不同供水条件对小麦强、弱势籽粒中淀粉粒度分布的影响

以3个淀粉含量不同的冬小麦品种山农12、鲁麦21和济南17为材料,设灌溉和旱作2种栽培处理,对不同水分条件下小麦强、弱势籽粒中淀粉粒的体积、数目和表面积的分布特征进行了研究.结果表明,小麦强、弱势籽粒均含有A(＞9.8 μm)、B(2.0～9.8 μm)、C(＜2.0 μm)3种类型的淀粉粒,但不同类型淀粉粒的分布状况存在明显差异.在强势籽粒中,淀粉粒的体积和表面积分布均表现为三峰分布,而弱势籽粒中淀粉粒的体积和表面积分布则表现为双峰分布.与弱势粒相比较,强势粒中C型淀粉粒(＜2.0 μm)的体积百分比为7.25%～9.31%,表面积百分比为34.88%～41.51%,而弱势粒的体积和表面积百分比分别为5.33%～6.40%和26.31%～33.54%.强、弱势籽粒中＜0.6 μm和0.6～2.0 μm范围内的淀粉粒数目存在明显差异,强势粒为1.86%～6.13%和83.77%～87.77%,而弱势粒为25.72%～37.42%和52.77%～58.48%.与灌溉栽培相比较,旱作栽培条件下籽粒中B、C型淀粉粒体积和表面积百分比显著增加,而A型淀粉粒体积和表面积显著减少;弱势粒中＜0.6 μm的淀粉粒数目显著增加,强势籽粒中淀粉粒的数目无显著变化.与弱势粒相比较,强势粒中的蛋白质含量较高,C型淀粉粒的体积和表面积所占比例较大,而强势粒中的淀粉含量较低,且A、B型淀粉粒比例也较小.与灌溉栽培相比较,旱作栽培条件下强、弱势籽粒中B、C型淀粉粒体积和表面积百分比增加,蛋白质含量也显著增加,淀粉含量降低.表明水分亏缺能提高籽粒中B、C型淀粉粒体积和表面积百分比及蛋白质含量.     

家蚕性附腺发育与核酸及利它素蛋白变化的关系

对不同发育时期家蚕Bombyx mori雌性性附腺核酸和蛋白质含量测定的结果表明, 从家蚕化蛹后第6天到成虫羽化当天的性附腺内总蛋白质含量不断增加,至羽化当天为最高,达860±70 μg/对。不同时期内能引诱野蚕黑卵蜂识别寄主的利它素在总蛋白中所占的比例差异明显,从化蛹后第6天的10%增加到羽化后的58%。性附腺的总RNA含量从化蛹第6天到成虫羽化前1天几乎是直线增加,但羽化后下降很快。不同时期分泌部中总RNA含量变化与贮存部明显不同。含量最高时,分泌部RNA可占整个性附腺RNA的90%以上,而贮存部总RNA含量则远少于分泌部,羽化当天约为分泌部的十分之一。分泌部总RNA中的18S亚基含量远高于28S亚基,明显不同于贮存部的。从分泌部总RNA中分离的mRNA存在明显的条带分布,这预示着高丰度的mRNA的存在与总蛋白中高含量利它素的存在有着特殊对应关系。     

