陳熙　程斐　倪潤(rùn)茂　劉維信　劉倩倩

摘要：以春大白菜品種‘吉錦和‘華耐為材料，探索了春大白菜從幼苗期到葉球收獲期的整個(gè)發(fā)育過程中可溶性糖類的積累變化規(guī)律及相關(guān)代謝酶和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)模式。結(jié)果表明：在春大白菜發(fā)育過程中，可溶性總糖和葡萄糖在蓮座期和結(jié)球初期快速積累，葡萄糖積累占優(yōu)勢(shì)，果糖則在結(jié)球后期結(jié)球葉的葉柄中含量快速增加。蓮座葉和結(jié)球葉的柄部都是可溶性糖積累的重要部位；蔗糖合酶基因BrSUS1與兩個(gè)品種葉柄中可溶性糖積累密切相關(guān)。分解蔗糖的酶基因BrSUS5、BrSUS6、BrCINV2及糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因BrSUC4、BrTMT1、BrSWEET17、BrERDL6-16均在葉柄部位活躍表達(dá)，不同程度參與兩個(gè)白菜品種的可溶性糖積累和分布。BrERDL6-16在兩種白菜結(jié)球后期多個(gè)部位中的表達(dá)量急劇升高，可能在促進(jìn)大白菜葉球發(fā)育中發(fā)揮特殊作用。本研究結(jié)果可為從分子水平調(diào)控大白菜可溶性糖積累分配及產(chǎn)量形成提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：春大白菜：可溶性糖代謝與轉(zhuǎn)運(yùn)：基因表達(dá)

中圖分類號(hào)：S634.1：Q781 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2024）03-0019-13

大白菜是十字花科蕓薹屬蔬菜作物，不僅口感好且具有一定藥用價(jià)值，在我國(guó)各地廣泛栽培。春大白菜是大白菜的重要栽培類型，能夠調(diào)節(jié)蔬菜的淡季供應(yīng)，且市場(chǎng)價(jià)格高、效益好，但當(dāng)前春大白菜的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)仍不能滿足消費(fèi)者日益提升的需求。喬旭光等在對(duì)大白菜風(fēng)味相關(guān)指標(biāo)的通徑分析中指出，可溶性糖對(duì)大白菜的感官品質(zhì)影響最大。園藝產(chǎn)品中的甜味主要取決于可溶性糖的類型和組成。蔗糖是可溶性碳水化合物的主要長(zhǎng)距離運(yùn)輸形態(tài)，葡萄糖、果糖是參與蔗糖代謝的主要糖類。Liu等研究發(fā)現(xiàn)秋冬季收獲的大白菜葉球中葡萄糖、果糖含量高于蔗糖，且果糖的積累量高于葡萄糖。但春大白菜生長(zhǎng)前期溫度偏低，后期溫度又快速升高，適合春大白菜生長(zhǎng)的時(shí)間較短，其可溶性糖類積累可能與秋季播種的大白菜不同。目前對(duì)春大白菜的研究主要集中于溫度對(duì)生長(zhǎng)的影響、耐抽薹品種選育及栽培管理技術(shù)的提升等方面，缺少對(duì)其碳水化合物積累和分布的系統(tǒng)研究，而明晰春大白菜的可溶性糖代謝及相關(guān)基因功能將有助于從生理及分子水平對(duì)大白菜葉球產(chǎn)量及品質(zhì)形成進(jìn)行調(diào)控。

光合產(chǎn)物蔗糖從源到庫(kù)的運(yùn)輸是植物生長(zhǎng)的主要決定因素之一，不僅可通過韌皮部運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)植物器官之間的碳分配，而且蔗糖在庫(kù)端卸載時(shí)被酶解為己糖，為植物組織的生長(zhǎng)提供動(dòng)力。因此糖代謝酶及糖轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因在植物的能量供應(yīng)和物質(zhì)存儲(chǔ)中發(fā)揮重要作用。大白菜有表面褶皺的葉片及寬大的中脈（葉柄），Lee等通過研究大白菜蓮座葉的葉片和葉柄中淀粉和蔗糖的日分布變化認(rèn)為，大白菜源庫(kù)代謝存在于同一片葉中，除了跨膜運(yùn)輸，葉柄組織可能直接通過共質(zhì)體途徑（胞間連絲）獲取部分光合產(chǎn)物。但已有的針對(duì)局部組織的研究結(jié)果不能從整體上反映大白菜發(fā)育過程中糖類的積累和分配。

