花后高温对不同耐热性小麦品种籽粒淀粉形成的影响

以耐热性不同的2个小麦品种济麦20和鲁麦21为材料,分别于花后5～9d（T1）和15～19d（T2）进行高温处理,研究了小麦花后不同阶段高温对籽粒淀粉积累、淀粉粒分布及相关酶活性的影响。结果表明,花后高温显著降低籽粒淀粉积累量;显著降低籽粒淀粉及支链淀粉含量,但提高直链淀粉含量、直／支链淀粉比例。处理间比较,他处理对籽粒淀粉积累的影响程度较T1处理大。品种间比较,高温对济麦20的影响程度较鲁麦21大。高温使A型淀粉粒的体积、数量和表面积比例显著增加,B型淀粉粒的体积、数量和表面积比例显著降低。T1处理后,两品种籽粒蔗糖含量、蔗糖合酶（SS）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合酶（SSS）、束缚态淀粉合酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）活性均略高于对照;但济麦20、鲁麦21上述指标分别于花后15、20d开始低于对照。他处理后,两品种籽粒蔗糖含量、SS、AGPP、SSS、GBSS和SBE活性显著低于对照,济麦20上述指标的降幅较鲁麦21大。与其它淀粉合成相关酶相比,高温对籽粒GBSS活性的影响程度较小。两品种处理间籽粒蔗糖含量、SS、AGPP、SSS、GBSS及SBE活性的变化趋势,与淀粉积累量的变化趋势基本一致。说明灌浆期高温使籽粒淀粉积累量降低,一方面是由于籽粒蔗糖供应较低引起糖源不足;另一方面则是由于灌浆中后期淀粉合成相关酶活性下降使淀粉合成受抑所致。     

不同类型土壤上种植的小麦籽粒中与淀粉合成相关的酶活性变化

测定池栽条件下灰潮土、水稻土、砂姜黑土上种植的强筋小麦‘郑麦9023’籽粒灌浆过程中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UGPP）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、淀粉粒结合淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）5个与淀粉合成有关的酶活性变化的结果表明,不同类型土壤上种植的小麦籽粒中AGPP、UGPP、SSS、GBSS、SBE活性均呈单峰曲线变化,花后18d,AGPP、UGPP、SSS和SBE活性达到峰值,而GBSS则在花后24d达到峰值。AGPP、SSS、SBE活性峰值表现为灰潮土〉水稻土〉砂姜黑土,UGPP峰值表现为灰潮土〉砂姜黑土〉水稻土,GBSS峰值则表现为水稻土〉灰潮土〉砂姜黑土。     

冬小麦叶片持绿能力及其衰老特征研究

以12个冬小麦(Triticum aestivum L.)品种为供试材料,通过田间实验连续2年于开花后定期测定各品种的绿叶数目、绿叶面积、叶绿素和MDA含量以及SOD和CAT活性等指标,并以生理成熟时的保绿度、衰老启动时间为指标进行Hierarchical聚类分析,对小麦品种持绿能力进行分级.结果表明,参试冬小麦品种可分为持绿和非持绿两种类型,‘潍麦8号'(WM8)和‘豫麦66'(YM66)两年均表现为持绿型小麦.在整个灌浆期,持绿型小麦品种绿叶数目、面积、叶绿素含量明显高于非持绿型品种,叶片保护酶SOD与CAT活性也较非持绿小麦强,而其MDA含量明显低于非持绿型小麦品种.持绿型小麦叶片衰老启动时间延迟,生育后期绿叶面积较大,光合作用时间延长,具有较高的产量.本研究结果为冬小麦的品种选育、布局等相关研究奠定基础.     

糯性和非糯性小麦灌浆期胚乳直/支链淀粉积累及其相关酶活性研究

选用3份糯性和2份非糯性小麦材料,通过田间试验在灌浆过程中分别检测了各材料的籽粒直链和支链淀粉积累量、淀粉积累速率及淀粉合成关键酶活性的动态变化过程,探讨籽粒淀粉累积与相关酶活性的关系.结果表明:(1)非糯小麦在花后7 d前均未检测到直链淀粉存在,而此时已经检测到支链淀粉含量,并且糯小麦仅含有支链淀粉,支链淀粉早于直链淀粉合成.(2)糯性和非糯性小麦灌浆期籽粒的直、支链淀粉积累速率均呈先增加后降低的趋势,且直、支链淀粉最终积累量取决于最大积累速率和平均积累速率的大小,而积累活跃期的调节作用较小;糯性和非糯性小麦在淀粉合成过程中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SEB)活性均呈单峰曲线变化,活性峰值基本上都出现在花后20～25 d左右.(3)直链淀粉积累速率与AGPP、SSS、GBSS和SBE活性变化显著或极显著正相关,而支链淀粉积累速率仅与SSS活性变化极显著正相关,总淀粉积累速率与AGPP和SSS活性变化显著或极显著正相关.     

