毛鑫　宇鑫　王鵬飛　常方照　段可　張寧　李玥瑩

摘要：為明確甜高粱莖稈的含糖量積累規(guī)律，應(yīng)用液相色譜法，測定了12個品種的甜高粱莖稈在不同生長時期的總糖、葡萄糖、蔗糖、果糖含量。結(jié)果表明：蔗糖含量是影響總糖含量變化的主要因素；莖稈中果糖含量與葡萄糖含量具有顯著正相關(guān)（R=0.82，P<0.01），果糖與蔗糖無顯著相關(guān)性，葡萄糖與蔗糖呈正相關(guān)（R=0.341，P<0.05）；在生長最旺盛的拔節(jié)期，蔗糖含量是整個生長發(fā)育時期中的最低值，成熟期蔗糖含量達(dá)到最高峰，說明生長發(fā)育前期，蔗糖主要被分解用于甜高粱的快速生長，而生長后期被用來存儲積累。

關(guān)鍵詞：甜高粱；糖代謝；不同時期；糖分積累

中圖分類號： S514.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0077-03

收稿日期：2013-06-04

基金項目：遼寧省教育廳項目（編號：L2012387）。

作者簡介：毛鑫（1989—），女，遼寧營口人，碩士研究生，研究方向為甜高粱糖代謝。E-mail：1019578434@qq.com。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的高速發(fā)展，能源的需求量越來越大，能源短缺和溫室氣體已經(jīng)成為各國面臨的重大問題，在國內(nèi)外石油價格不斷上漲的情況下，世界各國都在積極探索利用可再生能源[1-3]。甜高粱具有適應(yīng)性強(qiáng)、抗旱、耐澇、耐鹽堿[4]等優(yōu)點，且生長迅速，糖分積累快[5]，生物學(xué)產(chǎn)量高，不僅能夠作青貯飼料，還可生產(chǎn)燃料乙醇[6]，因而對于緩解能源危機(jī)具有重大意義。高效液相色譜法是在色譜法的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的[7]，是色譜法的一個重要分支，以液體為流動相，采用高壓輸液系統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內(nèi)各成分被分離后，進(jìn)入檢測器進(jìn)行檢測，從而實現(xiàn)對試樣的分析。該方法已成為化學(xué)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)學(xué)、商檢、法檢等學(xué)科領(lǐng)域中重要的分離分析技術(shù)。本研究以不同品種甜高粱作為試材，應(yīng)用高效液相色譜法測定糖含量，研究甜高粱莖稈不同時期糖的累積規(guī)律，以期為選育含糖量高的優(yōu)良品種奠定一定的基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗材料

甜高粱：遼甜1號、遼甜2號、遼甜3號、遼甜4號、遼甜5號、遼甜6號、遼甜7號、遼甜9號、遼甜10號、遼甜12號、9198A3×（111×1022）、矮四A3×（111×1022），由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2高效液相色譜法測定總糖、蔗糖、葡萄糖、果糖含量

1.2.1總糖的提取在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期分別取甜高粱莖稈0.5 g，用3 mL蒸餾水溶解于研缽中，將其制成勻漿導(dǎo)入離心管中。再用7 mL蒸餾水沖洗研缽1～2次，轉(zhuǎn)入上述離心管中，在5 000 r/min下離心15 min。取上清液于大試管中，定容至100 mL，用于測定總糖含量。3次重復(fù)。

1.2.2總糖含量的測定采用蒽酮比色法[8]測定甜高粱中可溶性總糖的含量。

1.2.3蔗糖、葡萄糖和果糖的測定在拔節(jié)期、抽穗期、成熟期分別取甜高粱莖稈0.5 g，在5 000 r/min下離心15 min，取上清液。利用高效液相色譜法進(jìn)行分析，色譜柱為Agilent Zorbax NH4 4.6 mm×250 mm（5 μm），色譜條件為：流動相（乙腈 ∶超純水=70 ∶30），流速為1.0 mL/min，NH4柱，柱溫35 ℃，每次進(jìn)樣量為20 μL，安捷倫G1362A示差檢測器。3次重復(fù)，每次重復(fù)保證為一個獨立的樣品[9]。

1.3數(shù)據(jù)分析

利用Excel及SPSS 12.0對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1甜高粱莖稈中總糖含量分析

在3個生長時期內(nèi)，莖稈中可溶性總糖的含量呈上升趨勢，拔節(jié)期、抽穗期總糖含量變化不顯著，而到成熟期時增長得很迅速。遼甜9號的可溶性糖含量最多，遼甜4號含量最少（圖1）。