本研究選取不同結(jié)球類型的春大白菜，對(duì)幼苗期到收獲期不同位置葉組織中可溶性糖類的積累動(dòng)態(tài)進(jìn)行探究，并分析蔗糖代謝酶和糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)基因在轉(zhuǎn)錄水平上的變化與大白菜可溶性糖積累的關(guān)系，為從分子水平調(diào)節(jié)大白菜可溶性糖積累與分配進(jìn)而提升大白菜品質(zhì)及產(chǎn)量提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和樣品采集

試驗(yàn)材料為中型結(jié)球大白菜‘吉錦和小株型大白菜‘華耐，于2021年3月25日在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田露地播種。小區(qū)面積160m2（10m×16m），采用隨機(jī)區(qū)組排列，最終株行距為6cm×6cm。所有材料的水肥、除蟲管理均采用同一標(biāo)準(zhǔn)控制。

根據(jù)春大白菜的不同發(fā)育階段，分別于幼苗期（播種后26天，記為26DAS）、蓮座期（44DAS）、結(jié)球初期（54DAS）、結(jié)球后期（67DAS）采集樣本。其中，幼苗期取2-3片幼嫩葉片（L，leaf）；蓮座期、結(jié)球初期取由外到內(nèi)第1-3片蓮座葉的葉片（external leaf，EL）和葉柄（external midrib.EM），以及由內(nèi)到外第4-6片葉（長(zhǎng)度超過3cm）的葉片（internal leaf，IL）和葉柄（internal midrib，IM）；結(jié)球后期IL、IM、EL、EM的取樣同蓮座期，另取外部1-3片球葉的葉片（middle leaf，ML）和葉柄（middle midrib，MM）。采樣均在上午10時(shí)進(jìn)行，設(shè)3次重復(fù)：采集的樣品迅速置于液氮中冷凍，并帶回實(shí)驗(yàn)室在-80℃儲(chǔ)存，以備可溶性糖含量測(cè)定和qRT-PCR分析。兩個(gè)春大白菜品種不同時(shí)期的形態(tài)見圖1。

1.2 可溶性糖類含量的測(cè)定方法

可溶性總糖含量通過蒽酮比色法測(cè)定。蔗糖、葡萄糖和果糖參照Liu等的方法采用高效液相色譜（HPLC）法進(jìn)行測(cè)定，所有樣品均經(jīng)過冷凍干燥。

1.3 糖代謝及轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的表達(dá)分析

根據(jù)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)十字花科蔬菜遺傳育種實(shí)驗(yàn)室已獲得的大白菜葉球轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，以log2（Fold change）≥1.0和FDR＜0.01為標(biāo)準(zhǔn)，選取在大白菜葉球不同部位表達(dá)有差異的23個(gè)糖代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因進(jìn)行qRT-PCR分析。使用EASYspin植物RNA快速提取試劑盒提取樣品的總RNA，取1μg RNA，用Prime ScriptTMRT試劑盒合成cDNA。使用羅氏480實(shí)時(shí)PCR系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)模式下進(jìn)行qRT-PCR。PCR反應(yīng)體系為20μL：2xSYBR Creen I Master 10 μL，1：10稀釋的cDNA 2μL，正、反向引物各0.4μL和雙蒸餾水7.2μL。PCR反應(yīng)程序：95℃預(yù)變性5 min；95℃15 s.60℃30 s，72℃30 s，45個(gè)循環(huán)。選擇延伸因子-1-α（EF-1-α，登錄號(hào)為G0479260）作為參考基因。使用軟件Primer Primier 6.0（Premier Biosoft Inc.）設(shè)計(jì)特異性引物，引物序列見表1。試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)，用2-△△Ct法計(jì)算目的基因的相對(duì)表達(dá)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析（ANO-VA），用最小顯著性差異（LSD）法進(jìn)行多重比較，顯著性水平為0.05。所有圖表均使用OriginPro 8和Microsoft Excel 2010進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 大白菜發(fā)育過程中的可溶性糖類含量變化

‘吉錦和‘華耐不同部位的可溶性總糖含量在整個(gè)生育期的變化相似（圖2A、B）。蓮座期至葉球形成階段，葉柄中的可溶性總糖含量均顯著高于相應(yīng)部位的葉片：結(jié)球后期兩個(gè)品種外部球葉和內(nèi)部球葉的葉柄（MM和IM）中可溶性總糖含量達(dá)到最高，且差異不顯著。

