灌水时期和灌水量对小麦氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质品质的影响

以高产强筋小麦品种'济麦20'为试验材料,在防雨池栽条件下研究了灌水时期和灌水量对小麦氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质品质的影响.结果表明,随灌水时期增多和总灌水量增加,小麦开花后旗叶硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性显著增高,旗叶蛋白质水解酶内肽酶(EP)、氨肽酶(AP)、羧肽酶(CP)活性降低;小麦籽粒清蛋白和球蛋白含量增加,而籽粒谷蛋白和醇溶蛋白含量、成熟期籽粒谷醇/清球比值(谷蛋白+醇溶蛋白含量/清蛋白+球蛋白含量)降低;面粉沉降值和面团稳定时间显著降低,籽粒产量显著增加.研究发现,在本试验条件下,小麦全生育期灌水3次处理(底墒水+拔节水+开花水)在灌浆前中期旗叶NR和GS活性、灌浆中后期旗叶EP、CP、AP 活性均较高,且成熟期籽粒蛋白质含量、谷醇/清球比值、面团稳定时间、籽粒产量亦较高,是获得小麦高产优质的最佳灌水处理.     

土壤水分对强筋小麦‘豫麦34’氮素同化酶活性和籽粒品质的影响

 以强筋型小麦(Triticum aestivum)品种‘豫麦34号’为材料,采用盆栽方法研究了土壤水分对氮素同化酶活性及籽粒品质的影响。结果表明：旗叶硝酸还原酶（NR）活性于花后呈下降趋势,且土壤含水量为田间持水量（FC）60%的处理活性最强,其次为40%FC,活性最低的是80%FC。旗叶和籽粒中谷氨酰胺合成酶（GS）活性于开花15 d前均呈下降趋势,15 d后均为上升趋势,各水分处理间酶活性大小关系是：80%FC＞60%FC＞40%FC。各水分处理间旗叶和籽粒谷氨酸合成酶（GOGAT）活性的大小关系同GS。60%FC籽粒产量及品质最优,80%FC产量次之,40%FC产量最低;40%FC品质次之,80%FC品质最低。不同水分处理下籽粒蛋白质含量与叶片NR、GS 和籽粒GOGAT活性均呈正相关,与旗叶GOGAT活性呈负相关。且40%FC和80%FC下籽粒蛋白质含量只与旗叶GS活性相关性达显著水平, 60%FC下蛋白质含量则与旗叶NR和籽粒GS活性均达显著相关,与旗叶GS活性达极显著相关。     

不同形态氮素对专用型小麦花后氮代谢关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响

采用盆栽方法研究了氮素形态对不同专用型小麦开花后氮素同化关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响。结果表明:不同专用型小麦氮素同化关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶对氮素形态的反应不同。强筋小麦豫麦34施用酰胺态氮对旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、籽粒谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性具有明显的促进作用,最终籽粒蛋白质含量较高;中筋小麦豫麦4 9在施用铵态氮时,3种氮素同化关键酶活性均有较大增强,籽粒蛋白质含量最高;弱筋小麦豫麦5 0硝酸还原酶活性以铵态氮处理最高,而籽粒和旗叶谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性在酰胺态氮处理下明显增强,酰胺态氮对籽粒中蛋白质含量的增加具有明显的促进作用。相关性分析表明,籽粒蛋白质含量与旗叶GS活性和籽粒GOGAT活性呈显著或极显著正相关,与旗叶NR活性和GS活性、籽粒GOGAT活性相关性不显著     