小麦花后水分亏缺和复水对同化物转运和籽粒灌浆的影响

为了阐明水分亏缺对小麦花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理机制的相关变化,以盆栽小麦旱作品种‘长旱58’为材料,自花后9 d起,设置正常供水(WW)、中度干旱胁迫后复水(MD)和重度干旱胁迫后复水 (SD)3个水分处理,比较干旱胁迫后复水处理对小麦籽粒产量、产量构成因素及水分利用效率、强弱势粒灌浆动态、旗叶光合性能、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)转运、籽粒形成关键酶活性变化等的影响。结果表明：(1)与WW相比,MD处理显著增加了小麦穗粒数和千粒重,进而提高籽粒产量、水分利用效率和小麦弱势粒的最大灌浆速率和平均灌浆速率,对强势粒则无显著影响,而SD处理则显著降低了穗粒数、千粒重、强弱势粒的最大灌浆速率和平均灌浆速率,但水分利用效率显著高于WW处理。(2)MD处理植株旗叶在小麦灌浆过程中维持了与WW基本相同的净光合速率,同时在小麦花后9~20 d时MD处理下气孔导度和蒸腾速率变化不明显,而在SD处理下气孔导度和蒸腾速率则急剧下降;另外,与WW相比,在整个灌浆期MD处理下旗叶叶绿素含量变化不显著,而SD处理下叶绿素含量呈大幅下降趋势。(3)MD处理提高了小麦弱势粒蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性;同时使灌浆中后期有较高的果聚糖水解酶(FEH)活性和较低果聚糖含量,显著增强了茎鞘同化物质转运,提高茎鞘储藏物质对粒重的贡献率。研究发现,中度水分胁迫后复水处理小麦植株具有较好的叶片性能、花后较多的茎鞘同化物向籽粒转运以及较高的弱势粒库活性,从而提高旱作小麦弱势粒灌浆速率,增加穗粒数和粒重, 进而提高籽粒产量。     

AlA对冬小麦不同粒位籽粒灌浆影响的动态模拟及特征分析

以百农矮抗58为材料,采用大田试验的方法,研究了在始穗期喷施不同浓度(10mg/L、30 mg、50 mg/L)的5-氨基乙酰戊酸(5-Aminolevulinic acid,ALA)对冬小麦不同粒位籽粒灌浆特性的影响.应用Richards方程对10～50 mg/L ALA处理下冬小麦3个粒位(第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ粒位)的籽粒灌浆过程进行了模拟.建立在Richards方程基础上的籽粒生长分析显示:与对照相比,10～50 mg/L ALA处理使第Ⅰ和第Ⅲ粒位的千粒重分别增加了1.3～2.4g、3.4～4.7,较对照差异显著,第Ⅱ粒位的粒重与对照差异不显著;10～50 mg/L ALA处理使冬小麦3个粒位籽粒的平均灌浆速率和最大灌浆速率增大,灌浆活跃持续期延长,到达最大灌浆速率的时间提前.阶段灌浆特征参数的比较表明,在籽粒灌浆的渐增期,10～50 mg/L ALA处理使冬小麦3个粒位籽粒的平均灌浆速率增加,灌浆持续期缩短;在籽粒灌浆的快增期,使3个粒位籽粒的平均灌浆速率增加,灌浆持续期延长.在籽粒灌浆的缓增期,使强势粒(第Ⅰ、第Ⅱ粒位)的平均灌浆速率减小,灌浆持续期延长,但使弱势粒(第Ⅲ粒位)的平均灌浆速率增加,灌浆持续期延长.表明在灌浆的前期和中期,10～50 mg/L ALA处理可促进各粒位籽粒提早启动灌浆,并提高其灌浆速率,在灌浆后期减弱了强势粒对弱势粒籽粒灌浆充实的优势,从而有利于弱势粒的灌浆充实.从总体上讲,10～50 mg/L ALA对弱势粒(第Ⅲ粒位)粒重的影响程度大于强势粒(第Ⅰ和第Ⅱ粒位),其中30 mg/L ALA促进籽粒增重的效果最明显.     