與葉片相比，兩個(gè)春大白菜品種葉柄的葡萄糖和果糖含量也占優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出部位特異性（圖2C、D、E、F）。幼苗期后，春大白菜中葡萄糖的積累量總體高于果糖。葉柄中的葡萄糖含量均顯著高于相應(yīng)葉片中的。結(jié)球后期，葡萄糖在兩個(gè)品種內(nèi)部球葉的葉片（IL）及‘華耐內(nèi)部球葉的葉柄中（IM）積累量升高，果糖則在結(jié)球后期的內(nèi)部葉柄（IM）中均顯著上升。

蔗糖含量在兩個(gè)大白菜品種整個(gè)生長(zhǎng)階段均處于極低水平，不超過組織干重的3%，且在最外部蓮座葉的葉片（EL）及內(nèi)部球葉的葉柄（IM）中含量較高（圖2G、H）。說明蔗糖在大白菜主要光合葉（蓮座葉）中合成，運(yùn)輸?shù)缴L(zhǎng)旺盛的部位后被快速利用。

2.2 春大白菜發(fā)育過程中蔗糖代謝相關(guān)基因的表達(dá)模式分析

qRT-PCR分析結(jié)果（圖3）顯示，進(jìn)入蓮座期（44DAS）后，負(fù)責(zé)蔗糖卸載的蔗糖合酶基因Br-SUS1在兩個(gè)春大白菜品種葉柄中的表達(dá)均顯著上調(diào)，其中，‘吉錦在結(jié)球初期（54DAS）的IM中表達(dá)量最高，是蓮座期IM中的2.70倍，在結(jié)球后期（67DAS）IM中的表達(dá)量次之，兩者間差異不顯著：‘華耐則在結(jié)球后期IM中的表達(dá)量顯著上升。BrSUS5和BrSUS6的表達(dá)也表現(xiàn)出一定的組織特異性，在‘華耐中尤其明顯，表現(xiàn)為葉柄中的表達(dá)量高于相應(yīng)部位的葉片，以蓮座期和結(jié)球初期蓮座葉的葉柄（EM）中表達(dá)量較高。

轉(zhuǎn)化酶基因BrCWI3、BrINV4和BrINVC在兩個(gè)春大白菜品種中的表達(dá)呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，且BrCWI3、BrINV4在‘吉錦中的表達(dá)量高于‘華耐，而BrINVC在‘華耐結(jié)球后期的表達(dá)量較高。其中，BrCWI3分別在‘吉錦結(jié)球初期的EL及‘華耐結(jié)球后期的MM中顯著上調(diào)表達(dá)：Br-INV4和BrINVC分別在‘吉錦和‘華耐結(jié)球后期的MM和ML中顯著上調(diào)表達(dá)，而在內(nèi)部球葉（IL和IM）中的表達(dá)量始終保持較低水平。

細(xì)胞質(zhì)中的BrCINV2基因從蓮座期開始在兩個(gè)春大白菜品種各部位葉片的葉柄中表達(dá)量迅速升高，在結(jié)球后期保持較高水平。負(fù)責(zé)蔗糖合成的BrSPS1和BrSPS4在蓮座葉的葉片（EL）中具有顯著的表達(dá)優(yōu)勢(shì)，而在內(nèi)部球葉的葉柄中幾乎不表達(dá)：進(jìn)入結(jié)球后期，兩基因在EL中的表達(dá)水平顯著下降，但在ML中的表達(dá)量顯著升高，這可能與該時(shí)期外部球葉承擔(dān)主要的光合作用有關(guān)。

2.3 春大白菜發(fā)育過程中糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)基因的表達(dá)模式分析

