全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(10): 1781−1787 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家自然科学基金项目(30260051)；山东省农业良种工程重大课题(2005、2006、2007LZ03)；山东省自然科学基金项目(Q2007D03)
作者简介: 刘娟(1982−), 女, 山东泰安人, 硕士研究生, 主要从事作物高产优质生理生态方面的研究。Tel: 13562804872；E-mail: liujuanviolet@163.com
*
通讯作者(Corresponding author): 孙学振(1964−), 男, 教授, 主要从事棉花高产优质生理生态与新品种选育研究。Tel: 0538-8242487; E-mail:
sunxz@sdau.edu.cn
Received(收稿日期): 2008-01-14; Accepted(接受日期): 2008-05-02.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01781
高品质陆地棉蔗糖代谢关键酶活性对纤维品质形成的影响
刘 娟 宋宪亮 朱玉庆 李学刚 陈二影 孙学振*
(山东农业大学农学院 / 作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018)
摘 要: 以高品质陆地棉鲁 324系(324)、渝棉 1号(YM-1)和普通陆地棉鲁棉研 18 (L18)为材料, 研究蔗糖代谢关键酶活
性变化对纤维品质形成的影响。结果表明, 高品质陆地棉叶片蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthetase, SPS)活性
高, 蔗糖合成能力强, 主茎叶和果枝叶蔗糖含量高, 蔗糖供应能力强。Logistic 方程模拟纤维素累积过程, 高品质陆
地棉纤维素进入快速累积期的时间晚, 终止期延后, 快速累积持续期长, 累积速率平缓, 最终纤维素含量高, 纤维比
强度高。在纤维发育前期, 高品质陆地棉蔗糖贮存较多, 为次生壁发育提供了充足的初始底物。高品质陆地棉蔗糖合
成酶(sucrose synthetase, SS)活性高, 降解蔗糖能力强, 酶活性迅速增加时期与纤维素快速累积期相吻合; SPS活性在
纤维素快速累积期终止前均明显高于普通陆地棉。叶片 SPS活性和棉纤维中 SS、SPS活性与纤维素累积及纤维品质
形成有密切关系。
关键词: 高品质陆地棉; 纤维品质; 蔗糖合成酶; 蔗糖磷酸合成酶
Effects of Key Enzyme Activities in Sucrose Metabolism on Fiber Quality
in High Quality Upland Cotton
LIU Juan, SONG Xian-Liang, ZHU Yu-Qing, LI Xue-Gang, CHEN Er-Ying, and SUN Xue-Zhen*
(Agronomy College, Shandong Agricultural University / State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, Shandong, China)
Abstract: Fiber strength is an important index that measures the fiber quality, which determined by cellulose deposition charac-
teristics. Cellulose synthesis and accumulation are affected by many enzymes including sucrose synthetase (SS), sucrose phos-
phate synthetase (SPS) and so on. Up to date, there have been few reports about cellulose accumulation and key enzymes relating
to sucrose metabolism in high quality upland cotton cultivars. To investigate the relationship between fiber quality differences and
relating sucrose metabolism enzymes, a filed experiment was conducted at Shandong Agricultural University in 2006–2007. Three
upland cotton cultivars including Ludimianlu 324 and Yumian1(YM-1) (high quality) and Lumianyan (18) (common quality) were
used in the experiment. Leaves were sampled at 15, 30, 45, and 60 days after leaf unfolding. Flowers were labeled at anthesis and
sampled every 7 days from 7 days after anthesis. The result showed that the sucrose content was higher with higher SPS activities
in high quality upland cotton leaves. The simulation with Logistic equation of cotton cellulose accumulation showed that the ac-
cumulation duration was longer and the accumulation rate was moderate, so the final cellulose content was higher in high quality
upland cotton cultivar. Compared with common upland cotton, the sucrose content was higher in fiber at early growth stage in
high quality upland cotton, which supplied enough original substrate for secondary wall thickening. Meanwhile, the SS activity
was higher and consistent with cellulose accumulation duration in high quality upland cotton. Furthermore, high quality upland
cotton had higher SPS activity before termination of cellulose accumulation duration. It was suggested that SPS activity in leaves,
SS and SPS activities in fibers had close correlation with cellulose accumulation and fiber quality.
Keywords: High quality upland cotton (Gossypium hirsutum L.); Fiber quality; Sucrose synthetase; Sucrose phosphate synthetase
蔗糖是植物体内碳水化合物运输的主要形式 ,
也是碳水化合物的暂贮形式之一[1]。棉花开花后, 叶
片合成的碳水化合物以蔗糖形式通过铃壳—棉籽运
输到纤维中 [2], 在一系列酶的作用下 , 降解为尿苷
1782 作 物 学 报 第 34卷

