甘蔗内源激素和酶系调控脱叶性的作用机理研究

甘蔗是我国重要的糖料作物，无论采用人工收获还是采用机械化收获，甘蔗脱叶的难易程度与收获效率的关系极大。本项目旨在通过采用自行脱叶性难易程度典型的不同基因型甘蔗品种材料，选择引起作物组织脱落的2种关键内源激素（乙烯、脱落酸）和2种重要酶系（纤维素酶、果胶酶），研究甘蔗内源乙烯、脱落酸和纤维素酶、果胶酶活性变化与甘蔗脱叶性的相关关系，揭示内源激素与酶活性变化调控甘蔗脱叶性的作用机理，并利用外源乙烯利和脱落酸进行验证试验，从生理水平上明确内源激素与酶系活性变化对甘蔗脱叶性的调控作用机理，为研究解决收获甘蔗脱叶难的科学问题提供依据。

甘蔗(Saccharum officinarum L.)是我国重要的糖料作物，全国蔗区以丘陵山地为主。制糖甘蔗原料生产主要依靠人工收获。不同甘蔗品种的自然脱叶难易程度差异较大，收获难脱叶型甘蔗品种，人工剥叶困难，效率低，生产成本高。 . 为从生理水平上揭示甘蔗自然脱叶生理机理，本项目通过选择自然脱叶性状不同的不同基因型甘蔗品种材料，研究分析了甘蔗成熟期内源（乙烯、ABA、IAA）和（果胶酶、纤维素酶、过氧化物酶）活性与自然脱叶生理的变化关系。结果表明：在甘蔗成熟中早期至成熟中期，易脱叶型品种+10叶叶痕中乙烯释放量和成熟中后期叶痕、叶鞘、叶片中ABA含量均极显著高于难脱叶型品种。在成熟中早期，易脱叶型品种+10叶叶痕、叶鞘和叶片中IAA含量极显著低于难脱叶型品种。甘蔗成熟期的自然脱叶率与+10叶叶痕、叶鞘、叶片中乙烯释放量极显著正相关，与ABA含量正相关，与IAA含量负相关，与乙烯/IAA、ABA/IAA均极显著正相关。利用外源乙烯利可显著诱导提高成熟叶位叶片、叶鞘中乙烯释放量，促进易脱叶型品种叶鞘离区开裂脱叶。在成熟中早期，易脱叶型品种不同叶位叶痕、叶鞘、叶片中果胶酶活性和+10叶叶痕中纤维素酶、过氧化物酶活性均极显著高于难脱叶型品种。甘蔗成熟期的自然脱叶率与+10叶叶痕、叶鞘中果胶酶活性显著或极显著正相关，与+10叶叶痕、叶鞘中与纤维素酶、过氧化物酶活性正相关。甘蔗成熟叶位叶痕、叶鞘、叶片中乙烯释放量、ABA含量均分别与果胶酶、纤维素酶、过氧化物酶活性正相关。对于利用内源激素平衡和酶活性变化调控自然脱叶的作用关系，从生理水平上研究调控甘蔗脱叶生理应用技术，进一步从分子生理水平上探索甘蔗内源激素和酶系调控自然脱叶生理机制，改良甘蔗自然脱叶性状具有重要的学术意义和应用价值。. 研究结果已发表于Bragantia(2015)SCI 1篇、植物生理学报(2013；2015)2篇。