两系法杂交水稻抽穗结实期持水量和叶绿素含量的动态变化及其与籽粒产量关系研究

对25个两系法杂交水稻抽穗结实期持水量和叶绿素含量的动态变化及其与籽粒产量关系的研究表明,杂种水分持有量变化存在因组合不同而异的特点,总体上叶片和茎鞘水分持有量抽穗结实期间表现为下降趋势,穗部水分持有量表现为先升后降的特点,以抽穗后第7d,即籽粒灌浆高峰期最大;叶、茎鞘部水分持有量所占比例呈下降趋势,穗部所占比例则一直呈上升趋势,茎鞘部始终是水分的主要贮存场所;单茎植株水分总持有量抽穗后第1天多数组合表现为正向父本优势,尔后多转为负向父本优势;籽粒产量与抽穗后各期片水分持有量呈正相关,与抽穗后第1d茎鞘水分持有量呈正相关,自第7d始转为弱负相关,与抽穗后穗部水分持有量呈正相关,与抽穗后单茎植株水分总持有量呈正相关,籽粒产量与水分持有量在各器官中分配的相关和籽粒产量与各器官水分持有量的相关趋势总体一致;两系杂交稻叶绿素含量表现为先升后降的特点,以抽穗后第7天最高,与常规稻父本相比,两系杂交稻叶绿素含量各期大多数组合低于常规稻父本,且下降速度快于常规稻父本.对于两系法杂交水稻,育种上应优先考虑选择灌浆前、中期植株水分持量优势较强、叶绿素含量较高、后期茎叶物质转运优势明显的组合;栽培上应注意保证灌浆前、中期水分及营养元素,特别是氮素的供应,还要注意后期的及时控氮脱水防贪青,促进茎叶贮存物质向籽粒运转.     

水稻籽粒灌浆过程中蛋白质表达特性及其对氮肥运筹的响应

采用大田栽培的方式,研究了大穗型水稻金辉809籽粒灌浆过程中蛋白质的差异表达变化模式以及同一施氮量下不同的氮肥施用比例(总施氮量225 kg/hm2,基蘖肥:穗粒肥分别为7∶3和6∶4)对强弱势粒灌浆影响的分子机制。获得了水稻不同灌浆时段籽粒总蛋白的表达图谱,共发现32个在灌浆过程中发生显著差异表达的蛋白点,涉及籽粒的淀粉合成,能量代谢,激素信号转导,基因表达调节和抗逆响应等。在此基础上,进一步构建了不同灌浆发育时段水稻强弱势籽粒响应不同氮肥比例调控的蛋白表达图谱,结果发现强势籽粒响应氮肥调控出现差异表达的蛋白点有8个,而弱势籽粒有26个,可见强势籽粒灌浆具有更强的环境稳定性,相对地,弱势籽粒灌浆则易被环境所调节。在总施氮量不变的情况下,适当增加生育后期氮肥的施用量,有利于增强弱势籽粒中信号转导,促进相关基因的表达,提高物质调运与能量代谢速率,增强抗逆性,增强弱势籽粒的代谢水平,延长其灌浆时期,提升弱势籽粒活性和灌浆强度,增加结实率和千粒重,最终实现高产高效。研究结果对于进一步明确氮素调控水稻强弱势粒灌浆的分子生态特性具有重要的理论与实际意义。     

小麦叶片中硝酸还原酶活性、游离氨基酸和粗蛋白含量与籽粒蛋白质含量关系研究

试验以５个八倍体小偃麦、野生二粒小麦、硬粒小麦和１３个普通小麦品种（系）为材料,研究了叶片中硝酸还原酶活性（ＮＲＡ）、氨基酸和粗蛋白含量与籽粒蛋白质含量之间的关系。结果表明,叶片中ＮＲＡ在拔节、抽穗、开花三个生育时期与籽粒蛋白质含量存在显著的正相关系;叶片中氨基酸总量与籽粒蛋白质含量在拔节和抽穗期显著相关,在开花期相关不显著;抽穗期旗叶中粗蛋白含量与籽粒蛋白质含量相关显著。籽粒蛋白质含量高的基因型材料其叶片中ＮＲＡ、氨基酸和粗蛋白含量一般高于低蛋白基因型材料,三者的变化趋势一致,这反映了不同基因型Ｎ素代谢的特点。因此适宜生育时期叶片中ＮＲＡ、氨基酸和粗蛋白含量可作为品质育种选择过程中的参考生理指标。     

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.     

