开花后小黑麦旗叶氮代谢与籽粒蛋白质形成的品种间差异

为了解不同类型小黑麦(×Triticosecale)氮代谢及籽粒蛋白质形成的差异,本文以加工型品种‘东农8809’、饲用型品种‘东农5305’和粮饲兼用型品种‘东农96026’为材料,采用随机区组设计,探究3个类型小黑麦品种氮同化、氮素积累及转运、蛋白质积累特性的变化。结果表明,加工型品种‘东农8809’花后氮素同化量高而氮素转运量低,籽粒蛋白质主要来源于花后植株的同化吸收;饲用型品种‘东农5305’硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性高,旗叶可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量较高,对氮的贮存能力高,利于生育后期向籽粒转运;粮饲兼用型品种‘东农96026’的NR和GS活性较低,且生育后期GS降幅大,氮同化能力较低,氮素转运量和氮转运效率小,氮素转运能力弱。     

植物氮代谢及其环境调节研究进展

氮代谢是植物的基本生理过程之一,也是参与地球化学循环的重要组成部分,植物氮素同化的主要途径是经过硝酸盐还原为铵后直接参与氨基酸的合成与转化,期间硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酰胺合酶(GOGAT)、天冬酰胺转氨酶(AspAT)等关键酶参与了催化和调节,以氨基酸为主要底物在细胞中合成蛋白质,再经过对蛋白质的修饰、分类、转运及储存等,成为植物有机体的组成部分,同时与植物的碳代谢等协调统一,共同成为植物生命活动的基本过程,文中概述了植物氮素同化的途径、几种关键酶的特性和调控机制,简述了氮素代谢的信号传导、植物细胞蛋白质的形成、转运、储存和降解过程,基于水分胁迫等关键生态因子对氮代谢的影响及其调节机制的评述,强调了未来需加强研究的7个方面。     

氮素水平对花生氮素代谢及相关酶活性的影响

 在大田高产条件下研究了氮素水平对花生(Arachis hypogaea)可溶性蛋白质、游离氨基酸含量及氮代谢相关酶活性的影响, 结果表明, 适当提高氮素水平既能增加花生各器官中可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量, 又能提高硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶等氮素同化酶的活性, 使其达到同步增加; 氮素水平过高虽能提高硝酸还原酶和籽仁蛋白质含量, 但谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性下降; N素施肥水平不改变花生植株各器官中可溶性蛋白质、游离氨基酸含量以及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶活性的变化趋势, 但适量施N (A2和A3处理)使花生各营养器官中GS、GDH活性提高; 氮素水平对花生各叶片和籽仁中GS、GDH活性的高低影响较大, 但对茎和根中GDH活性大小的影响较小。     

利用高光谱遥感预测小麦籽粒蛋白质产量

2003-2006年连续3年采用不同小麦品种在不同施氮水平下进行大田试验,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定植株氮素含量.根据特征光谱参数-叶片氮素营养-籽粒蛋白质产量这一技术路径,以叶片氮素营养为连接点将模型链接,建立基于开花期高光谱参数的小麦籽粒蛋白质产量预报模型.结果表明:开花期叶片氮含量、氮积累量以及花后叶片氮转运量均能够较好地反映成熟期籽粒蛋白质产量状况;对叶片氮含量和氮积累量的光谱反演,在不同品种、氮素水平和年度间可以使用统一的光谱参数,其中利用红边位置(REPle)和修正型ND705(mND705)可以较好表达叶片氮含量的动态变化,以红蓝边面积比(SDr/SDb)和742nm处一阶微分(FD742)为变量建立叶片氮积累量监测模型效果较好;经独立试验数据的检验表明,以参数REPle、SDr/SDb和FD742为变量建立成熟期籽粒蛋白质产量预报模型均给出理想的检验结果,模型测试精度R2分别为0.854、0.803和0.795,相对误差RE分别为16.4%、18.2%和14.9%;利用开花期关键特征光谱指数可以有效地评价小麦成熟期籽粒蛋白质产量状况.     