灌浆期不同阶段遮光对小麦籽粒蛋白质组分含量和加工品质的影响

选用强筋小麦济麦20、中筋小麦泰山23和弱筋小麦宁麦9号3个小麦品种,设置了灌浆期不同阶段遮光处理:开花后不遮光(S0)、0～11 d遮光(S1)、12 ～23 d遮光(S2)、24～35 d遮光(S3),研究了其对不同小麦品种籽粒蛋白质组分含量和加工品质的影响.结果表明:3个小麦品种的籽粒清蛋白+球蛋白含量遮光处理间无显著差异;遮光均显著提高了济麦20和泰山23的高分子量谷蛋白亚基、低分子量谷蛋白亚基、谷蛋白、醇溶蛋白和总蛋白含量,其中灌浆中期遮光(S2)处理提高幅度高于其他处理;灌浆中期(S2)和后期(S3)遮光处理显著提高了宁麦9号各蛋白质组分含量.遮光显著降低了小麦籽粒产量,提高了籽粒面团形成时间、面团稳定时间和沉降值,其中灌浆中期遮光处理更为显著,表明籽粒品质的形成与灌浆中期的光照条件更为密切.总体上灌浆期遮光对3个小麦品种籽粒产量、蛋白质组分含量及加工品质指标的调节幅度为济麦20＞泰山23＞宁麦9号.     

灌浆前期高温和干旱胁迫对小麦籽粒蛋白质含量和氮代谢关键酶活性的影响

为探讨花后逆境胁迫影响小麦籽粒氮代谢及蛋白质合成的生理机制,采用盆栽和人工气候室模拟花后高温的方式,研究了灌浆前期短暂高温和干旱胁迫对两个不同品质类型小麦品种籽粒蛋白质含量、组分及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)活性的影响。结果表明,灌浆前期高温、干旱及其复合胁迫均显著提高两品种籽粒蛋白质及组分含量,但降低谷/醇比。逆境胁迫使蛋白质积累量和粒重显著下降,其中高温处理使两品种蛋白质产量分别下降20.7%和12.4%,粒重下降23.2%和24.0%;干旱胁迫使两品种蛋白质产量分别下降16.2%和11.9%,粒重下降18.0%和16.0%;复合胁迫使两品种蛋白质产量分别下降26.1%和15.8%,粒重下降29.9%和28.9%。高温、干旱及其复合胁迫下两品种籽粒氮代谢关键酶活性升高。花后8,17,23,29 d的GS活性和花后11,17 d的GPT活性与蛋白质含量呈显著或极显著正相关,花后23,35 d的GS和花后8,17,23 d的GPT活性与蛋白质产量呈显著或极显著负相关,花后8,17,23,29,35 d的GS和花后8,11,17,23 d的GPT活性与籽粒产量呈显著或极显著负相关。试验条件下,高温处理对籽粒蛋白质合成的影响大于干旱胁迫,二者具有叠加效应,强筋小麦品种郑麦366受逆境胁迫的影响较大。     

氮、磷、钾对豫麦50旗叶蔗糖和籽粒淀粉积累的影响

以豫麦50为对象,探讨了氮、磷、钾对小麦旗叶中蔗糖的积累及相关酶活性以及籽粒中淀粉含量和组分的影响.结果表明,施氮可以增加灌浆前期旗叶中的糖含量,施钾则提高了灌浆后期旗叶中的糖含量,而施磷则对旗叶中的糖含量影响不大.施氮、磷、钾均能增加蔗糖合成酶活性,但它们的作用时间不同：施氮活性增加在籽粒灌浆中期,施磷在灌浆前期,而施钾在灌浆前、中期.但氮亦可增加花后24 d的磷酸蔗糖合成酶活性,施磷增加了灌浆前、中期磷酸蔗糖合成酶活性,施钾则增加了灌浆后期旗叶磷酸蔗糖酶活性.施氮、磷、钾都提高了籽粒中总糖含量,增加籽粒中淀粉含量,其中施钾效果最为明显.施磷提高籽粒中直链淀粉的积累,而施钾则显著提高了籽粒中支链淀粉的含量.     

氮、钾水平对小麦籽粒蛋白质合成关键酶活性的影响

在大田栽培条件下,以蛋白质含量差异的两个冬小麦(Triticum aestivum L.)品种宁麦9号(低蛋白)和扬麦10号(中蛋白)为材料,研究了不同氮、钾施肥水平对小麦旗叶与籽粒中游离氨基酸含量、蛋白质合成关键酶活性和籽粒蛋白质含量的影响及其与开花期旗叶氮、钾营养的关系.结果表明,氮、钾施肥显著提高了小麦花后旗叶与籽粒中游离氨基酸和籽粒蛋白质含量、旗叶谷氨酰胺合成酶(GS)及籽粒GS和谷丙转氨酶(GPT)活性,其中氮肥的作用大于钾肥、氮钾肥配合达到最大,对扬麦10号的效应大于宁麦9号.开花期旗叶氮/钾比随施氮水平的增加呈二次曲线变化,随施钾水平的增加呈下降趋势.旗叶GS活性和成熟期籽粒蛋白质含量与氮/钾比均呈显著或极显著的二次曲线关系.因此,旗叶和籽粒中蛋白质合成关键酶活性受开花期旗叶氮/钾比的显著影响,是氮、钾素影响小麦籽粒蛋白质形成的重要生理原因.     