二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose, UDPG),
用以合成纤维素, 这组成了棉花从“源”到“库”的蔗
糖代谢过程。这一过程是与叶片、纤维中蔗糖代谢
关键酶活性的变化紧密联系在一起的。
纤维强度是衡量棉纤维品质的重要指标, 纤维强
度的最大增长期发生在纤维素合成的最大时期[3-4]。刘
继华等[5]认为正常成熟纤维的纤维素含量对纤维比
强度无显著影响, 纤维发育过程中, 纤维素的均匀
累积对高强纤维的形成是有利的。纤维素的沉积特
性决定了棉纤维比强度[4-6], 而沉积特性受纤维素合
成过程中底物浓度及关键酶活性的影响和调控[7-9]。
张文静等[7]和Amor等[10]研究认为蔗糖合成酶(sucrose
synthetase, SS)是调控纤维素生物合成的关键酶, SS
活性变化直接影响纤维素的合成速度和沉积质量。
SS可以催化蔗糖的合成和降解, 在库细胞中其主要
作用是降解蔗糖。其中, 与质膜相连的蔗糖合成酶
记作M-SuSy, 可溶性的蔗糖合成酶记作S-SuSy, 纤
维素合成酶接受由M-SuSy催化产生的UDPG, 并不
直接依赖胞质中游离的UDPG[11]。张文静等[7]研究表
明高强棉纤维品种在棉纤维次生壁加厚发育时期SS
活性高, 纤维素合成底物UDPG的供应能力强。游离
的 UDPG可以和 6-磷酸果糖在蔗糖磷酸合成酶
(sucrose phosphate synthetase, SPS)催化下合成蔗糖
磷酸, 再在磷酸蔗糖磷酸酶的催化下即可合成蔗糖,
合成的蔗糖按 3∶1 在M-SuSy与S-SuSy之间再分配
[12-13]。研究表明, SPS在植物叶片光合产物向蔗糖的
转化过程中起着关键性的调节作用[14]。叶片中SPS
主要催化蔗糖的合成, 其活性高低反映了叶片合成
蔗糖的能力, SPS活性高, 有利于光合产物向蔗糖的
转化 , 小麦旗叶中的蔗糖含量与SPS活性呈显著正
相关 [15]。然而, 目前关于棉花叶片蔗糖含量与SPS
活性的研究较少。SPS 是调控棉纤维细胞内蔗糖合
成的一个潜在因子。深入研究蔗糖代谢关键酶活性
对纤维品质形成的影响具有重要意义。
关于高品质陆地棉叶片蔗糖代谢与纤维蔗糖代
谢关键酶活性变化对纤维品质形成的影响还缺乏系
统研究。本试验研究两个高品质陆地棉品种和一个
普通陆地棉品种棉纤维品质形成过程中不同部位叶
片、纤维蔗糖含量及蔗糖代谢关键酶活性的变化 ,
旨在探明高品质陆地棉与普通陆地棉纤维素累积的
差异及纤维品质形成的机理, 为提高棉花纤维品质
和高强纤维品种选育提供理论依据和技术途径。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验在山东农业大学科技示范园大田内进行。
试验地 0~20 cm土层含有机质 1.24 g kg−1、全氮 0.89
g kg−1、速效磷 34.10 mg kg−1、速效钾 76.99 mg kg−1。
选用高品质陆地棉鲁 324 系(山东省农业科学院原子
能利用研究所选育的 324 品系, 纤维比强度 26.5 cN
tex−1, HVI标准)、渝棉 1号(西南农业大学育成, 纤维
质优, 纤维比强度 25.7 cN tex−1, HVI标准)和普通陆
地棉品种鲁棉研 18(L18, 中熟品种 , 纤维强度在
23.2 cN tex−1, HVI标准)。2006和 2007年分别于 4
月 25和 26日播种, 小区面积为 5.6 m×10.0 m, 7行
区, 随机区组排列, 重复 3次。密度均为每公顷 3.75
万株, 行距 80 cm, 田间管理按常规高产栽培进行。
1.2 取样方法
在叶片展开当天挂牌标记, 第 4~6 果枝对应的
主茎叶及第一果枝叶定为下部主茎叶和果枝叶, 第
9~11果枝对应的主茎叶及第 1果枝叶定为上部主茎
叶和果枝叶。自叶片展开 15 d开始每隔 15 d取样一
次, 共取 4 次, 取样时选取的果枝叶都有对应棉铃,
每次取 10~15片, 进行叶片生理生化指标的测定。
进入开花期以后 , 在开花当天挂牌标记 , 第
4~6 果枝上 1~2 果节花定为下部内围花, 第 9~11 果
枝上 1~2 果节花定为上部内围花。从挂牌后 7 d 开
始每 7 d取一次棉铃, 共取 8次, 每次取带有对应果
枝叶且生长发育一致的棉铃 25~30 个。部分样品分
离棉籽、棉纤维, 冰冻保存用于测定棉纤维酶学指
标; 剩余部分晒干 , 手工分离纤维与种子 , 部分纤
维用于测定纤维素和蔗糖含量, 另一部分用棉花纤
维拉伸仪引伸、拉直, 制成试验棉条, 进行纤维品质
指标的测定。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 蔗糖含量 用间苯二酚法[16]测定。
1.3.2 酶活性 参照Doehlert等[17]的方法提取酶
液。叶片和纤维经分别称重后加Hepes-NaOH缓冲液
(pH 7.5) 6 mL, 冰浴研磨。匀浆于 4℃下 15 000×g离
心 10 min, 取上清液。参照Rufty等[18-19]方法测定叶
片和纤维中SPS活性。参照Wardlaw和Willenbrink[20]
的方法测定纤维中SS活性(分解方向)。试验所用生
化试剂均购自美国Sigma公司。
1.3.3 纤维素含量 用蒽酮比色法测定。用
Logistic方程W = K/(1+eA+Bt)对纤维素累积过程进行
模拟, 式中A、B为参数, t (d)为铃龄, K为纤维素累积
第 10期 刘 娟等: 高品质陆地棉蔗糖代谢关键酶活性对纤维品质形成的影响 1783