极端晚播对小麦籽粒产量、氮素吸收利用和籽粒蛋白质含量的影响

为探索小麦高产高效优质生产技术途径,指导小麦晚播生产实践,2012年10月—2014年6月,以弱春性小麦偃展4110和半冬性小麦矮抗58为材料进行连续2年的田间定位试验,设置了常规适播(10月中旬、240万株·hm^-2)和极端晚播(11月中旬、600万株·hm^-2)两种栽培模式,研究了极端晚播对0～40 cm土层土壤硝态氮含量、小麦氮素吸收利用、产量、籽粒蛋白质含量和氮素吸收效率的影响.结果表明: 与常规适播处理相比,两个生长季极端晚播处理均使拔节和开花期0～40 cm土壤硝态氮含量显著提高,从而促进拔节后小麦植株氮素吸收积累,成熟期穗部氮素的分配比例也得到提高,最终显著提高小麦籽粒蛋白质含量和偃展4110的蛋白质产量、氮素吸收效率,但对籽粒产量的影响因品种而异.其中,极端晚播处理使偃展4110的籽粒产量显著提高,而矮抗58的籽粒产量却显著降低.因此,极端晚播栽培模式可维持小麦拔节后的土壤氮供应,有利于提高小麦氮素吸收效率,从而提高小麦籽粒产量和蛋白质含量,是灌区小麦高产优质的有效途径之一.     

微量铜对燕麦叶中氮素转化的意义

研究铜素肥料在泥炭土及其他土壤上的效用的学者们指出,在提高氮素营养的情况下,植株对铜素肥料的需要也有所增长。许多工作指出了缺铜对植物氮素代谢的影响。在大多数情况下,缺铜能导致种子、果实、叶子及植株其他的器官中全氮、蛋白质氮及各种类型的非蛋白质氮含量的增加。在综合的工作中总结这类结果时得出结论,铜素是以某种方式参与蛋白质的利用过程,并促进它     

2002年高考理科综合能力测试(天津、山西、江西卷)生物学科试题分析

本文仅针对试题的考查目标和答题思路 ,谈些个人看法。试题 - 1下列各类人群中 ,一段时间内人体摄取和排出氮量基本相等的是A.健康儿童　　　 B.重创伤恢复期病人C.健康成年男子　 D.禁食期病人答案 :C【考查目标】1 )理解氮素摄入与排出量反映蛋白质代谢的平衡状况 ;2 )推断所述四类人氮素摄入与排出量的平衡特征【答题思路】1 )氮在人体内主要存在于蛋白质中 ,蛋白质是构成各种组织结构和功能成分的主要物质 ,要不断进行代谢更新 ;2 )人体摄入的氮主要来自食物蛋白质 ,以氨基酸形式被吸收后通常主要用于各种蛋白质合成。人体排出的氮…     

喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及籽粒蛋白质含量的影响

以百农矮抗58为试验材料,以地面灌溉为对照,采用大田试验的方法,研究了喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及蛋白质含量的影响.结果表明： 拔节期喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量与地面灌溉条件下相比没有显著差异;孕穗期至成熟期,喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量显著高于地面灌溉条件.喷灌条件下叶片、茎鞘、颖壳开花前贮藏氮素的运转量和对籽粒氮素的贡献率均大于地面灌溉条件;而开花后同化氮素对籽粒的贡献率较地面灌溉条件降低.喷灌条件下冬小麦籽粒的蛋白质含量和蛋白质产量较地面灌溉条件显著提高.表明喷灌可明显调节冬小麦氮素物质运转和籽粒蛋白质积累.     

