转反义Wx基因水稻颖果中与淀粉合成和积累相关酶活性的变化

将反义Wx基因转入水稻,导致Wx蛋白不同程度减少,颖果中的直链淀粉含量不同程度下降,总淀粉含量显著降低,直链淀粉与总淀粉的比值极显著降低。在水稻颖果发育过程中,ADPG-PPase、GBSS、SSS和SBE的活性在灌浆前期迅速升高,达最大值后很快下降,在灌浆中后期下降趋缓。Wx蛋白减少后的转基因水稻颖果中的GBSS活性明显下降,下降幅度与直链淀粉含量相一致,而且活性高峰期比其亲本有所提前。转基因水稻颖果中ADPG-PPase和SSS的活性在颖果发育的前中期,SBE则在中后期高于相应的亲本。     

不同类型春玉米灌浆期间籽粒中内源激素IAA、GA、ZR、ABA含量的变化

田间种植的高淀粉（‘郑单19’）、高油（‘通油1号’）和普通型（‘吉单209’）春玉米在籽粒灌浆过程中,‘郑单19’的IAA在授粉后28d达到峰值,‘吉单209’和‘通油1号’的峰值出现在35d;在3个杂交种中,‘郑单19’的IAA峰值最大,‘吉单209’次之,‘通油1号’最低;整个籽粒灌浆期间,‘通油1号’和‘吉单209’的GA含量高于‘郑单19’,在灌浆后期,‘通油1号’仍保持较高的GA含量;‘通油1号’ZR含量的峰值最高,直到后期仍保持较高的水平;‘郑单19’在籽粒灌浆前期的ABA含量较低,但在后期的含量较高。     

早红考密斯及其芽变果实中花青素含量与相关酶活性变化的研究

以西洋梨早红考密斯及其绿色芽变果实为材料,研究了果实发育期间果皮色泽、花青苷含量及其相关酶活性变化.结果显示:(1)早红考密斯果皮色泽从成熟前的暗红色逐渐变为成熟时的浅红色,并在色泽分布不均匀的地方显出黄色底色,色泽指数(a*)值从花后45 d的16.4降低到成熟时的7.4,降低54.9%;花青苷含量从成熟前的258.4μg?g-1降到成熟时的118.3μg?g-1;早红考密斯果皮色泽和果皮花青苷含量具有密切的相关性.(2)早红考密斯的绿色芽变在果实发育的前期检测不到花青苷,发育后期果实向阳部出现浅红晕,但花青苷含量极低,与亲本差异极显著.(3)果实发育期间,两品种间苯丙氨酸解氨酶(PAL)变化趋势相似,总体呈下降趋势,且早红考密斯的活性总体低于其绿色芽变;两品种查耳酮异构酶(CHI)活性总体变化趋势基本一致,均呈现缓慢上升的趋势,在前期绿色芽变的CHI活性高于其亲本,后期低于亲本;类黄酮3-O-葡(萄)糖基转移酶(UFGT)活性在两品种间的差异较大,在整个果实发育期间早红考密斯的UFGT活性远高于其绿色芽变.研究表明,早红考密斯果皮色泽变化主要由花青苷的含量不同引起;PAL和CHI不是绿色芽变的直接原因;UFGT与花青苷合成密切相关,绿色芽变果皮中UFGT活性显著降低.     

绿豆子叶衰老期间核酸代谢的变化

萌发绿豆的子叶自然衰老期间,核酸含量降低,RNA降低的幅度比DNA大。电泳分析结果表明,子叶衰老期间细胞核主带DNA明显降低;而迁移慢的卫星带DNA变化不大。在RNA各组分中,18S rRNA从衰老前期就开始降低;25S rRNA和4～5S小分子RNA到衰老后期才缓慢下降。DNase和RNase活性在子叶整个衰老期间都明显升高,是导致核酸含量下降的主要原因。~3H-核苷掺入试验表明,核酸的合成速率在子叶衰老前期有所上升,到衰老后期又降低。poly(A)~ -mRNA含量在子叶开始衰老时明显上升。     