不同酸度酸雨对小麦花后氮硫代谢和籽粒蛋白组分的影响

酸雨是中国重要的环境问题,为研究酸雨对小麦籽粒品质的可能影响,以小麦品种扬麦15和汶农17为材料开展盆栽试验,研究了不同酸度(pH2.5、p H4.0和p H5.6)酸雨对小麦花后氮硫代谢关键酶活性和籽粒蛋白质含量及组分的影响。结果显示:酸雨处理抑制叶片硝酸还原酶(NR)活性,提高了扬麦15整个灌浆期及汶农17灌浆中后期叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性,促进了叶片蛋白的降解,降低了叶片可溶性蛋白含量。不同酸度酸雨提高了成熟期籽粒中蛋白质含量,酸度越强,增加幅度越大,籽粒中各蛋白组分含量和大部分氨基酸含量也有明显提高。酸雨提高了扬麦15叶片丝氨酸乙酰转移酶(SAT)和O-乙酰丝氨酸硫裂解酶(OAS-TL)活性,但对汶农17硫代谢关键酶活性影响较小,酸雨处理还提高了籽粒中二硫键和含硫氨基酸含量。可见酸雨对小麦氮硫代谢有不同程度影响,进而影响了小麦籽粒蛋白质含量和组成,酸度越强影响越大,但不同品种对酸雨响应有一定差异。     

不同品质类型小麦非叶光合器官光合荧光特性研究

以强筋(郑麦9023)、中筋(新麦13)和弱筋(豫麦50)型小麦品种为试材,测定了它们非叶光合器官的叶绿素含量、荧光动力学参数、净光合速率及对籽粒的贡献率.结果显示,不同品质类型小麦非叶光合器官叶绿素含量表现为旗叶鞘>穗下节间>芒>穗部颖片,各非叶光合器官开花18d后叶绿素含量均表现为弱筋小麦>中筋小麦>强筋小麦;弱筋小麦的非叶光合器官在灌浆前期具有较高的Fv/Fm、ΦPSⅡ值,在灌浆后期其Fv/Fm和ΦPSⅡ值下降幅度显著小于强筋小麦并有较高的净光合速率;非叶光合器官对籽粒的相对贡献率依次为穗部>旗叶>节鞘,且对弱筋小麦籽粒的贡献率高于中筋和强筋小麦,其中节鞘和穗对弱筋小麦粒重的相对贡献率分别为15.7%和35.4%.研究表明,弱筋小麦豫麦50的非叶光合器官能维持较较强的光合能力,生产更多的光合产物,花后形成的光合产物对其粒重的增加起重要作用.     

不同氮肥基追比例对高温胁迫下小麦籽粒产量和品质的影响

选用强筋小麦品种济麦20、烟农19、藁麦8901做试验材料,设置不同氮肥基追比例和籽粒灌浆中后期高温胁迫处理,研究了不同氮肥基追比例对高温胁迫条件下小麦籽粒产量和品质的影响.研究结果表明,追氮比例由50%增加到70%,3个品种的千粒重、籽粒产量、粗蛋白含量、湿面筋含量、醇溶蛋白含量、谷蛋白含量、HMW-GS含量、LMW-GS含量、HMW-GS/LMW-GS比值显著提高.济麦20和烟农19的谷蛋白大聚合体含量、谷蛋白大聚合体体积加权平均粒径和表面积加权平均粒径因追氮比例提高而升高, 藁麦8901则无显著变化.济麦20和烟农19的面团形成时间、面团稳定时间因追氮比例提高而延长, 藁麦8901基本不受影响.追氮比例由50%增加到70%,3个品种的籽粒支链淀粉/直链淀粉比值显著降低,淀粉糊化高峰黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度和反弹值相应降低.总之,提高氮肥追施比例可在一定程度上缓解灌浆期高温胁迫对小麦粒重和蛋白质质量的不利影响,但对淀粉质量产生负面效应,且品种间存在差异.     