淡足侧沟茧蜂寄生对甜菜夜蛾幼虫血淋巴总糖、蛋白质及虫体脂质含量的影响

为探讨淡足侧沟茧蜂Microplitis pallidipes Szepligeti调控寄主的生理机制,测定了淡足侧沟茧蜂寄生后,甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)幼虫血淋巴总糖、蛋白质及虫体脂类含量的变化。研究结果表明,寄生后连续5 d的观察时间内,甜菜夜蛾幼虫血淋巴总糖含量从寄生后第1天开始就高于未寄生寄主幼虫,且在寄生后第2至5天达到显著水平;除寄生后第3天外,被寄生寄主幼虫血淋巴总蛋白质含量始终低于未寄生幼虫,且在寄生后第1、4、5天达到显著水平;甜菜夜蛾被寄生后,虫体脂质含量始终高于未寄生幼虫,且从寄生后第2天开始达到显著水平。本研究揭示,淡足侧沟茧蜂寄生刺激了寄主甜菜夜蛾幼虫血淋巴总糖合成,但抑制了其蛋白质合成,同时也刺激了甜菜夜蛾虫体脂质合成。     

小麦蛋白质和淀粉含量与籽粒发育过程中内源激素含量的关系

研究粒重差异较小、蛋白质和淀粉含量差异大的小麦品种‘川麦107’和‘川麦36’籽粒发育过程中激素含量变化与籽粒蛋白质和淀粉积累之间关系的结果表明,‘川麦36’蛋白质含量一直高于‘川麦107’的,而其淀粉含量一直低于‘川麦107’;‘川麦36’籽粒中ZR初始含量和IAA峰值高些,开花后5~20d籽粒中ZR含量与蛋白质含量呈显著正相关,IAA峰值与此期的蛋白质积累速率跃变相对应。两品种籽粒中GA峰值与蛋白质含量的低谷相对应,开花后5~30d的籽粒中GA含量与淀粉含量呈极显著正相关,而‘川麦107’籽粒中GA含量较高。     

Glutelin accumulation and changes in the levels of its mRNA in the superior and inferior spikelets of rice ear during ripening

Glutelin accumulation in the apical spikelet of the top primary branch (superior spikelet) and the second spikelet of the lowest secondary branch (inferior spikelet) of the ear of the rice plant (Oryza sativa L.) was characterized during grain filling.In the superior spikelet, the accumulation of dry matter and nitrogen started immediately after flowering and rapidly reached the maturation level by 20 days after heading (DAH). At 7 DAH, total RNA content had already reached its maximum level and glutelin mRNA content 70% of its maximum. The increase in glutelin mRNA was followed by a rapid increase in glutelin between 7 and 16 DAH.In the inferior spikelet dry matter, nitrogen and glutelin accumulation were low immediately after flowering and increased only after grain filling of the superior spikelet was almost complete. Total RNA and glutelin mRNA increased much later at slower rates than in the superior spikelet.It is very likely that the retardation of dry matter, total nitrogen and glutelin accumulation in the inferior spikelet is due to retardation of differentiation and development of endosperm tissue, and to glutelin gene expression in endosperm cells. It is suggested that the delayed development resulted from limited partitioning of nutrients to the inferior spikelet at the early stage of ripening.     

Endosperm enrichment and physicochemical properties of superior and inferior grain starch in super hybrid rice

• A significant asynchronous phenomenon exists in super hybrid rice because of the differences in spike and spikelet positions, which affect the accumulation and properties of starch. However, little is known about the endosperm enrichment and physicochemical properties of starch in superior and inferior grains in super hybrid rice.
• Rice YY2640 was selected as study material to investigate the enrichment and physicochemical properties of starch in superior and inferior grains in super rice using semi‐thin sections, X‐ray diffraction and related technologies.
• Superior grain filling was a continuous process, whereas inferior grain only started 8–10 days after anthesis. The order of starch accumulation starts in the central endosperm, then in the endosperm of the proximal vascular bundle and finally in the aleurone layer. Compared with the inferior grains, the superior grains have a higher 1000‐grain weight, apparent amylose content, total starch content, average starch granule size, relative crystallinity, solubility and a resonance peak ratio at 1022/995 cm^?1, whereas the swelling power and ratio of the resonance peak at 1045/1022 cm^?1 were lower. The final degree of hydrolysis of HCl, AAG and PPA of the superior grains were significantly lower than those of the inferior grains.
• The findings indicate that the different physicochemical properties of starch were mainly related to the development order of superior and inferior grains and the spatial enrichment of starch.

