001-4829(2016)07-1687-07

10.16213/j.cnki.scjas.2016.07.034

2015-06-24

國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系西寧綜合試驗(yàn)站項(xiàng)目(CARS-25-G-49);青海省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2013-Z-718)

李 屹(1973-)，女，研究員，主要從事蔬菜生理生化研究，E-mail：ly525414@sina.com，Tel：13519777685，*為通訊作者，E-mail:yyslili@163.com。

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