2.3.1 蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因BnSUCs

對(duì)大白菜蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（BrSUCs）家族4個(gè)成員——BrSUC1、BrSUC2、BrSUC3和BrSUC4的表達(dá)情況進(jìn)行分析，結(jié)果如圖4所示?？梢?，BrSUC1在‘吉錦蓮座葉的葉片（EL）中表達(dá)量顯著高于同時(shí)期其他部位，且在結(jié)球初期的表達(dá)量最高，是幼苗期葉片（L）中的7.07倍，其次是結(jié)球后期（67DAS）；‘華耐中BrSUC1在結(jié)球后期的EL中表達(dá)量最高，而在內(nèi)部球葉中的表達(dá)水平較低。BrSUC2主要在春大白菜葉片中表達(dá)，但在兩品種中的表達(dá)水平總體偏低，相較于幼苗期（L），僅‘吉錦蓮座期和葉球形成期EL中的表達(dá)量顯著上調(diào)，而在內(nèi)部球葉的葉柄中幾乎不表達(dá)。進(jìn)入蓮座期后，BrSUC3和BrSUC4在‘吉錦各部位的表達(dá)量迅速升高，顯著高于幼苗期，且分別在結(jié)球后期的ML和結(jié)球初期的EM中表達(dá)量最高：在‘華耐中，BrSUC3和BrSUC4的表達(dá)量在結(jié)球初期也開始增加，且均在結(jié)球后期的MM中表達(dá)量最高。說明蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能夠加強(qiáng)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，在大白菜葉球發(fā)育過程中發(fā)揮作用。

2.3.2 糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因BrSWEETs

分析了4個(gè)糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因BrSWEET1、BrSWEET11、Br-SWEET12、BrSWEET17在兩個(gè)春大白菜品種中的表達(dá)差異，結(jié)果如圖5所示。

SWEET1蛋白具有雙向轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的功能。BrSWEET1在兩個(gè)春大白菜品種中的表達(dá)呈現(xiàn)明顯的組織特異性，即在各時(shí)期葉片中的表達(dá)量均顯著高于葉柄中，且以結(jié)球后期內(nèi)部球葉的葉片中表達(dá)水平最高。

BrSWEET11和BrSWEET12主要負(fù)責(zé)在韌皮部裝載蔗糖向外輸出。兩個(gè)基因在‘吉錦蓮座期和結(jié)球初期的EL中大幅上調(diào)表達(dá)，相對(duì)表達(dá)量顯著高于幼苗期。Br.SWEET11在蓮座期和結(jié)球初期表達(dá)量分別是幼苗期的36.68倍和43.57倍，而BrSWEET12則分別達(dá)到57.67倍和81.51倍，表明兩基因在‘吉錦，快速生長(zhǎng)期將光合產(chǎn)物從源葉輸出的過程中發(fā)揮重要作用。在小株型春大白菜‘華耐中，BrSWEET11和BrSWEET12也在光合葉片（EL和ML）中表達(dá)占優(yōu)勢(shì)，但相比于幼苗期，BrSWEET11在蓮座期和葉球形成期顯著下調(diào)表達(dá)，BrSWEET12在蓮座期和結(jié)球初期的EL和結(jié)球后期的ML中顯著上調(diào)表達(dá)，在ML中的表達(dá)量最高，但僅是幼苗期的1.96倍。

BrSWEET17定位在液泡膜上，能夠向液泡外輸出果糖，從而維持細(xì)胞內(nèi)部果糖的穩(wěn)態(tài)。Br-SWEET17在兩個(gè)春大白菜品種快速生長(zhǎng)期（蓮座期和結(jié)球初期）的蓮座葉葉柄（EM）中大量表達(dá)，尤其在結(jié)球初期的EM中，表達(dá)量可達(dá)幼苗期L的140倍（‘吉錦）和70倍（‘華耐）。在結(jié)球后期，該基因的表達(dá)量迅速下降，但仍以葉柄中的表達(dá)量高于葉片中。說明BrSWEET17對(duì)果糖的分配調(diào)節(jié)在大白菜生長(zhǎng)及葉球形成過程中也發(fā)揮著重要作用。