的理论最大值, W(%)为纤维素含量。最大累积速率
Vmax= −KB/4; 最大累积速率出现日期Tmax= −A/B;
累积曲线的快速累积期的起始时期 t1=[ln (2+
3 )−A]/B、终止时期t2=[ln (2− 3 )−A]/B, 快速累积
持续期T=t2 – t1。
1.3.4 棉纤维品质 利用 Y146 型棉纤维光电长
度仪测定纤维长度。
用Y-171 纤维中断切取器切取 1 cm长纤维束,
用 1/100 000 扭力天平称其重量(g), 数出纤维根数,
根据Nm(公制支数 )＝ 10×n(根数 )/Gf (mg)和M =
25 400/Nm计算纤维马克隆值。
用 Y-147 型棉纤维成熟度测定仪测定纤维成熟
度。
参照 ISO3060-74国际标准将纤维样品混匀后用
棉花纤维引伸器制成棉条, 利用 GJ-1型卜氏强度测
定仪测定卜氏 3.2 mm隔距比强度, 测 6个重复, 取
平均值作为试样代表值, 并用中国纤维检验局的标
准棉样修正, 然后换算成 HVICC标准。
1.4 统计分析
采用 2006—2007 两年测定均值, 用 Microsoft
Excel 2003和DPS (Data Processing System)进行数据
处理和统计分析。
2 结果与分析
2.1 棉纤维主要品质性状的差异
从表 1可以看出, 高品质陆地棉 324和 YM-1下
部纤维强度和长度显著高于 L18; 而马克隆值和成
熟度显著低于 L18, 上部纤维各品质指标规律与下
部表现一致。上、下部比较, 同一品种下部纤维品
质指标均高于上部。
2.2 纤维素含量和累积特征值
从表 2看出, 3品种最终纤维素含量均达 80%以
上, 以 YM-1最高, 324次之, L18最低, 3品种差异达
显著水平, 同一品种下部纤维素含量略高于上部。
Logistic方程模拟纤维素累积过程表明, 与普通陆地
棉相比, 高品质陆地棉纤维素最大累积速率低, 出
现日期晚; 但纤维素快速累积终止期推迟, 快速累
积持续期延长。上、下部比较, 同一品种下部棉铃
纤维素最大累积速率低, 快速累积持续期长, 纤维
素含量高。