遮光对小麦植株氮素转运及品质的影响

以耐弱光性不同的冬小麦品种扬麦158(耐弱光品种)和扬麦11(不耐弱光品种)为材料,研究了拔节至成熟期遮光对小麦籽粒产量、植株氮素代谢及籽粒和面团品质的影响.结果表明:拔节至成熟期遮光22%和33%时,扬麦158和扬麦11籽粒产量分别比对照下降4.1%～9.9%和15.3%～25.8%;而小麦籽粒蛋白质产量分别下降3.0%～8.3%和10.4%～14.1%,且随着遮光程度的加重,小麦籽粒氮素积累对花后氮素积累的依赖性增强.遮光条件下各营养器官中花前贮存氮素转运量均下降,但叶片氮素转运效率(RENP)上升,从而补偿了茎鞘、穗壳中RENP的下降,因此营养器官总RENP未受遮光条件的显著影响.拔节至成熟期遮光提高了小麦籽粒蛋白质含量,这与弱光下籽粒蛋白质积累量下降幅度小于产量下降幅度所形成的"浓缩效应"有关.弱光对成熟期小麦籽粒清蛋白和球蛋白含量无显著影响,但显著提高了醇溶蛋白和麦谷蛋白含量,导致小麦湿面筋含量、面团形成时间和稳定时间提高,面团弱化度降低.     

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 2 1’) (Triticumaestivumcv.‘Ji′nan17’and‘Lumai2 1’) 分别在子粒灌浆前期、中期和后期进行了 2 5℃ / 35℃ (夜 /昼 ) 的高温胁迫处理, 以生长在 2 0℃ / 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<0.0 5 ), 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 <0.0 5 ) 。 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。     

不同氮素水平下施硫对高产小麦碳氮运转和产量的影响

在大田栽培条件下,以2个不同穗型的高产冬小麦品种为试验材料,在施240 kg·hm-2(N240)和330 kg·hm-2(N330)纯氮水平下,分别施纯硫60 kg·hm-2(S60)和0 kg·hm-2(S0),研究了施硫对小麦不同器官碳氮运转及其对籽粒产量和蛋白质产量的影响.结果显示:(1)2个供氮水平下,施硫(S60)均比对照(S0)增加了2个小麦品种的叶片、茎、鞘、颖壳和穗轴等营养器官花前贮藏干物质、氮素的运转量和运转率以及总运转量和总运转率,提高了转运干物质、氮素对籽粒重和籽粒氮素的贡献率,极显著提高了籽粒和蛋白质产量.(2)施硫对豫农949品种籽粒和蛋白质产量提高幅度显著高于兰考矮早八;与对照(S0)相比,豫农949的N240S60和N330S60处理使籽粒产量分别增加12.74%和16.41%,蛋白质产量分别增加16.84%和16.14%.结果表明,中氮和高氮水平下施硫均可明显促进高产小麦植株的C-N运转,提高植株对氮的吸收利用和碳物质的积累,从而增加籽粒产量,但不同品种间的施硫效应存在差异.     

小麦籽粒蛋白质组分的生态变异及与植株氮转化的关系研究

小麦籽粒蛋白质和蛋白质组分含量决定了小麦面团流变学特性和加工品质、籽粒蛋白质组分的形成与植株氮素吸收利用密切相关,且蛋白质组分的合成有一定的顺序性。对不同生态区的小麦籽粒蛋白质组分合成进行了研究。结果表明,蛋白质及组分含量存在明显的基因型差异,徐州点蛋白质和谷蛋白含量显著大于南京点;花期氮素积累量和花后氮素转运量徐州点显著大于南京点,而花后氮同化量南京点显著大于徐州点;清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量与籽粒蛋白质含量呈显著正相关,与花后植株氮素转运量呈显著正相关。不同生态点小麦花后发育速率模式基本一致,但南京点发育进程迟于徐州点;在籽粒形成期和灌浆后期,南京点的发育速率较快,降低了清蛋白和谷蛋白的合成,导致南京点籽粒蛋白质含量降低。     