2.3.3 單糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)基因

單糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白STP1主要在葡萄糖吸收中發(fā)揮作用，H+/葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)體ERDL6負(fù)責(zé)向液泡膜或質(zhì)膜外輸出葡萄糖，PGLCT4則參與葡萄糖輸出：TMT是液泡膜單糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，能夠?qū)⒓禾呛驼崽寝D(zhuǎn)入液泡。對(duì)這些單糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因在兩個(gè)春大白菜品種中的表達(dá)模式進(jìn)行分析，結(jié)果（圖6）顯示，BrSTP1在兩個(gè)品種蓮座葉和外部球葉的葉片中表達(dá)量上升。BrPGLCT4在‘吉錦，快速生長(zhǎng)期的EL中表達(dá)量增加幅度較大，而在‘華耐中則是葉球形成期IL中的表達(dá)量較高，兩者分別在蓮座期的EL和結(jié)球初期的IL中達(dá)到最高。BrTMT1在兩個(gè)品種快速生長(zhǎng)期的EM中表達(dá)量較高：對(duì)于‘華耐，內(nèi)部球葉葉柄中的表達(dá)水平也有升高：結(jié)球后期葉球內(nèi)部各組織中該基因的表達(dá)量較幼苗期顯著上升。BrTMT2在‘吉錦蓮座葉片（EL）及外部結(jié)球葉（ML和MM）中的表達(dá)量顯著升高，其余部位較幼苗期表達(dá)水平變化不大：而在‘華耐各組織中，BrTMT2表達(dá)量相對(duì)較低，且整個(gè)發(fā)育時(shí)期相對(duì)穩(wěn)定。BrERDL6-4在‘吉錦不同生長(zhǎng)時(shí)期的表達(dá)變化無明顯組織特異性，在結(jié)球初期的EL、蓮座期的EM和結(jié)球后期的ML中表達(dá)量顯著高于幼苗葉中：而在‘華耐中，幼苗期后該基因在植株中的表達(dá)量顯著降低，尤其結(jié)球后期在各部位的表達(dá)均處于極低水平。BrERDL6-16在兩個(gè)品種結(jié)球后期的EM、ML、MM中表達(dá)量超過幼苗期的1000倍以上，其中，‘吉錦ML和‘華耐EM中的表達(dá)量分別是幼苗期葉片中的2772倍和4060倍，IM中的表達(dá)量也升高了3（X）-500倍：在‘吉錦蓮座期和結(jié)球初期的EM中，BrERDL6-16表達(dá)量也顯著升高，較幼苗期分別增加了90.48倍和226.56倍。

2.4 可溶性糖積累和糖代謝及轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的相關(guān)性分析

基于上述基因表達(dá)結(jié)果，進(jìn)一步利用Pearson相關(guān)性分析方法研究這些酶和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)與大白菜發(fā)育過程中可溶性糖含量變化之間的關(guān)系。結(jié)果（圖7）顯示，兩春大白菜品種的果糖、葡萄糖均與總可溶性糖積累呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。在‘吉錦中，BrSUS1與總可溶性糖含量的變化呈極顯著正相關(guān)，BrSUS1和BrSWEET17與葡萄糖含量的變化呈顯著正相關(guān)（P<0.05）；此外，部分酶基因（BrSUS5、BrSUS6、BrINV4、BrCINV2）與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（BrSUC3、BrSUC4、BrT-MT1、BrERDL6-16）的表達(dá)也與可溶性總糖含量變化存在正相關(guān)關(guān)系。在‘華耐中，BrSUS1的表達(dá)與可溶性總糖及各組分含量的正相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，BrSUS5、BrTMT1與可溶性總糖、葡萄糖和蔗糖含量變化均顯著正相關(guān)，BrSUS6、BrCINV2與可溶性總糖和蔗糖含量變化顯著正相關(guān)，BrSUC3、BrSUC4則均與可溶性總糖含量的變化顯著正相關(guān)。綜合來看，在兩個(gè)品種春大白菜生長(zhǎng)發(fā)育過程中，BrSUS1與可溶性糖卸載與積累密切相關(guān)，其余代謝酶及蔗糖和單糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因也不同程度參與大白菜葉片發(fā)育過程中糖的轉(zhuǎn)化與運(yùn)輸，但這些基因在在不同結(jié)球類型的白菜中發(fā)揮作用的階段和程度存在差異。