经基因工程改良的抗白叶枯病水稻粳型恢复系“C418—Xa21”及其杂交稻

通过农杆菌介导的转化系统,将业已克隆的水稻抗白叶枯病基因Xa21导入重要的粳型杂交稻恢复系“C418”。PCR和抗性分析表明单拷贝整合的Xa21在T1代的分离比为3：1。在T2代通过PCR和抗性分析选择了Xa21纯合的转基因株系“C418－Xa21”。将选择的转基因纯合系“C418－Xa21”与常用的雄性不育系“屉锦A”杂交,产生了带有转基因Xa21的杂交稻“屉优418－Xa21”（简称转基因杂交稻）。分子分析表明转基因Xa21在杂交稻“屉优418－Xa21”中能稳定遗传,抗性分析表明转基因恢复系“C418－Xa21”和转基因杂交稻“屉优418－Xa21”对白叶枯病具有高度的广谱抗性,并保持了受体对照的优良农艺性状。另外我们还转基因杂交稻“屉优418－Xa21”对白叶枯病的抗性水平高于转基因恢复系“C418－Xa21”,这可能是遗传背景的差异所致,抗白叶枯病转基因粳型恢复系数 杂交稻的育成将有益于杂交稻在我国北方稻区的推广。     

重阳木锦斑蛾越冬幼虫的耐寒性变化

【目的】重阳木锦斑蛾Histia rhodope是为害重阳木Bischofia polycarpa的重要害虫之一。本研究旨在了解重阳木锦斑蛾幼虫的抗寒能力,并为探讨抗寒机理提供理论基础。【方法】在越冬期的不同阶段(2017年11月7日、2017年12月7日、2018年1月5日、2018年2月4日和2018年3月5日)分别采集室外重阳木锦斑蛾越冬幼虫,对其体重、过冷却点、结冰点、含水量、脂肪、总糖和总蛋白质含量进行测定。【结果】重阳木锦斑蛾幼虫的过冷却点在越冬期不同月份有显著差异,与环境温度呈显著正相关(P<0.05),最低值出现在1月份,为-15.26℃,最高值出现在3月份,为-13.30℃;结冰点变化趋势与过冷却点一致;体重和脂肪含量在越冬期间逐渐下降,与过冷却点无相关性(P>0.05);过冷却能力随着虫体游离水含量的升高而降低,随其降低而升高,而结合水含量的变化趋势恰好相反;总糖含量在11月最高,为14.95 μg/mg,显著高于3月份的5.07 μg/mg;总蛋白质含量在越冬期间呈先升高后降低的趋势,在1月份含量最高,为23.66 μg/mg,显著高于11月份的含量(16.69 μg/mg)。【结论】重阳木锦斑蛾幼虫的耐寒性在越冬期间随气温的降低逐渐增强,随气温的回升又逐渐减弱;蛋白质可能是该虫重要的耐寒物质。     

强筋与弱筋小麦籽粒蛋白质组分与加工品质对灌浆期弱光的响应

选用强筋小麦品种济麦20和弱筋小麦品种山农1391,在大田试验条件下,分别于籽粒灌浆前期(花后6—9 d)、中期(花后16—19 d)和后期(花后26—29 d)对小麦进行弱光照处理,研究了籽粒产量、蛋白质组分及加工品质的变化。灌浆期弱光显著降低小麦籽粒产量,灌浆中期对济麦20和灌浆后期对山农1391的产量降幅最大。弱光处理后,籽粒氮素积累量及氮素收获指数减少。但弱光使籽粒蛋白质含量显著升高,其中灌浆中期弱光升幅最大,原因可能是由于其粒重降低造成的。弱光对可溶性谷蛋白无显著影响,但增加不溶性谷蛋白含量,使谷蛋白聚合指数显著升高,面团形成时间和稳定时间亦升高,籽粒灌浆中、后期弱光对上述指标的影响较前期大。灌浆期短暂的弱光照对改善强筋小麦粉质仪参数有利,但使弱筋小麦变劣;并均伴随籽粒产量的显著降低这一不利影响。     