試論烤烟栽培过程主要化学成份的动态

烟草化学成份含量是随生育期和烟叶不同部位而变化的。 1.蛋白质、尼古丁、总糖的变化趋势 (1) 在苗床阶段,以营养生长为中心,合成作用占絕对优势,所以蛋白质和尼古丁都是随着幼苗的生长不断地增加,总糖量由于幼苗光合面积小,且用于合成的消耗亦多,故含量低。 (2) 在大田阶段,蛋白质含量从成苗期高峰往后逐漸下降;总糖則由低变高,并均以現蕾期为一轉折点,后轉向稳定。尼古丁在成苗期出現最高峰,成熟期次之,最低点为現蕾期。 (3) 在烟叶的不同部位,尼古丁含量从下而上逐漸增加。蛋白质上部叶最高,下部叶其次,中部叶最低。总糖量以中部叶最高,上部叶其次,下部叶最低。 (4) 这些成份在烟草不同器官中含量是不同的,其中以叶为最多,随生育期变化的幅度也最大;蛋白质和尼古丁以根次之,莖最少,而总糖則是以莖次之,根最少,变幅也較小。 2.根据上述的动态表明,烟草在現蕾期以前是以营养生长为主,同化氮素能力最强,这时期必須从水肥条件滿足烟株生长的需要,以促进氮素同化过程,才能有效地提高烟草产量;从現蕾期开始,烟株已由营养生长轉向生殖生长,其生理机能也随之发生变化,已由氮素代謝为主轉为以碳素代謝为主了,以便大量制造和积累碳水化合物,这时应控制氮素同化作用,促进碳素同化作用,如改善光照条件,控制肥水的供应等都会有利于烟叶品质的提高。因此栽培烟草所采用的技术措施,要适合这个特点,才能滿足烟草生长发育的要求,才能达到提高产量和增进品质的目的。     

星星草(Puccinellia tenuiflora)人工草地氮素积累对松嫩盐碱草地植被演替的影响

通过对星星草(Puccinellia tenuiflora)生长不同年数盐碱土壤氮素营养状况的比较,研究氮素积累作用的机理,并探讨其在植被演替中的可能作用.结果表明:在一维生态位空间(土壤氮含量)星星草和羊草(Leymus chinense)之间具有较小的生态位分离值和较大的生态位重叠值,表明羊草对土壤高含氮量具有较强的竞争能力.这些也许是羊草以及其他植物在星星草生长一定年数后能够侵入碱斑土壤的机制.星星草作为盐碱土壤改良和植被恢复的先锋植物,它的生长增强了盐碱草地土壤氮素的矿质化作用和生物固氮强度,并减弱了氮素随地表径流的损失.最终促进了盐碱草地的氮素沉积,达到了适合于其它物种(如羊草)生长的水平,从而使碱斑植被得以恢复.     

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     

不同氮素水平下小黑麦旗叶蛋白质差异表达

在不同氮素水平下,研究小黑麦叶片蛋白质差异表达,进行MALDI-TOF-MS和生物信息学分析。找到7个差异表达蛋白,即与蛋白质合成和信号传导相关的蛋白、与清除自由基有关的酶、与叶绿体的发育和代谢有关蛋白、与植物碳代谢有关的酶、与氮素同化有关的酶。氮素对植物生长发育、物质代谢和信号传导影响全面,从蛋白点的鉴定分析来看,功能蛋白是其影响的重点。     

不同氮素水平下水稻生育后期叶片和籽粒的蛋白质组学

以超级杂交水稻“两优培九”为试验材料,运用蛋白质双向电泳技术研究了水稻生育后期不同氮素水平下（正常供氮水平的1/2,20 mg·L^-1;正常供氮水平,40 mg·L^-1;正常供氮水平的2倍,80 mg·L^-1）叶片和籽粒蛋白质组水平的变化,并鉴定分析了其差异蛋白质点（共鉴定出16个叶片蛋白质、9个弱势粒蛋白质、4个强势粒蛋白质）的生物功能.结果表明：生育后期氮素是通过影响与光合有关的酶的活化、CO₂的活化及光系统单位和电子传递链构成来影响和调节植物的光合作用;氮素可促进弱势粒中与能量合成和生长相关酶的表达;高氮水平不利于强势粒淀粉的合成,但充足的氮素对水稻物质累积及代谢具有重要作用.因此,在生育后期合理运用氮肥对提高水稻剑叶光合性能、增强源的功能、延缓功能性早衰及强化籽粒灌浆具有积极作用.     