2.2甜高粱莖稈中蔗糖含量與總糖含量的相關(guān)性

在12個品種甜高粱莖稈中，遼甜9號的蔗糖含量最高，并且在整個生長時期中一直呈顯著增長，而遼甜4號的蔗糖含量最低，與總糖的變化趨勢相近（圖2）。對這12種甜高粱莖稈中的蔗糖和總糖進(jìn)行相關(guān)性分析，得出蔗糖與總糖呈極顯著正相關(guān)（r=0.898，P<0.01）（圖3）。

2.3甜高粱莖稈中果糖含量與總糖含量的相關(guān)性

在這3個生長期中，抽穗期果糖含量最低，成熟期果糖含量最高（圖4）。盡管成熟期莖稈中果糖含量最高，但是拔節(jié)期的果糖相對含量卻是最高的。這表明在成熟期果糖并不是主要的貯存物質(zhì)，它可能轉(zhuǎn)化成蔗糖儲存在莖稈中。對這12種甜高粱莖稈中的果糖和總糖進(jìn)行相關(guān)性分析得出，果糖與總糖呈極顯著正相關(guān)（r=0.584，P<0.01）（圖5）。

2.4甜高粱莖稈中葡萄糖含量與總糖含量的相關(guān)性

在拔節(jié)期和抽穗期，葡萄糖的含量幾乎沒有變化；在成熟期，葡萄糖的含量開始逐步增加達(dá)到最大值（圖6）。與莖稈中的果糖相同，葡萄糖的相對含量也是在拔節(jié)期時達(dá)到最高峰，在成熟期達(dá)到最低值。這表明葡萄糖并不是最終的貯存物質(zhì)，它最后要轉(zhuǎn)化成蔗糖儲存起來。對這12種甜高粱莖稈中的葡萄糖和總糖進(jìn)行相關(guān)性分析得出，葡萄糖與總糖呈極顯著正相關(guān)（r=0.564，P<0.01）（圖7）。

3討論

3.1成熟甜高粱莖稈中糖分主要存在形式

甜高粱莖稈中的含糖量極為豐富，許多科學(xué)家研究過果糖、葡萄糖、蔗糖的含量[10-12]，但是對各種可溶性糖之間的相關(guān)性及其相對含量卻不是很清楚。本研究通過對12個甜高粱品種莖稈的果糖、葡萄糖、蔗糖和可溶性總糖含量變化的分析發(fā)現(xiàn)，果糖含量與葡萄糖含量具有極顯著正相關(guān)性（r=082，P<0.01），果糖與蔗糖無顯著相關(guān)性，葡萄糖與蔗糖呈顯著正相關(guān)（r=0.341，P<0.05）。此外，只有蔗糖的含量及相對含量到成熟期一直持續(xù)著最高值，而果糖、葡萄糖的含量在成熟期達(dá)到了最大值，但是相對含量在成熟期不是最大值，而是在拔節(jié)期達(dá)到最大。這就表明果糖和葡萄糖在拔節(jié)期含量的顯著增加是為成熟期合成蔗糖提供物質(zhì)基礎(chǔ)，蔗糖主要被分解為UDPG和果糖用于甜高粱的快速生長；到生長后期，甜高粱以積累糖類物質(zhì)為主，甜高粱莖稈是糖分儲存的主要器官。因此，蔗糖含量的變化是影響甜高粱體內(nèi)總糖含量的根本原因，蔗糖是甜高粱莖稈糖分存在的主要形式，這

也與 Weschke 等的結(jié)論[13]基本一致。

3.2優(yōu)勢品種的選擇

通過對12個品種甜高粱的莖稈總糖、葡萄糖、蔗糖、果糖含量的測定，發(fā)現(xiàn)從拔節(jié)期到成熟期，遼甜12號、9198A3×（111×1022）甜高粱品種葡萄糖的含量先降低后升高，其他品種的葡萄糖含量是逐漸增加的，遼甜9號在拔節(jié)期的葡萄糖相對含量是最大的，遼甜4號最低；蔗糖含量方面，所有品種的甜高粱蔗糖含量都是顯著增加的，其中遼甜9號的蔗糖含量是最多的，遼甜4號最低；果糖方面，遼甜12號、9198A3×（111×1022）、矮四A3×（111×1022）的果糖含量先降低后升高，其他品種持續(xù)升高，遼甜3號、遼甜9號、遼甜10號的果糖相對含量最高，遼甜4號最低。綜上所述，遼甜9號的蔗糖轉(zhuǎn)化率相對是最高的，在12個品種中應(yīng)該為較為優(yōu)勢的品種。

4結(jié)論

通過對12個品種甜高粱莖稈中不同時期果糖、葡萄糖、蔗糖和可溶性總糖的含量變化的研究，得出以下結(jié)論：（1）甜高粱成熟期糖積累以蔗糖為主；（2）莖稈中的蔗糖含量與總糖含量具有顯著的正相關(guān)性，說明蔗糖含量是影響總糖含量變化的總要因素；（3）莖稈中果糖含量與葡萄糖含量具有顯著正相關(guān)性（r=0.82，P<0.01），果糖與蔗糖含量無顯著相關(guān)性，葡萄糖與蔗糖含量呈正相關(guān)性（r=0.341，P<0.05）；（4）在成熟期，12個甜高粱品種中，遼甜9號的蔗糖含量和總糖含量最高，遼甜4號最低。

參考文獻(xiàn)：

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[12]李金鳳. 高粱不同節(jié)間含糖量研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（27）：16587-16589.