除草剂对冬小麦光合特性、籽粒产量及品质的调控效应

通过田间试验研究了4种除草剂(2,4-D丁酯、‘巨星’、‘世玛’和‘骠马’)对2个小麦品种(‘临优145’和‘临汾138’)光合特性、籽粒产量和品质的影响。结果表明:2,4-D丁酯使小麦灌浆期间旗叶的叶绿素相对含量(SPAD值)和净光合速率(Pn)一直较低,千粒重和籽粒产量显著低于对照;‘巨星’使灌浆前期的SPAD值和Pn较高而中后期快速下降,灌浆持续时间缩短,产量与对照相近;‘世玛’使灌浆前中期SPAD值和Pn较低但后期下降缓慢,灌浆持续时间延长,千粒重和籽粒产量显著高于对照和其它处理;‘骠马’对光合特性和产量影响较小。2,4-D丁酯和‘骠马’使籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、吸水率、评价值显著或极显著提高,稳定时间延长,而形成时间与对照相近;‘巨星’和‘世玛’处理的品质指标大多低于或接近对照。研究发现,除草剂通过调控小麦旗叶光合特性和灌浆进程来影响其千粒重和籽粒产量,且除草剂和品种间存在差异;2,4-D丁酯虽能明显改善小麦品质但却显著降低籽粒产量,‘骠马’使小麦品质特性改善的同时也使籽粒产量有所提高,‘世玛’虽能显著提高籽粒产量却使品质特性变差。     

小麦产量与品质对灌浆不同阶段高温胁迫的响应

 利用人工环境控制室对盆栽冬小麦（品种：‘济南17’ 和 ‘鲁麦21’）(Triticum aestivum cv. ‘Ji′nan17’ and ‘Lumai21’) 分别在子粒灌浆前期、中期和后期进行了25 ℃/35 ℃（夜/昼）的高温胁迫处理,以生长在20 ℃/30 ℃（夜/昼）环境中的小麦为对照,研究了灌浆期不同阶段高温胁迫对小麦产量和品质的影响。结果发现：1）子粒蛋白质积累速率在高温处理期间显著提高(p<0.05),但高值持续期缩短,并最终造成植株氮素积累量减少,氮素收获指数降低(p<0.05)。2）小麦蛋白质的组成和品质对不同灌浆阶段的响应存在显著差异,前期高温胁迫导致麦谷蛋白/醇溶蛋白的比值以及麦谷蛋白大聚合体（GMP）含量增加,标志蛋白质和淀粉品质的湿面筋含量升高、沉降值增加、膨胀势和高峰粘度等指标也显著提高;灌浆中期高温却导致上述指标降低;灌浆后期高温在造成粒重减小、产量降低和淀粉品质下降的同时,却有利于蛋白质含量的提高。3）小麦淀粉积累的形成与蛋白质品质的形成是两个既相互联系又相互独立的过程,高温条件下子粒蛋白质含量的升高是淀粉积累量减少造成的。     

不同水稻栽培模式下小麦秸秆腐解特征及对土壤生物学特性和养分状况的影响

采用尼龙网袋法于2007-2008年连续2a在水稻常规栽培和节水灌溉栽培模式下,研究小麦秸秆腐解特征、养分释放规律及对土壤微生物数量、酶活性和养分状况的影响.结果表明:秸秆还田后,在0-30d腐解较快,后期腐解速率逐渐变慢.90d时累计腐解率达到了48.9％-61.3％.秸秆中养分释放速率表现为K＞P＞N≈C.节水栽培模式下小麦秸秆还田腐解率和养分释放率均显著高于常规栽培.秸秆还田后,土壤微生物数量以及土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性均呈现“前期迅速增加,中期急剧减少,后期缓慢减少”的变化特征,而纤维素酶活性呈现“前期剧升、中期缓增、后期骤降”的变化趋势.小麦秸秆在节水栽培模式下还田土壤微生物数量和酶活性均显著高于常规栽培.适当增加秸秆用量可以提高微生物数量和酶活性,用量过高对细菌和放线菌数量有负效应.秸秆还田可显著提高土壤有机碳和养分含量.土壤有机碳、全氮、碱解氮和速效磷含量在整个试验期间均呈增加趋势.速效钾含量在秸秆还田30 d时达到最高,而后则逐渐降低.节水栽培模式下秸秆还田后土壤有机碳和养分含量的提高效应显著高于常规栽培.提高秸秆用量对土壤养分含量有显著的正效应.     