表 1 棉纤维主要品质性状的差异(2006－2007)
Table 1 The difference of main fiber quality characters (2006–2007)
果枝部位
Fruit branch position
品种
Cultivar
强度
Strength(cN tex−1)
成熟度
Maturity
马克隆值
Micronaire
长度
Length(mm)
L18 31.21 d 1.89 a 4.96 a 28.90 d
324 34.42 a 1.69 b 4.17 d 33.95 a
下部果枝
Lower fruit branch
YM-1 33.80 b 1.72 b 4.62 c 31.15 c
L18 30.96 e 1.72 b 4.78 b 28.06 e
324 33.56 b 1.45 c 3.71 f 32.35 b
上部果枝
Upper fruit branch
YM-1 32.62 c 1.50 c 3.90 e 30.11 c
同一列中标以不同小写字母的数值差异达 0.05显著水平。
Values followed by a different letter in a column are significantly different at 0.05 probability level.

表 2 纤维素含量与累积特征值差异(2006－2007)
Table2 The difference of cellulose content and eigenvalue of cellulose accumulation in cotton fiber (2006–2007)
果枝部位
Fruit branch
position
品种
Cultivar
最大累积
速率
Vmax(% d−1)
最大累积速率
出现日期
Tmax(d)
起始
日期
t1(d)
终止
日期
t2(d)
快速累积持
续期
T(d)
纤维素含量
Cellulose
content (%)
L18 5.54 c 19.43 d 14.60 d 24.26 d 9.66 c 83.30 d
324 4.92 e 21.82 b 15.94 c 27.70 b 11.76 a 89.20 c
下部果枝
Lower fruit branch
YM-1 5.31 d 21.84 b 16.18 b 27.54 b 11.36 a 92.91 a
L18 5.84 a 20.50 c 15.95 c 25.06 c 9.11 c 82.30 e
324 5.32 d 22.77 a 17.36 a 28.19 a 10.83 b 88.91 c
上部果枝
Upper fruit branch
YM-1 5.68 b 22.45 a 17.33 a 27.56 b 10.24 b 89.70 b
同一列中标以不同小写字母的数值差异达到 0.05显著水平。
Values followed by a different letter in a column are significantly different at 0.05 probability levels. Vmax: maximal speed of cellulose
accumulation in cotton fiber; Tmax: date of maximal speed of cellulose accumulation in cotton fiber; t1and t2: date for starting and terminating
of cellulose speedy accumulation period in cotton fiber; T: duration for cellulose speedy accumulating in cotton fiber.
1784 作 物 学 报 第 34卷

2.3 叶片 SPS活性与蔗糖含量变化
2.3.1 主茎叶 SPS 活性 从图 1 看出, 上、下部
主茎叶 SPS 活性均呈先升高后降低的趋势, 下部峰
值出现在叶龄 45 d, 上部峰值出现在叶龄 30 d。品
种间比较, 各测定时期均表现为 324最高, YM-1次
之, L18最低, 上、下部主茎叶表现一致。



图 1 主茎叶 SPS活性的动态变化(2006－2007)
Fig. 1 Dynamic changes of SPS activity in main stem leaves
(2006–2007)

2.3.2 果枝叶 SPS 活性 图 2 表明, 果枝叶 SPS
活性变化和品种间差异与主茎叶类似。下部果枝叶
SPS活性峰值亦出现在叶龄 45 d, 但在叶龄 15 d时
其 SPS 活性显著低于下部主茎叶。上部果枝叶 SPS
活性峰值出现在叶龄 30 d, 在叶龄 15 d时其活性显
著高于下部果枝叶, 叶龄 60 d时 3品种 SPS活性无
显著差异。



图 2 果枝叶 SPS活性的动态变化(2006－2007)
Fig. 2 Dynamic changes of SPS activity in fruit branch leaves
(2006–2007)

2.3.3 主茎叶蔗糖含量 由图 3 可知, 随叶龄增
大, 3品种上、下部主茎叶中蔗糖含量均呈单峰曲线
变化, 叶龄 45 d达峰值, 高品质陆地棉 324和 YM-1
蔗糖含量均高于 L18。3品种上部主茎叶蔗糖含量明
显高于下部同叶龄主茎叶, 这可能与棉花生育后期
随温度降低叶片中蔗糖向外运输速度减慢有关。



图 3 主茎叶蔗糖含量的动态变化(2006－2007)
Fig. 3 Dynamic changes of sucrose content in main stem leaves
(2006–2007)