3 討論與結(jié)論

3.1 春大白菜發(fā)育過程中可溶性糖的積累特征

植物通過光合作用將無機(jī)碳同化為糖類來滿足生長(zhǎng)發(fā)育的能量需要。本研究對(duì)中型結(jié)球春大白菜‘吉錦和小株型春大白菜‘華耐生長(zhǎng)發(fā)育過程中糖類的積累及分布規(guī)律進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在大白菜的快速生長(zhǎng)階段（蓮座期和結(jié)球初期），可溶性總糖含量在葉柄部位均快速積累，而能夠進(jìn)行光合作用的葉片部位如EL、IL中的可溶性總糖含量始終穩(wěn)定在較低水平。說明大白菜光合組織中固定的碳大部分輸出到生長(zhǎng)旺盛的部位用于組織的生長(zhǎng)發(fā)育，這與擬南芥中的報(bào)道相似。在去除水分的組織樣品中，蓮座葉的葉柄（EM）與內(nèi)部球葉的葉柄（IM）都是可溶性總糖分布的優(yōu)勢(shì)部位，在快速生長(zhǎng)期EM中的含量甚至超過內(nèi)部組織。這與前期我們以新鮮樣品獲得的研究結(jié)果不同，這主要是因?yàn)镋M和MM中含水量可達(dá)90%，因此在葉球形成過程中相應(yīng)的可溶性糖含量的鮮重占比遠(yuǎn)低于內(nèi)部球葉，不超過1.5%。從碳水化合物的積累來說，本研究結(jié)果進(jìn)一步反映出大白菜外部葉柄作為庫(kù)組織的重要地位。大白菜葉柄部著生于短縮莖上，短縮莖先端是細(xì)胞分裂及葉形態(tài)建成最活躍的區(qū)域。光合葉片合成的蔗糖能夠在同一片葉的柄部快速卸載，并近距離轉(zhuǎn)運(yùn)到短縮莖及根部，因此蓮座葉包括外部結(jié)球葉的葉柄既是庫(kù)組織，也是糖類向其他異養(yǎng)組織輸出的重要部位。

兩個(gè)春大白菜品種整個(gè)生長(zhǎng)過程中以葡萄糖和果糖積累為主，葡萄糖積累占優(yōu)勢(shì)，蔗糖積累則始終保持在較低水平。而在擬南芥中，蔗糖是蓮座葉中的主要糖類，其次為葡萄糖。大白菜植株體積大，葉片多，生長(zhǎng)周期短，推測(cè)光合組織中合成的蔗糖被快速輸出的同時(shí)，蓮座葉自身生長(zhǎng)也會(huì)消耗大量光合產(chǎn)物，因此蔗糖在整個(gè)時(shí)期積累量較低。在兩個(gè)春大白菜品種蓮座期至結(jié)球后期（收獲期）的葉柄中葡萄糖始終保持穩(wěn)定的含量，可占到干重的20%。葡萄糖是經(jīng)植物光合作用產(chǎn)生的可直接利用的糖類，也是儲(chǔ)存能量的重要來源。本研究結(jié)果顯示，葡萄糖在春大白菜蓮座期、結(jié)球期初期和后期的葉柄中均具有較高的積累量，可為生長(zhǎng)發(fā)育旺盛的庫(kù)組織提供持續(xù)的能量供給。果糖作為蔗糖分解的另一種己糖產(chǎn)物，在收獲期春大白菜葉球組織中的含量顯著升高。可溶性總糖在結(jié)球后期的球葉柄部（MM和IM）積累量達(dá)到最高水平，推測(cè)與該時(shí)期果糖迅速積累相關(guān)。成熟期果糖的積累對(duì)桃果實(shí)甜度起著重要的作用。因此，若要提升大白菜葉球的甜度口感，可以針對(duì)葉球中果糖的代謝調(diào)節(jié)展開研究。

3.2 蔗糖代謝相關(guān)酶基因及轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因在春大白菜生長(zhǎng)發(fā)育過程中的作用差異

負(fù)責(zé)蔗糖合成、分解的相關(guān)酶類在光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化及利用中起到關(guān)鍵作用。在梨和葡萄中，SUS1主要在未成熟果實(shí)中負(fù)責(zé)蔗糖分解，并為細(xì)胞壁構(gòu)建或糖酵解提供底物。與大白菜秋季結(jié)球過程中的表達(dá)模式相似，BrSUS1作為重要的蔗糖庫(kù)端卸載酶，在春大白菜葉柄中有顯著的上調(diào)表達(dá)，并與可溶性糖積累顯著正相關(guān)，因此，調(diào)控BrSUS1的表達(dá)，可能對(duì)調(diào)節(jié)大白菜葉球發(fā)育及產(chǎn)量產(chǎn)生重要影響。多個(gè)蔗糖轉(zhuǎn)化酶基因在兩個(gè)春大白菜品種中的表達(dá)模式不同，但除胞質(zhì)轉(zhuǎn)化酶基因BrCINV2外，其余轉(zhuǎn)化酶基因在內(nèi)部球葉組織（IL和IM）中的表達(dá)量均較低，與SUS基因發(fā)揮作用的部位存在差異。進(jìn)入蓮座期后，BrCINV2在兩個(gè)春大白菜品種葉柄及內(nèi)部球葉的葉中表達(dá)量均快速升高，推測(cè)其在維持大白菜光合產(chǎn)物卸載利用中也具有積極意義。在擬南芥中，AtCINV2可能在維持植株正常生長(zhǎng)并將固定的碳向非光合組織供應(yīng)方面發(fā)揮重要作用。因此，BrCINV2對(duì)春大白菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響值得進(jìn)一步研究。