Effects of high temperature during grain filling under control conditions on the physicochemical properties of waxy maize flour

The effects of high temperature during different grain filling stages (1–15 d and 16–30 d after pollination) on the physicochemical properties of four varieties of waxy maize grain were studied. Heat stress during grain filling decreased grain weight and starch deposition, while it increased protein content, starch granule size, abnormal granule numbers and iodine binding capacity. These effects were more severe when heat stress was introduced at early development stage than at late grain filling stage. The peak intensities and crystallinities were decreased when plants were exposed to high temperature at early development stage. By contrast, responses to high temperature at late development stage were variety-dependent. High temperature during grain filling decreased the peak and breakdown viscosities and increased the gelatinization temperature and enthalpy, and retrogradation percentage of flours, especially during early development stage. In conclusion, high temperature during grain filling changed the grain proximate and starch structure, resulting in the deterioration of pasting and thermal properties.     

水肥耦合对冬小麦不同生育期质膜透性的影响

在田间条件下研究水肥耦合对冬小麦各生育期叶片质膜相对透性的影响。试验结果表明：冬小麦叶片质膜相对透性与生育时期有关,总的趋势表现为冬前低,开春稍升;拔节期大幅降低,灌浆期逐渐增加,成熟期最大。冬灌前各处理质膜透性无差异。冬灌后,补水处理的质膜透性普遍降低,其中以高氮冬灌处理质膜透性的降幅最大,并随时间后移至拔节初期表现出明显的水肥正交互作用;而未补水处理的质膜透性均较高。拔节期施氮春灌处理对维持质膜稳定性有利,而不施氮春灌处理在起初有一定负效应,但随时间后移至灌浆初期表现为正效应。从灌浆期灌水前看,冬灌和春灌对维持质膜稳定性都有一定的正效应,大部分施肥补充灌溉处理较未补充灌溉处理质膜相对透性降低。灌浆期灌水的效果比较复杂,但后期同时追施氮肥和灌水处理质膜相对透性较低。     

两种冠温型冬小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态

 于2001～2003年对河南省主要推广的3个冬小麦 (Triticum aestivum)品种冠温特征、籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态进行了研究。结果表明：‘豫麦50’在灌浆后期冠层温度明显降低,表现为冷尾型,而‘豫麦34’、‘豫麦70’冠层温度有上升的趋势,表现为暖尾型 ,在灌浆末期冷尾型与暖尾型小麦冠层温度相差超过2.5 ℃。不同冠温小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态表现出差异：暖尾型小麦清蛋白、球蛋白积累量在灌浆后期显著高于冷尾型品种,最终醇溶蛋白积累量品种间差异不显著,麦谷蛋白积累量在花后15 d以前差异不显著,但开花 20 d后暖尾型小麦麦谷蛋白积累量增大,与冷尾型小麦差异达到1%显著水平,最终麦谷蛋白与总蛋白质含量比例亦表现出同样的趋势,麦谷蛋白含量与灌浆中、后期冠层温度和整个灌浆期平均冠层温度均达到显著正相关,相关系数分别为0.7781、0.865、0.968 7;不同冠温型 小麦淀粉组分积累量与直/支差异不大,但淀粉糊化特性表现出明显的差异,除稀懈值外, 暖尾型小麦与冷尾型小麦峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、糊化时间、糊化温度和反弹值差异分别达到1%显著水平。     

Activities of enzymes involved in starch synthesis in wheat grains differing in starch content