2.3.4 果枝叶蔗糖含量 果枝叶蔗糖含量与主茎
叶蔗糖含量类似, 亦随叶龄的增长呈单峰曲线变化
(图 4), 峰值出现在叶龄 45 d, 随后迅速下降。蔗糖
含量表现为 324>YM-1>L18。上部果枝叶蔗糖含量
亦高于下部果枝叶。



图 4 果枝叶蔗糖含量的动态变化(2006－2007)
Fig. 4 Dynamic changes of sucrose content in fruit branch
leaves (2006–2007)

2.4 棉纤维中酶活性与蔗糖含量变化
2.4.1 SS 活性(分解方向) 图 5 表明, 3 个品种
SS活性呈先下降后上升再下降的趋势。铃龄 7 d时
L18上、下部棉铃纤维中 SS活性均较高, 可能与其
纤维发育起始时间较早有关; 铃龄 14 d以后, 324和
YM-1 纤维中 SS 活性均明显高于 L18。说明在纤维
素快速累积期, 324和 YM-1纤维有较强的蔗糖降解
能力, 能为纤维素合成提供充足的 UDPG。同一品种
中, 下部棉铃纤维 SS 活性峰值高于上部, 上部棉铃
的营养供应和气候条件远没有下部棉铃好, 可能是
其酶活性低的原因。SS活性较高的时期与纤维素快
速累积期一致, 说明纤维中 SS活性与纤维素的累积
密切相关。
第 10期 刘 娟等: 高品质陆地棉蔗糖代谢关键酶活性对纤维品质形成的影响 1785





图 5 棉纤维中 SS活性的动态变化(2006－2007)
Fig. 5 Dynamic changes of SS activity in cotton fibers
(2006–2007)

2.4.2 SPS 活性 棉铃中蔗糖合成的不足会引起
纤维素合成底物 UDPG 供应不足, 而 SPS 促进蔗糖
的生成, 进而促进纤维素的合成。图 6显示, 3品种
SPS 活性均呈先下降后上升再下降的趋势。高品质
陆地棉 SPS 活性增强快, 峰值高, 峰值出现在铃龄
28 d, 而 L18 出现在铃龄 35 d。高品质陆地棉纤维
SPS活性在 35 d前均高于 L18, 而后低于 L18。上、
下不同部位棉铃纤维 SPS活性变化趋势基本一致。



图 6 棉纤维 SPS活性的动态变化(2006－2007)
Fig. 6 Dynamic changes of SPS activity in cotton fibers
(2006–2007)

2.4.3 蔗糖含量 由图 7可以看出, 3个供试品种
纤维中蔗糖含量均呈单峰曲线变化, 峰值出现在铃
龄 14 d, 而后迅速降低。与普通陆地棉相比, 高品质
陆地棉蔗糖含量在铃龄 7 d时较高, 21 d后开始低于
普通陆地棉, 这与纤维 SS活性的变化相对应。纤维
次生壁加厚开始后纤维素合成迅速进行, 相应地存
贮于纤维中的蔗糖含量迅速下降。
3 讨论
叶片是光合作用的重要器官, 不同部位叶片在
光合作用及同化物累积过程中贡献率不同, 主茎叶
>果枝叶; 在棉株上不同部位着生的棉铃其纤维品


图 7 棉纤维中蔗糖含量的动态变化(2006－2007)
Fig. 7 Dynamic changes of sucrose content in cotton fibers
(2006–2007)

