Nocturnal sucrose does not reflect the hydrogen isotope composition of transitory starch in leaves as expected

IF 3.6 3区生物学 Q1 PLANT SCIENCES

Plant Biology Pub Date : 2025-04-28 DOI:10.1111/plb.70006

A. Wacker, D. B. Nelson, G. Tcherkez, M. M. Lehmann, A. Kahmen, M. Holloway-Phillips

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夜间蔗糖不像预期的那样反映叶片中短暂淀粉的氢同位素组成。

纤维素的氢同位素组成（δ2H）与叶片中合成的蔗糖的氢同位素组成有内在联系。白天的蔗糖是由Calvin-Benson-Bassham循环产生的磷酸三糖合成的，而夜间的蔗糖是由树叶中重新活化的瞬时淀粉合成的。光合代谢导致淀粉相对于磷酸三糖自然地消耗2h。因此，蔗糖δ2H值每天都在变化。然而，这还没有经过检验。在气候控制和稳态同位素条件下，对大豆、萝卜和向日葵三种蔗糖/淀粉动力学不同的植物进行了蔗糖和淀粉δ2H的定量测定。与白天蔗糖相比，叶片淀粉在夜间降解，2h耗损约为90‰。然而，在所有被测试的物种中，我们惊讶地观察到夜间蔗糖δ2H没有影响，相反，只有物种特有的差异。因此，与蔗糖生物合成相关的表观同位素分异（ε蔗糖）在白天和夜间几乎没有区别，在-140‰到-180‰之间。ε蔗糖的昼夜变化不明显可能是由于胞质糖代谢和h原子位置的2h富集抵消了淀粉中2h的消耗。利用简化的稳态同位素代谢模型，我们发现昼夜通量的差异可以降低昼夜ε蔗糖的预期差异。从实际应用的角度来看，这表明：(1)估计单个时间点的ε蔗糖可能足以捕捉稳态条件下的δ2H变化；（ii）从一个给定的化合物中提取多个代谢敏感的同位素信号，将需要特定位置的同位素分析。

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来源期刊

Plant Biology 生物-植物科学

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期刊介绍： Plant Biology is an international journal of broad scope bringing together the different subdisciplines, such as physiology, molecular biology, cell biology, development, genetics, systematics, ecology, evolution, ecophysiology, plant-microbe interactions, and mycology. Plant Biology publishes original problem-oriented full-length research papers, short research papers, and review articles. Discussion of hot topics and provocative opinion articles are published under the heading Acute Views. From a multidisciplinary perspective, Plant Biology will provide a platform for publication, information and debate, encompassing all areas which fall within the scope of plant science.