小麦开花后不同器官中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性比较

小麦开花后各器官的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶均具有一定的活性,旗叶中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性最高。开花后旗叶和根系硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性逐渐降低,颗壳和籽粒中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性先升高,达到最大值后又降低。     

潘庆民1,于振文2,王月福2

采用盆栽和水泥池栽研究了追氮时期对小麦光合作用、14C同化物运转分配和硝酸还原酶(NR)活性的影响.结果表明,拔节(雌雄蕊原基形成)期较起身(二棱)期追施氮肥,显著提高了小麦开花后的旗叶叶绿素含量和单叶光合速率;灌浆期旗叶14C同化物向籽粒转移比例显著提高,而在营养器官的滞留比例显著降低;旗叶和根系中硝酸还原酶(NR)活性亦显著提高.小麦穗粒数、粒重和产量增加,蛋白质含量提高.     

Combined agronomic and physiological aspects of nitrogen management in wheat highlight a central role for glutamine synthetase

In wheat the period of grain filling is characterized by a transition for all vegetative organs from sink to source status. To study this transition, the progression of physiological markers and enzyme activities representative of nitrogen metabolism was monitored from the vegetative stage to maturity in different leaf stages and stem sections of two wheat (Triticum aestivum) cultivars grown at high and low levels of N fertilization. In the two cultivars examined, we found a general decrease of the metabolic and enzyme markers occurred during leaf ageing, and that this decrease was enhanced when plants were N-limited. Both correlation studies and principal components analysis (PCA) showed that there was a strong relationship among total N, chlorophyll, soluble protein, ammonium, amino acids and glutamine synthetase (GS) activity. The use of a marker such as GS activity to predict the N status of wheat, as a function of both plant development and N availability, is discussed with the aim of selecting wheat genotypes with better N-use efficiency.     

Differences in Sugar Accumulation and Mobilization between Sequential and Non-Sequential Senescence Wheat Cultivars under Natural and Drought Conditions

Wheat leaf non-sequential senescence at the late grain-filling stage involves the early senescence of younger flag leaves compared to that observed in older second leaves. On the other hand, sequential senescence involves leaf senescence that follows an age-related pattern, in which flag leaves are the latest to undergo senescence. The characteristics of sugar metabolism in two sequential senescence cultivars and two non-sequential senescence cultivars under both natural and drought conditions were studied to elucidate the underlying mechanism of drought tolerance in two different senescence modes. The results showed that compared to sequential senescence wheat cultivars, under natural and drought conditions, non-sequential senescence wheat cultivars showed a higher leaf net photosynthetic rate, higher soluble sugar levels in leaves, leaf sheaths, and internodes, higher leaf sucrose synthase (SS) and sucrose phosphate synthase (SPS) activity, and higher grain SS activity, thereby suggesting that non-sequential senescence wheat cultivars had stronger source activity. Spike weight, grain weight per spike, and 100-grain weight of non-sequential senescence cultivars at maturity were significantly higher than those of sequential senescence cultivars under both natural and drought conditions. These findings indicate that the higher rate of accumulation and the higher mobilization of soluble sugar in the leaves, leaf sheaths and internodes of non-sequential senescence cultivars improve grain weight and drought tolerance. At the late grain-filling stage, drought conditions adversely affected leaf chlorophyll content, net photosynthetic rate, soluble sugar and sucrose content, SS and SPS activity, gain SS activity, and weight. This study showed that higher rates of soluble sugar accumulation in the source was one of the reasons of triggering leaf non-sequential senescence, and higher rates of soluble sugar mobilization during leaf non-sequential senescence promoted high and stable wheat yield and drought tolerance.     