This work was carried out to characterize starch accumulation and activities of key enzymes during grain filling in two wheat cultivars differing in starch content. The results showed that the starch accumulation rate (SAR) and activities of sucrose synthase, ADP-glucose pyrophosphorylase, soluble starch synthase, granule-bound starch synthase, and starch branching enzyme in the cultivar with a high starch content were significantly higher than those in the cultivar with a low starch content. The simulation with Richards’ equation showed that it was average starch accumulation rate but not active starch accumulation duration that determined starch accumulation. As compared with the cultivar with a low starch content, plants of the cultivar with a high starch content maintained the higher SAR and greater activities of related enzymes during mid and late grain filling stages. Consequently, the cultivar with a high starch content had advantages over that with a low starch content in terms of the amount of starch accumulation at mid and late grain filling stages.     

灌浆期气温与源库强度对稻米品质的影响及其生理分析

利用自然条件下的早、晚季种植作为温度处理,选择米质低、中、优等级的6个水稻品种（组合）作为供试材料,研究了早、晚季种植下的稻米品质、淀粉分支酶活性变化,以及温度处理间的差异.结果表明,在籽粒灌浆初期,高温环境下灌浆充实的籽粒,其稻米的垩白增加、透明度变差、整精米率下降,对出糙率及精米率没有明显影响.与早季种植的稻米相比,晚季种植稻米的胶稠度、整精米率、透明度增加.早、晚季种植对稻米直链淀粉含量、蛋白质含量等没有显著影响.剪叶限源处理显著降低稻米质量,疏粒减库处理显著提高稻米品质.     

Hormonal changes in the grains of rice subjected to water stress during grain filling

Lodging-resistant rice (Oryza sativa) cultivars usually show slow grain filling when nitrogen is applied in large amounts. This study investigated the possibility that a hormonal change may mediate the effect of water deficit that enhances whole plant senescence and speeds up grain filling. Two rice cultivars showing high lodging resistance and slow grain filling were field grown and applied with either normal or high amount nitrogen (HN) at heading. Well-watered and water-stressed (WS) treatments were imposed 9 days post anthesis to maturity. Results showed that WS increased partitioning of fixed (14)CO(2) into grains, accelerated the grain filling rate but shortened the grain filling period, whereas the HN did the opposite way. Cytokinin (zeatin + zeatin riboside) and indole-3-acetic acid contents in the grains transiently increased at early filling stage and WS treatments hastened their declines at the late grain filling stage. Gibberellins (GAs; GA(1) + GA(4)) in the grains were also high at early grain filling but HN enhanced, whereas WS substantially reduced, its accumulation. Opposite to GAs, abscisic acid (ABA) in the grains was low at early grain filling but WS remarkably enhanced its accumulation. The peak values of ABA were significantly correlated with the maximum grain filling rates (r = 0.92**, P < 0.01) and the partitioning of fixed (14)C into grains (r = 0.95**, P < 0.01). Exogenously applied ABA on pot-grown HN rice showed similar results as those by WS. Results suggest that an altered hormonal balance in rice grains by water stress during grain filling, especially a decrease in GAs and an increase in ABA, enhances the remobilization of prestored carbon to the grains and accelerates the grain filling rate.     

应用灰色关联度分析影响两系杂交稻结实率的生理因素

采用灰色关联度分析法分析了在两系杂交水稻抽穗期喷施植物生长调节物质ALA对旗叶6个生理因素的综合影响,并对各生理因素与结实率间的灰色关联度进行了分析,所得结果如下:10-70 mg/L ALA处理的旗叶生理指标值与其最优值的关联度均比对照高,其中以30 mg/LALA处理与最优值的关联度最大．在灌浆前期,影响水稻结实率的主要生理因素是可溶性蛋白质含量和叶绿素含量,在灌浆中期、灌浆后期,影响水稻结实率的主要生理因素分别是叶绿素含量和鞘糖含量、叶面积和叶绿素含量．上述结果表明,在水稻抽穗期喷施10-70 mg/L ALA,能提高旗叶的生理活性．在水稻的整个灌浆期,叶绿素含量对水稻结实率作用最强烈,是水稻籽粒灌浆动态生理因素．