两种穗型冬小麦籽粒淀粉积累动态及其有关酶活性变化

花后25d内,大穗型品种豫麦66籽粒中淀粉积累比多穗型品种豫麦49慢,但花后25d后情况则相反。2个品种籽粒中淀粉积累速率的变化均呈单峰曲线,豫麦49峰值出现在花后15～20d,而豫麦66峰值则出现在花后20～25d。灌浆期豫麦66和豫麦49籽粒中蔗糖合成酶(SS)活性变化呈单峰曲线,峰值分别出现在花后20d和15d,整个灌浆期内豫麦66籽粒中SS活性高于豫麦49;2个品种籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)和淀粉分支酶(SBE)活性变化均呈单峰曲线,峰值出现在花后20d,而可溶性淀粉合成酶(SSS)活性变化则呈双峰曲线,峰值分别出现在花后10d和20d,且第二个峰值显著高于第一个。相关分析表明,SS、AGPP、SSS和SBE是影响小麦籽粒淀粉积累的关键酶。     

玉米灌浆期水分差异供应对籽粒淀粉积累及其酶活性的影响

利用普通玉米(Zay mays)‘掖单22’和高油玉米‘高油115’,研究了灌浆期水分差异供应对籽粒淀粉及其组分积累、相关酶活性动态变化的影响。结果表明,两种类型玉米淀粉积累和酶活性动态变化趋势基本一致,但对水分的反应有差异。缺水提高了‘掖单22’籽粒中淀粉、支链淀粉含量,而直链淀粉含量下降,‘高油115’则是籽粒中的淀粉含量、支链淀粉和直链淀粉含量提高;充分供水使淀粉及其组分产量提高;叶片中蔗糖合成酶(SS)、磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性随水分供应水平而提高,尤其在授粉后10~30 d增幅更加明显。充分供水明显提高籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉粒结合淀粉合成酶(GBSS)活性,缺水使籽粒中酶活性下降较早且迅速;SPS、ADPG-PPase、SSS酶活性对缺水反应比较敏感。     

冬小麦籽粒淀粉合成相关酶活性的日变化

蔗糖向淀粉的转化是决定小麦籽粒产量的重要因素。田间条件下研究了两个小麦(TriticumaestivumL.)品种“鲁麦22”和“鲁麦14”籽粒淀粉合成相关酶:蔗糖合酶(sucrosesynthase,SS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucosepyrophosphorylase,ADPGPPase)、可溶性淀粉合酶(solublestarchsynthase,SSS)、束缚态淀粉合酶(starchgranule-boundsynthase,GBSS)的活性以及籽粒ATP含量的日变化。结果表明,上述酶活性呈现明显的昼夜变化特征,酶活性一般在白天较低,而在夜间呈现较高活性,而籽粒ATP含量趋势相反。相关分析表明,白天较低的酶活性可能与气温超过其适宜温度有关。对籽粒淀粉合成相关酶活性日变化的可能因子进行了讨论。     

冬小麦籽粒淀粉合成相关酶活性的日变化

蔗糖向淀粉的转化是决定小麦籽粒产量的重要因素.田间条件下研究了两个小麦(Triticum aestivum L.)品种"鲁麦22"和"鲁麦14"籽粒淀粉合成相关酶:蔗糖合酶(sucrose synthase,SS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,ADPGPPase)、可溶性淀粉合酶(soluble starch synthase,SSS)、束缚态淀粉合酶(starch granule-bound synthase,GBSS)的活性以及籽粒ATP含量的日变化.结果表明,上述酶活性呈现明显的昼夜变化特征,酶活性一般在白天较低,而在夜间呈现较高活性,而籽粒ATP含量趋势相反.相关分析表明,白天较低的酶活性可能与气温超过其适宜温度有关.对籽粒淀粉合成相关酶活性日变化的可能因子进行了讨论.     