质也各有差异。因此, 分部位对叶片蔗糖代谢和棉
铃纤维发育过程中纤维素的沉积特性进行研究, 更
有利于揭示纤维品质差异形成的机理。
SPS 是合成蔗糖的关键酶, 其活性高低反映了
叶片合成蔗糖的能力, 高品质陆地棉主茎叶和果枝
叶 SPS 活性均高于普通陆地棉, 说明其蔗糖合成能
力强。本研究表明, 上部果枝叶 SPS 活性达到活性
高峰时间, 比下部早 15 d。这可能是上部果枝叶蔗糖
含量高的原因之一, 另外上部果枝叶蔗糖含量高也
可能与棉花生育后期温度降低, 叶片中蔗糖向外运
输速度减慢有关。3个棉花品种叶片蔗糖含量均在叶
龄 45 d达到峰值, 随后下降。与普通陆地棉相比, 高
品质陆地棉主茎叶和果枝叶蔗糖含量均较高, 蔗糖
供应能力强。高品质陆地棉棉纤维素快速累积阶段
与主茎叶和果枝叶蔗糖含量迅速升高时期一致, 说
明在纤维素迅速累积阶段, 叶片可为纤维素的合成
提供充足的初始底物蔗糖。
蔗糖是纤维素合成的初始底物, 经M-SS催化降
解所生成的UDPG是合成纤维素的直接底物。因此,
纤维中蔗糖含量的变化对纤维素的合成和累积速率
具有重要影响[2]。本研究表明, 棉纤维中蔗糖含量在
棉纤维发育 14 d时达到高峰, 而后随纤维素的大量
合成消耗蔗糖, 蔗糖含量迅速降低。在高品质陆地
棉棉纤维发育 14 d内蔗糖含量高于普通陆地棉, 28 d
后其蔗糖含量又低于普通陆地棉, 说明在纤维发育
前期, 高品质陆地棉蔗糖贮存较多, 为以后的次生
壁发育提供了充足的底物; 纤维发育 28 d后高品质
陆地棉棉纤维蔗糖被大量用于合成纤维素。
一般认为, 与纤维素合成密切相关的蔗糖代谢
酶主要有SS和SPS, 它们对纤维素累积和纤维品质
形成起着重要的调节作用[21]。棉纤维次生壁加厚时
期, 纤维素以结晶态形式每天向内沉积一层, 而纤
1786 作 物 学 报 第 34卷