[13]Weschke W，Panitz R，Gubatz S，et al. The role of invertases and hexose transporters in controlling sugar ratios in maternal and filial tissues of barley caryopses during early development[J]. Plant Journal，2003，33（2）：395-411.謝吉先，劉軍民，王書勤，等. 夏花生機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（1）：80-82.

也與 Weschke 等的結(jié)論[13]基本一致。

3.2優(yōu)勢品種的選擇

通過對12個品種甜高粱的莖稈總糖、葡萄糖、蔗糖、果糖含量的測定，發(fā)現(xiàn)從拔節(jié)期到成熟期，遼甜12號、9198A3×（111×1022）甜高粱品種葡萄糖的含量先降低后升高，其他品種的葡萄糖含量是逐漸增加的，遼甜9號在拔節(jié)期的葡萄糖相對含量是最大的，遼甜4號最低；蔗糖含量方面，所有品種的甜高粱蔗糖含量都是顯著增加的，其中遼甜9號的蔗糖含量是最多的，遼甜4號最低；果糖方面，遼甜12號、9198A3×（111×1022）、矮四A3×（111×1022）的果糖含量先降低后升高，其他品種持續(xù)升高，遼甜3號、遼甜9號、遼甜10號的果糖相對含量最高，遼甜4號最低。綜上所述，遼甜9號的蔗糖轉(zhuǎn)化率相對是最高的，在12個品種中應(yīng)該為較為優(yōu)勢的品種。

4結(jié)論

通過對12個品種甜高粱莖稈中不同時期果糖、葡萄糖、蔗糖和可溶性總糖的含量變化的研究，得出以下結(jié)論：（1）甜高粱成熟期糖積累以蔗糖為主；（2）莖稈中的蔗糖含量與總糖含量具有顯著的正相關(guān)性，說明蔗糖含量是影響總糖含量變化的總要因素；（3）莖稈中果糖含量與葡萄糖含量具有顯著正相關(guān)性（r=0.82，P<0.01），果糖與蔗糖含量無顯著相關(guān)性，葡萄糖與蔗糖含量呈正相關(guān)性（r=0.341，P<0.05）；（4）在成熟期，12個甜高粱品種中，遼甜9號的蔗糖含量和總糖含量最高，遼甜4號最低。

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也與 Weschke 等的結(jié)論[13]基本一致。

3.2優(yōu)勢品種的選擇

通過對12個品種甜高粱的莖稈總糖、葡萄糖、蔗糖、果糖含量的測定，發(fā)現(xiàn)從拔節(jié)期到成熟期，遼甜12號、9198A3×（111×1022）甜高粱品種葡萄糖的含量先降低后升高，其他品種的葡萄糖含量是逐漸增加的，遼甜9號在拔節(jié)期的葡萄糖相對含量是最大的，遼甜4號最低；蔗糖含量方面，所有品種的甜高粱蔗糖含量都是顯著增加的，其中遼甜9號的蔗糖含量是最多的，遼甜4號最低；果糖方面，遼甜12號、9198A3×（111×1022）、矮四A3×（111×1022）的果糖含量先降低后升高，其他品種持續(xù)升高，遼甜3號、遼甜9號、遼甜10號的果糖相對含量最高，遼甜4號最低。綜上所述，遼甜9號的蔗糖轉(zhuǎn)化率相對是最高的，在12個品種中應(yīng)該為較為優(yōu)勢的品種。

4結(jié)論

通過對12個品種甜高粱莖稈中不同時期果糖、葡萄糖、蔗糖和可溶性總糖的含量變化的研究，得出以下結(jié)論：（1）甜高粱成熟期糖積累以蔗糖為主；（2）莖稈中的蔗糖含量與總糖含量具有顯著的正相關(guān)性，說明蔗糖含量是影響總糖含量變化的總要因素；（3）莖稈中果糖含量與葡萄糖含量具有顯著正相關(guān)性（r=0.82，P<0.01），果糖與蔗糖含量無顯著相關(guān)性，葡萄糖與蔗糖含量呈正相關(guān)性（r=0.341，P<0.05）；（4）在成熟期，12個甜高粱品種中，遼甜9號的蔗糖含量和總糖含量最高，遼甜4號最低。

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