不同类型玉米发育籽粒中淀粉合成及相关酶活性比较

以普通玉米、爆裂玉米、甜玉米和糯玉米为试材,分析和比较不同类型的玉米品种之间籽粒发育过程中淀粉合成及相关酶活性的变化。结果表明,淀粉合成速率和蔗糖合成酶(SS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)、去分支酶(DBE)活性都呈单峰曲线变化。30～40 DAP,普通玉米的SS活性显著高于其他3种类型;类型间平均和最大SSS活性水平的顺序为普通玉米>糯玉米>爆裂玉米>甜玉米;30～40 DAP,普通玉米GBSS活性最高,糯玉米GBSS活性最低;20～40 DAP,糯玉米SBE活性最高;甜玉米的DBE活性很低,并且在40 DAP完全丧失。淀粉合成速率与SS、SSS、GBSS和SBE活性相关程度比较高,与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP酶)和DBE活性相关不显著。推测AGP酶虽然为淀粉合成提供直接前体ADPG,但可能SS活性过低致使其限速作用比AGP酶的还强,AGP酶潜在的限速作用无法表现,SS成为玉米籽粒淀粉合成的限速因子。GBSS对直链淀粉积累起重要的促进作用;SSS和SBE对支链淀粉积累起重要的促进作用。     

花后土壤水分状况对小麦籽粒淀粉和蛋白质积累关键调控酶活性的影响

在温室盆栽条件下,以2个不同蛋白质含量的冬小麦(Triticum aestivum L．)品种皖麦38和扬麦9为材料,研究了花后第4天开始的土壤干旱(SRWC=45％～50％)和渍水对籽粒蛋白质和淀粉积累关键调控酶活性的影响。小麦叶片和籽粒的测定结果均表明,小麦源库器官中籽粒蛋白质和淀粉积累的关键调控酶活性变化趋势在2个品种间基本一致。与对照(SRWC=75％～80％)相比,干旱和渍水均明显降低了花后旗叶中蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性,而氨基酸含量和谷氨酰胺合成酶(GS)活性略有下降。干旱和渍水均降低了籽粒库蔗糖合成酶(SS)和结合态淀粉合成酶(GBSS)活性,可溶性淀粉合成酶(SSS)活性降低尤甚。其中干旱处理下SS的下降比渍水更为明显。与对照相比,渍水明显降低了籽粒谷丙转氨酶(GPT)和GS活性,而干旱的影响较小。相关性分析结果表明籽粒淀粉产量和含量与SPS,SSS和GBSS活性的关系比与SS活性的关系更为密切,籽粒蛋白质产量和含量与叶中GS和籽粒中GPT活性的关系比与籽粒中GS关系活性更为密切。这些结果表明小麦源库器官中调控籽粒蛋白质和淀粉积累的关键酶活性变化是花后不同水分状况影响籽粒淀粉和蛋白质特性的重要因素。     

Activities of key enzymes for starch synthesis in relation to growth of superior and inferior grains on winter wheat (Triticum aestivum L.) spike

Weight of individual grains is a major yield component in wheat. The non-uniform distribution of single grain weight on a wheat spike is assumed to be closely associated with starch synthesis in grains. The present study was undertaken to determine if the enzymes involved in starch synthesis cause the differences in single grain weight between superior and inferior grains on a wheat spike. Using two high-yield winter wheat (Triticum aestivum L.) varieties differing in grain weight and three nitrogen rates for one variety, the contents of amylose and amylopectin, and activities of enzymes involved in starch synthesis in both superior and inferior grains were investigated during the entire period of grain filling. Superior grains showed generally higher starch accumulation rates and activities of enzymes including SS (sucrose synthase), UDPGPPase (UDP-glucose pyrophosphorylase), ADPGPPase (ADP-glucose pyrophosphorylase), SSS (soluble starch synthase) and GBSS (starch granule bound starch synthase) and subsequently produced much higher single grain weight than inferior grains. Nitrogen increased enzyme activities and starch accumulation rates, and thus improved individual grain weight, especially for inferior grains. The SS, ADPGPPase and SSS were significantly correlated to amylopectin accumulation, while SS, ADPGPPase, SSS and GBSS were significantly correlated to amylose accumulation. This infers that SS, ADPGPPase and starch synthase play key roles in regulating starch accumulation and grain weight in superior and inferior grains on a wheat spike.     