维素的沉积强度直接影响到棉纤维的细度、强度和
成熟度[22-23]。Logistic方程模拟表明, 高品质陆地棉
纤维素快速累积期长, 累积速率平缓, 最终纤维素
含量高, 纤维比强度高。徐楚年等[24]研究认为, M-SS
活性变化与纤维素沉积速度的变化相一致, 在一定
程度上反映了纤维素合成强度。本研究表明, 高品
质陆地棉纤维次生壁加厚发育时期SS活性高, 蔗糖
降解能力强, 大量蔗糖被降解成合成纤维素的直接
底物UDPG, 且酶活性迅速增加时期与纤维素快速
累积期相吻合。普通陆地棉品种L18 SS活性较低 ,
限制了棉纤维次生壁加厚过程中纤维素的合成, 进
而影响棉纤维品质。前人研究认为, 纤维SPS活性亦
在棉纤维发育过程中发挥重要作用[25]。棉铃中蔗糖
合成的不足会引起纤维素合成底物UDPG供应不足,
而SPS促进蔗糖的生成, 进而促进纤维素的合成。本
研究表明, 铃龄 21 d前, SPS活性呈下降趋势, 可能
受纤维发育前期较高蔗糖含量的反馈抑制。铃龄 21
d后, 纤维蔗糖含量已处于较低水平, 而此期SPS活
性开始上升, 合成的蔗糖用于纤维素累积。3品种比
较, 铃龄 35 d前, 高品质陆地棉SPS活性高于普通陆
地棉 , 说明SPS活性差异亦是造成品种间差异的重
要原因。棉纤维中蔗糖合成与降解的平衡是由SS和
SPS协同作用完成的 , 然而其调节机理还有待于进
一步研究。
4 结论
高品质陆地棉叶片 SPS 活性高, 蔗糖合成能力
强, 主茎叶和果枝叶蔗糖含量高, 蔗糖供应能力强。
在纤维发育前期, 高品质陆地棉蔗糖贮存较多, 蔗
糖合成酶活性高, 降解蔗糖能力强。高品质陆地棉
SS 活性迅速增加时期与纤维素快速累积期相吻合,
SPS 活性在纤维素快速累积期终止前均明显高于普
通陆地棉。叶片 SPS活性和棉纤维中 SS、SPS活性
与纤维素累积及纤维品质形成有密切关系。
References
[1] Wang W-J(王文静), Wang G-J(王国杰), Wang Y-H(王永华).
Dynamic changes of activities of key enzymes involved in su-
crose metabolism during grain filling in wheat and the relation-
ship with starch accumulation in grain. Acta Agron Sin (作物学
报), 2007, 33(7): 1122–1128 (in Chinese with English abstract)
[2] Hu H-B(胡宏标), Zhang W-J(张文静), Wang Y-H(王友华), Chen
B-L(陈兵林), Zhou Z-G(周治国). Matters related with cotton
fiber thickening development and fiber strength. Acta Bot Bore-
ali-Occident Sin (西北植物学报), 2007, 27(4): 726–733 (in Chi-
nese with English abstract)
[3] Jiang G-H(蒋光华), Meng Y-L(孟亚利), Chen B-L(陈兵林),
Bian H-Y(卞海云), Zhou Z-G(周治国). Effects of low tempera-
ture on physiological mechanisms of cotton fiber strength form-
ing process. Acta Phytoecol Sin (植物生态学报), 2006, 30(2):
335–343 (in Chinese with English abstract)
[4] Liu J-H(刘继华), Yin C-Y(尹承佾), Yu F-Y(于凤英), Sun
Q-R(孙清荣 ), Wang Y-M(王永民 ), Jia J-N(贾景农 ), Bian
D-C(边栋材), Chen X-L(陈学留). Formation mechanism and
improvement approach of cotton (Gossypium herbaceum) fiber
strength. Sci Agric Sin (中国农业科学), 1994, 27(5): 10–16 (in
Chinese with English abstract)
[5] Liu J-H(刘继华), Yin C-Y(尹承佾), Sun Q-R(孙清荣), Wang
Y-M(王永民), Yu F-Y(于凤英). The deposition of cellulose and
correlation with fiber strength in cotton. Acta Agric Nucl Sin (核
农学报), 1991, 5(4): 205－209 (in Chinese with English abstract)
[6] Bian H-Y(卞海云), Zhou Z-G(周治国), Chen B-L(陈兵林),
Jiang G-H(蒋光华). Biological synthesis of cellulose during cot-
ton fiber thickening process. Acta Gossypii Sin (棉花学报), 2004,
16(6): 374–378 (in Chinese with English abstract)
[7] Zhang W-J(张文静), Hu H-B (胡宏标), Chen B-L (陈兵林), Shu
H-M(束红梅), Wang Y-H(王友华), Zhou Z-G(周治国). Geno-
typic differences in some physiological characteristics during
cotton fiber thickening and its relationship with fiber strength.
Acta Agron Sin (作物学报), 2007, 33(4): 531–538 (in Chinese
with English abstract)
[8] Saxena I M, Brown R M. Cellulose synthases and related enzyme.
Curr Opin Plant Biol, 2000, 3: 523–531
[9] Williamson R E, Burn J E, Hocart C H. Towards the mechanism
of cellulose synthesis. Trends Plant Sci, 2002, 7: 461–467
[10] Amor Y, Haigler C H, Johnson S, Wainscott M, Delmer D P. A
membrane-associated form of sucrose synthase and its potential
role in synthesis of cellulose and callose in plants. Proc Natl
Acad Sci USA, 1995, 92: 9353–9357
[11] Wu Y-T(武耀廷), Zhang H-M(张恒木), Liu J-Y(刘进元). Cel-
lulose biosynthesis in developing cotton fibers. Acta Gossypii
Sin (棉花学报), 2003, 15(3): 174–179 (in Chinese with English
abstract)
[12] Delmer D P. Cellulose biosynthesis in developing cotton fibers.
In: Basra A S ed. Cotton Fibers: Developing Biology, Quality
Improvement, and Textile Processing. New York: Food Products
Press, 1999. pp 85–112
[13] Ruan Y L. Rapid cell expansion and cellulose synthesis regulated
by plasmodesmata and sugar: Insights from the single-celled cot-
ton fibre. Funct Plant Biol, 2007, 34: 1–10
[14] Li Y-G(李永庚), Yu Z-W(于振文), Jiang D(姜东), Yu S-L(余松
烈). Studies on the dynamic changes of the synthesis of sucrose
in the flag leaf and starch in the grain and related enzymes of
high-yielding wheat. Acta Agron Sin (作物学报), 2001, 27(5):
658–664 (in Chinese with English abstract)
[15] Pan Q-M(潘庆民), Yu Z-W(于振文), Wang Y-F(王月福). Su-
crose synthesis in flag leaves and sucrose degradation in grains
第 10期 刘 娟等: 高品质陆地棉蔗糖代谢关键酶活性对纤维品质形成的影响 1787