糖從源到庫(kù)的運(yùn)輸以及胞內(nèi)糖的分配利用也是植物生長(zhǎng)的主要決定因素之一。整個(gè)植物體碳水化合物的分配需要膜上特定糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白發(fā)揮作用，蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SUCs以及SWEETII和SWEET12主要負(fù)責(zé)蔗糖的韌皮部裝載及轉(zhuǎn)運(yùn)。在本研究中，在春大白菜快速生長(zhǎng)期，BrSUC1-BrSUC4、SWEET11和SWEET12在外部葉組織中表達(dá)水平升高，可能不同程度地參與了蔗糖的源端裝載。隨著春大白菜植株的不斷生長(zhǎng)，上述基因表達(dá)量在‘吉錦中上升的幅度均大于小株型白菜‘華耐，推測(cè)葉球較大的白菜類型需要更高效的蔗糖裝載及輸出才能滿足植株快速發(fā)育的需求，這為后續(xù)大白菜生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控的研究提供了一個(gè)新的角度。進(jìn)入結(jié)球后期，BrSUC4在‘吉錦外部和內(nèi)部不同葉組織中表達(dá)水平都有提升，在‘華耐中也整體升高。AtSUC4在擬南芥源葉的次級(jí)葉脈中高水平表達(dá)，負(fù)責(zé)該部位蔗糖的高通量裝載與運(yùn)輸，在庫(kù)端組織如幼葉、花和果實(shí)中也表達(dá)活躍，負(fù)責(zé)蔗糖吸收。BrSUC4可能在大白菜結(jié)球過程中發(fā)揮著多方面的作用。

在負(fù)責(zé)己糖轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白中，SWEET17能在液泡膜上順濃度梯度輸出果糖，調(diào)節(jié)胞質(zhì)中的果糖穩(wěn)態(tài)，而TMT1是胞質(zhì)葡萄糖穩(wěn)態(tài)所必需的，參與液泡單糖轉(zhuǎn)運(yùn)。BrSWEET17和BrTMT1在快速生長(zhǎng)期的春大白菜葉柄部位表達(dá)量占優(yōu)勢(shì)，可能在大白菜庫(kù)組織的己糖儲(chǔ)存與利用中發(fā)揮作用。ERDL6-16屬早期響應(yīng)干旱類似蛋白（ERDL6）家族，是液泡膜上的另一類糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，該類蛋白主要負(fù)責(zé)液泡中葡萄糖的外排，參與植物響應(yīng)脅迫及體內(nèi)糖的穩(wěn)態(tài)和積累。BrERDL6-16在兩個(gè)類型春大白菜結(jié)球過程中均有異常活躍的表達(dá)，尤其在結(jié)球后期的EM、ML、MM中表達(dá)量上調(diào)1000-4000倍，推測(cè)其可能對(duì)葉球發(fā)育過程中的能量分配與利用具有重要影響。

綜上所述，蓮座葉和結(jié)球葉的葉柄是春大白菜重要的庫(kù)器官。葡萄糖在葉柄中快速積累，保證了生長(zhǎng)旺盛的庫(kù)組織的穩(wěn)定能量供給：成熟期果糖的積累提升了春大白菜葉球可溶性糖的總含量；蔗糖分解酶和糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白都參與了大白菜可溶性糖的代謝，但發(fā)揮作用的階段和程度存在差異。本研究結(jié)果可為大白菜品質(zhì)及產(chǎn)量調(diào)控提供理論依據(jù)。

基金項(xiàng)目：中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目（23-1-3-5-zvvd-nsh）；山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2019GNC106009）；山東省農(nóng) 業(yè)良種工程項(xiàng)目（2019LZGC006）