     

水稻结实过程中穗不同部位谷粒中内源激素的动态变化

水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）结实期间,穗上部谷粒的粒重比穗下部谷粒的高,灌浆前期的增重速率比穗下部谷粒的高,在整个灌浆过程中增重速率的变化比穗下部谷粒的快。利用ＥＬＩＳＡ方法对穗上部谷粒和穗下部谷粒中各种内源激素含量的分析表明,在灌浆过程中,谷粒中未检测出ｉＰＡｓ;在穗上部谷粒和穗下部谷粒中,ＡＢＡ和ＧＡ(１＋３)的含量的最大值出现的时间分别与穗上部谷粒和穗下部谷粒增重最快的时间基本一致,无论穗上部谷粒还是穗下部谷粒中,ＩＡＡ的含量基本上均呈下降趋势;ＧＡ(４＋７)的含量是先上升、后下降、再上升;在结实的前中期,谷粒中ＡＢＡ、ＧＡ(１＋３)的含量基本上均是穗上部谷粒高于穗下部谷粒。探讨了各种激素在谷粒灌浆过程中的作用及从激素的角度探讨了穗上部谷粒比穗下部谷粒结实性好的原因。     

Dynamic Changes of Endogenous Plant Hormones in Rice Grains in Different Parts of Panicle at Grain filling Stage

The grain fresh weight and grain-filling rate at early grain developing stage in rice ( Oryza sativa L. ) were higher in the upper than in the lower part of panicle during grain filling. The grains in the upper and/or the lower part of panicle were analyzed for the endogenous plant hormones. The results indicated that the peak content of ABA and/or GA1 + 3 in the developing grains appeared at about the same stage when the highest increasing rate of grain appeared in the upper and in the lower part of the panicle respectively. After heading, the IAA content in developing grains steadily decreased in both the upper and the lower part of the panicle, GAn + 7 content decreased at first and then increased, and again decreased. At the early grain-filling stage, the ABA and GA1 + 3 contents in the developing grains were higher in the upper than in the lower part of the panicle. The role that the hormones play in the developing grains and the reason why the grains seed set better in the upper than in the lower part of the panicle were discussed.     