after anthesis of wheat. J Plant Physiol Mol Biol (植物生理与分
子生物学学报), 2002, 28(3): 235–240 (in Chinese with English
abstract)
[21] Jiang J-X(蒋建雄), Zhang T-Z(张天真), Wang Z-C(王志成), Yi
Z-L(易自力). Molecular biology of cellulose biosynthesis in
secondary cell wall of cotton fiber. High Tech Commun (高技术
通讯), 2004, (4): 103–106 (in Chinese with English abstract) [16] Wang W(王玮). Determination of sucrose content in plants by
phenyl hydrate (用间苯二酚法测定植物中的蔗糖含量). In: Li
H-S(李合生). Experiment Principle and Technique for Plant
Physiology and Biochemistry (植物生理生化实验原理与技术).
Beijing: Higher Education Press, 2000. pp 199–200(in Chinese)
[22] Liu J-H(刘继华), Yin C-Y(尹承佾), Yu F-Y(于凤英), Yang
H-B(杨洪博), Jia J-N(贾景农), Bian D-C(边栋材). Study on the
mechanism of difference of cotton matured fiber strength. Acta
Gossypii Sin (棉花学报), 1994, 6(4): 201–205 (in Chinese with
English abstract) [17] Doehlert C, Kuo T M, Felker F C. Enzymes of sucrose and hex-
ose metabolism in developing kernels of two inbreds of maize.
Plant Physiol, 1988, 86: 1013–1019
[23] Liu J-H(刘继华), Yin C-Y(尹承佾), Sun Q-R(孙清荣), Yang
H-B(杨洪博), Yu F-Y(于凤英), Jia J-N(贾景农), Bian D-C(边栋
材). Dynamic changes of cotton (Gossypum) fiber cell wall super-
molecular structure during the course of fiber development and
correlation with its strength. Acta Agron Sin (作物学报), 1996,
22(3): 325–329 (in Chinese with English abstract)
[18] Rufty T W Jr, Huber S C. Changes in starch formation and activi-
ties of sucrose phosphate synthase and cytoplasmic fructose-1,
6-bisphosphatase in response to sourcesink alteration. Plant
Physiol, 1983, 72: 474–480
[24] Xu C-N(徐楚年), Dong H-Z(董合忠). Cotton Fiber Developing
and Ovule Cultured Cotton Fiber (棉纤维发育与棉胚珠培养纤
维 ). Beijing: China Agricultural University Press, 2006. pp
162–166 (in Chinese)
[19] Rufty T W Jr, Kerr P S, Huber S C. Characterization of diurnal
changes in activities of enzymes involved in sucrose biosynthesis.
Plant Physiol, 1983, 73: 428–433
[20] Wardlaw I F, Willenbrink J. Carbohydrate storage and mobiliza-
tion by the culm of wheat between heading and grain maturity:
The relation to sucrose synthase and sucrose-phosphate synthase.
Aust J Plant Physiol, 1994, 21: 255–271
[25] Babb V, Haigler C H. Sucrose phosphate synthase activity rises in
correlation with high-rate cellulose synthesis in three heterotro-
phic systems. Plant Phisiol, 2001, 127: 1234–1242



ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ ˆˇˆ ˇˆˇ

欢迎订阅 2009年《植物营养与肥料学报》

《植物营养与肥料学报》是中国植物营养与肥料学会主办、国内外公开发行的专业性学术刊物。属中
国科技核心期刊、中文核心期刊、中国农业核心期刊。为国家科技部“中国科技论文统计源期刊”以及中
国学术期刊综合评价数据库、中国科学引文数据库和美国《化学文摘》来源期刊。近年来, 本刊的学术水平
和编辑质量稳步上升, 影响因子、总被引频次居全国农业科技期刊前列。荣获了第四届全国优秀农业期刊学
术类一等奖。
本刊主要报道本学科具有创见性的学术论文、新技术和新方法、研究报告、简报、文献评述和问题讨
论等。其主要包括土壤、肥料和作物间的关系, 养分变化和平衡; 各种肥料在土壤中的变化规律和配施原理;
农作物遗传种质特性对养分反应; 作物根际营养; 施肥与环境; 施肥与农产品品质; 农业生物学和生物化学
应用; 肥料的新剂型新品种的研制、应用及作用机理; 本学科领域中新手段、新方法的研究以及与本学科相
关联的边缘学科等。
2009年的《植物营养与肥料学报》为双月刊, 大 16开本, 每期页码增至 216页, 单月 25日出版, 定价
28元, 全年 168元。邮发代号：82-169。可通过全国各地邮局办理 2009年订阅手续。也可直接汇款到本刊
编辑部办理订阅。
欢迎作者登陆本刊网站(http://www.plantnutrifert.org)进行在线投稿、查阅稿件处理情况及了解本刊的更
多信息。
地址：100081 北京市中关村南大街 12号 中国农科院资源区划所《植物营养与肥料学报》编辑部
电话：010-82108653 E-mail: zwyf@caas.ac.cn; zwyf@chinajournal.net.cn