不同冬小麦品种在3种质地土壤中氮代谢特征及利用效率分析

为明确不同土壤质地条件下不同品种冬小麦(Triticum aestivum)的氮代谢和利用特征, 筛选与土壤质地相适宜的高产和氮高效利用的优质小麦品种, 采用大田试验的方法, 在同一生态类型区砂土、壤土和黏土3种质地土壤上, 以当地生产上大面积应用的强筋小麦‘郑麦366’ (‘ZM366’)和中筋小麦‘矮抗58’ (‘AK58’)、‘周麦22’ (‘ZM22’)为材料, 系统地研究了土壤质地对不同冬小麦品种主要生育时期叶片氨同化关键酶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、游离氨基酸含量、花前和花后不同器官氮素积累和分配、氮素再分配等氮代谢过程及产量、品质和氮素利用效率等的影响。结果表明: 在这3种土壤质地上, 不同品种冬小麦旗叶GS活性和游离氨基酸含量均呈倒“V”型变化特征。各品种小麦旗叶GS活性、游离氨基酸含量大小及达到最大值的时期不一样, 砂土条件下峰值早于壤土10天左右出现, 且在5月22日已检测不到GS活性和游离氨基酸含量。花前和花后小麦地上部及各器官氮积累量(NA)、氮再分配量(NR)、成熟期籽粒产量和氮素当季利用率(NUE)均以壤土上为最高。氮素转运率(NRE)、花前再分配氮素对籽粒氮素的贡献率(NRC)、氮素生理效率(NPE)、氮收获指数(NHI)以砂土上为最高。其中, 砂土上NRC达82.46%-95.84%, 是花后的7倍左右; 壤土和黏土条件下花后吸收的氮素在籽粒氮素的积累中占有较大的比例, 贡献率分别为36.6%和29.2%。同一土壤质地上3个品种比较, 在砂土上, GS活性、游离氨基酸含量、籽粒产量、蛋白质含量及NUE和NPE以‘郑麦366’最高, 而壤土上以‘矮抗58’最高, 黏土上则以‘周麦22’最高。因此, 在生产上应培育和选择与土壤质地相适应的小麦品种, 砂土地种植‘郑麦366’, 壤土条件下种植‘矮抗58’, 黏土条件下种植‘周麦22’, 可以在获得较高产量和品质的同时, 提高氮素利用效率。     

朊病毒

朊病毒(Prion,亦作Virino)是一种比类病毒(Viroid)还小得多的、很可能不存在核酸的侵染性蛋白质,是迄今所知最奇特的分子生物,属亚病毒(subvirus)范畴。它的发现使生物学家感到震惊,因为它与现行分子生物学中的“中心法则”(DNA→RNA→蛋白质)背道而驰。对它的研究,无论在生物学的基本理论上,还是在实践上都有非常重要的意义。     

氮代谢参与植物逆境抵抗的作用机理研究进展

近年来,植物所受到的诸如干旱、盐、高温、低氧、重金属胁迫和营养元素缺乏等环境胁迫越来越多,严重影响了植物的生长发育及作物的质量和产量。氮素是植物生长发育所需的必需营养元素,同时也是核酸、蛋白质和叶绿素的重要组成成分,其代谢过程与植物抵抗逆境的能力息息相关。氮代谢是指植物对氮素的吸收、同化和利用的全过程,是植物体内基础代谢途径之一。氮代谢主要从氮素吸收、同化及氨基酸代谢等方面参与植物的抗逆性,并通过调节离子吸收和转运、稳定细胞形态和蛋白质结构、维持激素平衡和细胞代谢水平、减少体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成以及促进叶绿素合成等生理机制来影响植物抵抗非生物胁迫的能力。因此,提高植物在逆境下的氮代谢水平是减轻外界胁迫对其损伤的一种潜在途径。该文从氮素同化的基本途径出发,分别阐述了氮代谢在干旱胁迫、盐胁迫和高温胁迫等多个方面的逆境抵抗过程中的作用机理,为氮代谢参与植物抗逆性研究提供了有利参考。