三种栽培模式下不同基因型冬小麦旗叶衰老代谢比较

为了探索冬小麦在不同栽培模式下功能叶片衰老代谢的生理机制,以cp02(213)、cp99(1)和陕农512为材料,比较研究了常规栽培、覆草栽培、地膜覆盖3种栽培模式下小麦旗叶衰老代谢特性.结果表明,覆草栽培叶面积、旗叶功能期、叶绿素含量、叶片保护酶活性(SOD、POD、CAT)显著高于常规栽培,膜脂过氧化程度较低,叶片衰老速度缓慢,代谢强度旺盛,有利于籽粒灌浆和光合产物的积累.灌浆前期,地膜覆盖叶面积、旗叶功能期、叶绿素含量、叶片保护性酶活性(SOD、POD、CAT)显著高于常规栽培,膜脂过氧化程度低于常规栽培;灌浆后期,叶绿素含量急剧下降,叶片衰老速度加快,膜脂过氧化程度加剧.参试品种(系)中陕农512叶片衰老速度缓慢,保绿性好.     

Wheat nitrogen metabolism during grain filling: comparative role of glumes and the flag leaf

The mobilization of nitrogen (N) compounds and the roles played by glumes and the flag leaf during grain filling were studied in bread wheat (Triticum aestivum L. cv. Florida) grown under field conditions. Glumes lost twice as much of their total N content as that lost by the flag leaf between the milk and early dough stages. In the flag leaf, glumes and grains, Glu, Asp, Ser and Ala accounted for 85% of all the reductions in the free amino acid pool. Principal component analysis of free amino acid pools separated grains from the glumes and the flag leaf, suggesting grain specific regulations in the use of free amino acids in protein synthesis. In all three organs, no decrease in Gln was detected, probably due to steady glutamine synthetase (GS; EC 6.3.1.2) activities per soluble protein in both the flag leaf and glumes. Compared with the flag leaf, glumes presented relatively smaller amounts of the chloroplast GS associated isoform. This we show is due to a lower relative number of mesophyll cells in glumes as supported by the different anatomy and the cellular pattern of the GS immunolocalization. We argue that cellular distribution plays a key role in supporting metabolism to enable the various functions undertaken by glume tissue.     

渍水对小麦扬麦5号旗叶和根系衰老的影响

1　引　　言生育中后期渍水是长江中下游麦区小麦高产稳产的主要限制因子[13 ,16] .该区由于普遍实行稻麦多熟种植制度 ,前茬水稻使土壤浸水时间过长 ,土壤粘重 ,排水困难 ,透气性差而造成湿害 ;另外 ,该区常年麦季降雨量 5 0 0～ 80 0ｍｍ (浙江省可达 10 0 0ｍｍ)多集中于小麦生长的中后期 ,大大超过了小麦正常需水量 (35 0～ 4 5 0ｍｍ) ,从而加剧渍害[5] .　　研究表明 ,渍水小麦株高、地上部干重、分蘖数、主茎绿叶片数、绿叶面积等都受到影响[1,12 ,16] ,叶片光合速率、气孔导度、细胞间隙ＣＯ2 浓度下降[8] ,ＲｕＢＰＣＯ活性降低[14…     

不同发育时期追施氮肥对冬小麦旗叶中光合酶活性的影响

小麦开花后,随着旗叶的衰老,旗叶中1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（RuBPC）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）和乙醇酸氧化酶（GO）活性呈下降趋势。随着追施氮肥时期的推迟,光合酶活性呈增加趋势,这意味着氮肥追施时间后移有利于提高小麦光合速率。在旗叶衰老后期,大穗型品种小麦旗叶中光合酶活性略高于多穗型品种小麦。     

晚播小麦叶片衰老代谢和粒重变化的比较研究

对７个小麦品种在晚播条件下的叶片衰老生理特性和粒重变化进行了比较研究。根据小麦叶片的衰老特征相差差异,将７个小麦品种区分为３个类型;后健型、早衰型和中间型。在小麦旗叶的衰老过程中,后健型小麦品种旗叶叶绿素和类胡萝卜素含量显著高于早衰型,脂质过氧化产物ＭＤＡ含量显著低于早衰型,小麦粒重降幅依次为早衰型〉中间型〉后健型,并讨论了活性氧代谢在小麦叶片衰老过程中可能作用。