硫氮配施对持绿型小麦氮素运转及叶片衰老的影响

以持绿型小麦品种‘豫麦66号’、‘潍麦8号’及非持绿型品种‘小偃6号’为材料,采用以氮肥为主区硫肥为副区的田间裂区试验,研究了2个施氮水平[纯氮120kg/hm2(N120)、220kg/hm2(N220)]和3个施硫水平[纯硫0kg/hm2(S0)、20kg/hm2(S20)、60kg/hm2(S60)]下植株各部位的含氮量、叶片干鲜重及叶片叶绿素含量的变化,探讨硫氮配施对不同类型小麦氮吸收及衰老的影响。结果表明:在相同处理下,持绿型小麦植株的总含氮量、氮素转运量、叶绿素含量、叶片含水量及穗粒数和千粒重均高于非持绿型小麦。N120处理条件下,不同硫肥处理时持绿型小麦与非持绿型小麦变化趋势相同,开花期茎和叶含氮量及叶绿素含量在S60处理下均低于其他2个硫肥处理,生育后期叶片含水量下降幅度也明显高于其他处理;在N220处理条件下,3个品种开花期叶含氮量、收获期总氮累积量、氮收获指数、叶绿素含量及叶片含水量在S60处理下均高于其他2个处理,其中非持绿型小麦在高硫处理条件下灌浆期的叶绿素含量的增长率明显高于持绿型小麦,而灌浆中后期叶片含水量的下降幅度则明显低于持绿型小麦。研究发现,施用硫肥在氮肥不足时会对小麦植株氮素的吸收利用及叶片衰老等方面产生负面影响,但在氮肥充足时却在氮素的吸收利用、延缓叶片衰老及最终籽粒产量和总生物量等方面表现出正面效应;本实验条件下,220kg/hm2左右施氮量和60kg/hm2左右施硫量有利于各品种小麦生长发育和产量提高;高N和高S水平对于延缓小麦的衰老而言,非持绿性小麦比持绿型小麦更明显。     

氮素水平对冬小麦籽粒灌浆过程中淀粉合成关键酶活性的影响

小麦籽粒灌浆过程中,淀粉合成关键酶腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉分支酶(SBE)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)均随着灌浆进程呈单峰曲线变化,峰值出现在花后25d;不同氮肥施用量对灌浆前期酶活性的影响较小,而在花后20d之后影响较大;随着氮肥施用量的增加,4种酶活性均呈增加趋势,但氮肥过量时酶活性下降,表明适当增加施氮量有利于淀粉合成关键酶活性的提高。     

Short-term effects of experimental warming and enhanced ultraviolet-B radiation on photosynthesis and antioxidant defense of <Emphasis Type="Italic">Picea asperata</Emphasis> seedlings

It is generally accepted that sucrose synthase (SuSy), ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase), soluble starch synthase (SSS), granule-bound starch synthases (GBSS) and starch branching enzyme (SBE) play a key role in starch synthesis in wheat grains. Starch synthesis in wheat grains is influenced by genotype and environment. However, what is not known is the degree of variation in enzyme activity during starch accumulation of wheat cultivars differing in kernel types. The present study was carried out to characterize the changing activities of key enzymes during grain filling in two kernel type winter wheat cultivars. Results showed that starch accumulation rate (SAR) and activities of SuSy, AGPase, SSS, GBSS and SBE in large kernel types were significantly higher than those in small kernel types. The soil water deficit experienced during the course of the experiment led to an increase at early grain-filling period and decrease during late grain-filling, respectively, in SAR and activities of key enzymes involved in starch synthesis, especially SuSy, AGPase, SSS, and SBE. Water deficit enhanced grain starch accumulation in small kernel types. It suggests that rainfed treatment increase physiological activities during early grain-filling and promote starch accumulation in small kernel types. The simulation with Richards’ equation showed that it was accumulation duration and SAR that determined the starch accumulation in large kernel types. Compared with small kernel types, plants of large kernel types maintained longer filling duration, higher SAR and greater activities of related enzymes during mid and late grain-filling. These observations suggest stronger sink activities in large kernel types at a later stage of development. Consequently, large kernel types have advantages over the small kernel types in terms of the amount of starch accumulation at mid and late stage, but are sensitive to water deficit.     

云南野生稻籽粒淀粉合成关键酶活性测定

为研究云南3种野生稻直链淀粉合成机制并利用其直链淀粉含量较低的优良品质,以云南3种野生稻和4种当地栽培稻为材料,研究野生稻灌浆期籽粒4种淀粉合成关键酶(包括ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成、颗粒凝结型淀粉合成酶、淀粉分支酶)活性变化。结果表明,野生稻中4种淀粉合成酶的变化趋势与栽培稻相似,但活性有较大差别。颗粒凝结型淀粉合成酶的活性与直链淀粉含量呈正相关,说明在野生稻中同样是由颗粒凝结型淀粉合成酶控制直链淀粉的合成。同时发现在同一灌浆期,同种材料中可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶的活性变化呈相反趋势,推测这两种酶之间可能在淀粉合成过程中存在某种反馈调节机制。