摘 要

随着生物质能源技术的发展，生物燃料的生产越显重要，其中木本类油产品的研究也逐渐引起了科研重视。然而，对于东京野茉莉种子油脂积累调节的机制并未有详细的研究。本试验通过对东京野茉莉果序进行处理，构建不同果皮光合作用水平。与果皮遮荫处理的种子相比，使用油菜素内酯（BR）处理果皮的种子成熟时(成熟后56-112天，56-112DAF)具有更优的光合生理特征，具体表现在BR处理果皮的种子在成熟时，种子内叶绿素a和叶绿素b的含量比（chla/b）的平均含量和峰值、NADPH/NADP 比、NADP苹果酸脱氢酶（NADP-MDH）活性、Rubisco活性都比遮荫处理的种子高。随后发现了种子产量和含油量与母体光合作用密切相关。在本试验发现用BR试剂处理的果实，其种子内脂肪合成酶的活性提高并且脂质积累速率加快。成熟果实中的脂肪酸含量与对照（control）相比上升了19%。与之相反，遮光处理的东京野茉莉种子脂质合成能力明显下降。在对细胞内贮藏物质的动态分析中发现，遮阴后“果皮-种子”的碳水化合物的运输效率下降、种子内碳源的分配也产生了变化。由此可见，果皮光合作用对于东京野茉莉种子油脂积累影响很大。

关键词：东京野茉莉；种子油脂；果皮光合作用；种子成熟；脂质合成；碳分配

Treatments on the photosynthesis-active pericarp influence oil accumulation in Styrax tonkinensis seeds

Abstract

With the development of biomass energy science, biofuel feedstock production become more and more important. The woody oilseed benzoin is popular among researches. However, our understanding of the seed oil regulation mechanism is still not discussed in this species. In this study, in planta treatments were firstly applied to create different pericarp photosynthesis activation levels in benzoin. Compared with treatment of fruit shading, superior photosynthetic physiological characteristics were found in the brassinosteroid hormone 24-epibrassinolide treated pericarp during maturation (56-112 DAF), which was in detail reflected by higher average and peak values of Chl a/b ratio, NADPH/NADP ratio, NADP dependent malate dehydrogenase activity, and ribulose activity. Then, we found the pericarp-encapsulated seed yield and oil content connect closely to the maternal-specific photosynthetic events. The enhanced pericarp photosynthesis activity (treated with 10 μM BR) was accompanied by higher fatty acids synthase activity and faster lipid deposition rate, which was verified by transmission electron microscopy. This lead to a final 19% increase in mature seed total fatty acids (FA) content. Adversely, when benzoin fruits grew in dark light (bagged in three layers of non-woven fabrics), lipid synthesis capability was markedly impaired. The dynamics of cellular storage reserves were further analysed, suggesting the pericarp-seed carbohydrate translocation efficiency in fruits and the carbon partition among reserves in seeds were directly responsible for the seed oil diversification under treatments. Our collective results highlighted the maternal control, in terms of pericarp photosynthesis, on the regulation of seed oil content in benzoin.

Key words: Styrax tonkinensis, pericarp photosynthesis, seed maturation, lipid synthesis, carbon partition

目录

1 文献综述 - 1 -

1.1东京野茉莉概况 - 1 -

1.2研究目的和意义 - 1 -

1.3国内外研究进展 - 2 -

1.3.1种皮光合作用促进种子油脂积累 - 2 -

1.3.2东京野茉莉种子营养成分分析 - 2 -

1.3.3脂肪累积规律 - 3 -

1.3.4植物种子油脂的生物合成及代谢基础 - 3 -

1.3.5果实矿质元素含量和油脂积累 - 3 -

2 试验材料与方法 - 5 -

2.1试验地与试验材料 - 5 -

2.2果序处理 - 5 -

2.3形态学分析 - 6 -

2.4光吸收图谱和色素分析 - 7 -

2.5NADP-MDH活性分析 - 7 -

2.6二磷酸核酮糖羧化酶分析 - 7 -

2.7脂肪酸合成酶 (FAS)活性分析 - 7 -

2.8蛋白质分析 - 8 -

2.9脂质分析 - 8 -

2.10碳水化合物分析 - 8 -

3 结果及分析 - 10 -

3.1果皮与叶片吸收光谱分析 - 10 -

3.2果皮对种子干物质积累的影响 - 10 -

3.3遮阴和BR试剂处理 对果皮光合作用的影响 - 11 -

3.3.1叶绿素含量分析 - 11 -

3.3.2果皮面积和光吸收图谱分析 - 13 -

3.3.3NADPH浓度以及酶活性分析 - 13 -

3.3.4果实形态学分析及干重测量 - 15 -

3.4东京野茉莉果皮和种子中粗脂肪分析 - 17 -

3.5果实中碳水化合物分析 - 18 -

4 结论与讨论 - 21 -

4.1果皮光合作用在种子油脂积累过程中的重要作用 - 21 -

4.2亲本通过果皮光合作用对种子油脂积累的影响 - 21 -

4.3不同光合条件下碳通量在淀粉和油脂中的分配趋势会产生变化 - 22 -

4.4试验的局限性以及展望 - 25 -

参考文献 - 27 -

1 文献综述

1.1东京野茉莉概况

东京野茉莉（Styrax tonkinensis）又被叫做越南安息香,在生物学分类中，东京野茉莉属于安息香科安息香属落叶乔木树种,其原产地为越南的东京湾,地理分布多为热带和亚热带，海拔100到1000米的低矮山丘。在我国主要散布在云南、贵州、广西、广东、湖南和江西等地。东京野茉莉属于优良的油产树种，有很强的抗旱能力，在瘠薄的土地中也能较好地生长，其萌芽更新的能力也很好。东京野茉莉生长迅速，是速生树种，5年生的树可以长到10米到15米,胸高直径约为12厘米至25厘米;轮伐期为5年,木材质地细致、均匀、洁白,是较为理想的工艺、胶合板和纸浆树材，也是生物质能源的优良原材料树种;2至3年生的树开始结果,4至5年生的树单株产果可达到40kg每年,东京野茉莉种子中含油量约为70%,种子油的主要成分是12C、14C、16C硬脂酸。因此,它不仅仅是短轮伐期的优良树种,还是非常重要的食用油料树种。以东京野茉莉种子油为原料开发保健型食用油或制备生物柴油具有很高的经济价值和市场前景。东京野茉莉种子的含油量很高，可以成为工业或食用油的来源之一。

正因为其具有这些多种特性，并且其种植规模不断扩大，且多侧重于引种和栽培技术的研究。所以对东京野茉莉的种子油脂积累的研究，即果皮光合作用因素的研究与深入，对提高东京野茉莉种子产量和质量具有一定的理论与实际意义。油脂含量是种子质量的一个重要指标，也是东京野茉莉种子的市场价值所在，通过东京野茉莉种子优质积累规律的研究进而为实现东京野茉莉的种子的高产与质量的保证提供理论基础。