丽斗蟋翅二型雌虫飞行肌和卵巢发育间的资源分配差异

丽斗蟋Velarifictorus ornatus具有明显的翅二型现象, 长翅型与短翅型雌虫的卵巢和飞行肌存在着生理权衡。本研究分别应用蒽酮比色法、 硫代磷酸香草醛法、 考马斯亮蓝染液对羽化后10 d内两型雌虫飞行肌与卵巢内糖原、 总脂及蛋白质含量进行了定量分析。结果表明： 成虫羽化后10 d内, 两型雌虫体重无明显差异(P>0.05), 但短翅型雌虫怀卵量明显多于长翅型雌虫, 而人工脱翅能够促进长翅型雌虫怀卵量增加(P<0.05)。短翅型雌虫飞行肌内蛋白质、 糖原及总脂含量在成虫羽化后10 d内无明显变化, 但长翅型雌虫飞行肌内蛋白质在成虫羽化后3 d时达到最大值564.4±87.5 μg/♀, 糖原与总脂含量分别于羽化后第5天达到最大值85.2±21.7 μg/♀和5 284.7±1 267.4 μg/♀。然后开始下降, 各实验处理天数内, 长翅型雌虫飞行肌内蛋白质、 糖原及总脂含量都显著多于短翅型雌虫(P<0.05)。相反, 各处理天数内, 短翅型雌虫卵巢内蛋白质、 糖原及总脂含量则明显多于长翅型雌虫(P<0.05), 同时虫龄对蛋白质、 糖原及总脂在两型雌虫飞行肌与卵巢内分配也产生明显影响(P<0.05)。人工脱翅能够促进长翅型雌虫卵巢内蛋白质、 糖原及总脂含量增加, 同时诱导飞行肌内蛋白质、 糖原及总脂含量降低, 其中总脂含量在脱翅后10 d时降为2 394.9±1 461.8 μg/♀, 只有最大值的一半, 而与短翅型雌虫相似(P>0.05), 表明总脂为丽斗蟋飞行的主要能源物质。外用保幼激素Ⅲ能够促进长翅型雌虫卵巢内蛋白质、 糖原及总脂含量增加(P<0.05), 但对飞行肌内三者含量无明显影响(P>0.05), 外用早熟素Ⅰ对短翅型雌虫卵巢内蛋白质、 糖原及总脂含量亦无明显影响(P>0.05)。上述结果表明, 丽斗蟋长翅型雌虫首先将获得的资源用于发育飞行所需的飞行肌, 短翅型雌虫则首先将所获得的资源用于发育繁殖所需的卵巢, 但长翅型雌虫飞行肌与卵巢间的资源分配方式受保幼激素的影响。     

氮素对不同类型玉米籽粒氨基酸、蛋白质含量及其组分变化的影响

以普通玉米掖单22和高油玉米高油115为材料,研究了不同供氮条件下玉米籽粒中蛋白质及其组分的含量、清蛋白和球蛋白含量、醇溶蛋白和谷蛋白含量、籽粒氨基酸总鼍以及氨基酸组分含量的品种差异。结果表明。氮素供应水平对两种类型玉米灌浆期间籽粒蛋白质含量变化作用相同,前期逐渐下降,至成熟期略有升高;籽粒清蛋白和球蛋白、醇溶蛋白和符蛋白含量变化动态各处理基本一致,两种类型玉米籽粒清蛋白含量随时间的推移逐渐降低。球蛋门含量的变化动态旱单峰曲线,峰值出现在授粉后30d。醇溶蛋白含量均呈“V”型变化,以授粉30d后最低。谷蛋白的含量则均呈上升趋势。氮素供应水平对两种类型玉米籽粒中各蛋白质组分禽量的变化的影响作用有所不同。对高油115籽粒中球蛋白含量的影响较小;施氮水平并不改变两种类型玉米籽粒氨基酸总量的变化趋势。但两种类型玉米籽粒中氨基酸组分的含量变化较大。     

Genome-Wide Analysis of 24-nt siRNAs Dynamic Variations during Rice Superior and Inferior Grain Filling

24 nt-siRNAs are the most abundant small interfering RNAs in rice grains aside from microRNAs. To investigate the roles that 24 nt-siRNAs played in the poor grain filling of rice inferior grains, dynamic variations of 24 nt-siRNAs in inferior grains were compared with those of superior grains by using small RNA deep sequencing technology. The results showed that 24 nt-siRNAs derived from multiple regions of rice genome, and the maintenance of the two strands of 24 nt-siRNA duplex was a non-random process. The amounts of 24 nt-siRNAs declined with the process of grain filling in both superior and inferior grains, but 24 nt-siRNAs in inferior grains was much higher than that of superior grains in each period we sampled. Bioinformatics prediction indicated that 24 nt-siRNAs targeted on more genes involved in most of the known KEGG rice pathways, such as the starch and sucrose biosynthesis pathway. Combined with digital gene expression profiling of target genes, 24 nt-siRNAs mapped on the antisense strands of exons were specifically investigated, but the abundance of 24 nt-siRNAs did not show negative correlations with their corresponding target genes. The results indicated that 24 nt-siRNAs were not involved in down-regulation of target genes. The potential biological meanings for this inconsistency were probably the results of methylation directed gene expression activation, or competition for small RNA stability methylation.