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。     

花后高温对持绿型小麦叶片衰老及籽粒淀粉合成相关酶的影响

试验选用持绿型冬小麦(Triticum aestivum) ‘豫麦66’ (‘Ym66’)和‘潍麦8号’ (‘Wm8’)为研究材料, 以当地生产上起主导作用的冬小麦品种‘小偃22’ (‘XY22’)和‘小偃6号’ (‘XY6’)为对照。花后用塑料薄膜搭建成增温棚进行高温处理, 测定各品种绿叶数目、叶绿素和丙二醛(MDA)含量及叶片细胞膜透性, 并研究籽粒灌浆成熟期高温对持绿型小麦籽粒淀粉合成相关酶及粒重的影响。结果表明, 高温处理后, 各品种的绿叶数目和叶绿素含量都减少, MDA含量和膜透性都增加, 说明高温加速了小麦叶片衰老。同时, 各品种籽粒中与淀粉合成相关的酶(蔗糖合成酶(SS)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合酶(SSS))活性都低于正常生长下的籽粒中的酶活性, 其中高温对籽粒SS和AGPP活性的影响不显著,而对籽粒SSS活性的影响显著(p = 0.015)。品种间比较, 持绿型小麦在两种处理下, 都表现出较多的绿叶数目和较高的叶绿素含量; 且3种与淀粉合成相关的酶活性也都高于非持绿型小麦, 说明持绿型小麦酶活性受高温抑制程度较小。相关性分析表明, 所有品种籽粒SS、AGPP、SSS活性都与籽粒灌浆速率成极显著的正相关(相关系数r分别为0.905、0.419和0.801)。因而, 持绿型小麦不仅具有较好的持绿特性, 而且籽粒中与淀粉合成相关的3种酶活性都较高, 这有利于其籽粒淀粉的合成, 从而增加籽粒产量。     

钾对小麦旗叶蔗糖和籽粒淀粉积累的影响

 利用冬小麦品种‘鲁麦22’(Triticum aestivum cv. `Lumai 22’)在大田条件下研究了钾素对小麦旗叶蔗糖和籽粒淀粉积累及其有关酶活性的影响。结果表明,钾素有利于提高旗叶光合速率,增强开花后旗叶磷酸蔗糖合成酶活性,提高旗叶中蔗糖的含量;从而提高了灌浆期间籽粒中蔗糖的供应,增强了籽粒中蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性,加速了淀粉积累速率,提高了粒重和产量。     

氮、硫配施对弱筋小麦籽粒淀粉特性的影响

在大田条件下研究了不同氮、硫配施对弱筋小麦品种豫麦50籽粒淀粉特性的影响.结果表明:氮、硫及其互作对籽粒淀粉组分含量和直支比的影响均达到了极显著水平,氮肥对峰值粘度、低谷粘度、最终粘度和稀懈值的影响也达到了极显著水平,硫肥仅对稀懈值和糊化温度的影响达到了显著和极显著水平.每公顷施纯氮240 kg(N240)和纯硫20~60 kg(S20和S60)可提高总淀粉和支链淀粉含量,降低直链淀粉含量和直支比.每公顷施纯氮150 kg(N150)和纯硫20 kg(S20)可以提高峰值粘度、低谷粘度和最终粘度,改善淀粉品质.     

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。     

施氮量和花后土壤含水量对强筋小麦籽粒淀粉合成及品质的影响

以强筋小麦品种'济麦20'为材料,在防雨池栽培条件下研究了施氮量和花后土壤含水量对强筋小麦籽粒淀粉合成及其品质的影响,以明确强筋小麦获得高产优质的花后适宜土壤含水量及施氮量.结果表明:在同一施氮量下,适宜的花后土壤含水量(60%～70%)籽粒游离态淀粉合成酶(SSS)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性在籽粒发育过程中一直最高,有利于直链淀粉、支链淀粉的积累和支链淀粉/直链淀粉比的提高,提高峰值粘度、低谷粘度、最终粘度和衰减值;花后土壤含水量过高(80%～90%)或过低(40%～50%)均导致籽粒SSS和GBSS活性降低,从而使直链淀粉、支链淀粉的积累量降低,减小支链淀粉/直链淀粉比,使峰值粘度、低谷粘度、最终粘度降低.(2)在同一土壤含水量下,增施氮肥不利于灌浆前期SSS和GBSS活性和直链淀粉、支链淀粉积累量的提高,并且随着土壤含水量增加增施氮肥该趋势加重;适量增施氮肥能提高支链淀粉/直链淀粉比和峰值粘度、低谷粘度、最终粘度,过多或过少施氮则降低支/直比和峰值粘度、低谷粘度、最终粘度.研究认为,在本试验条件下,适量增施氮肥(纯氮225 kg/hm2)或适宜的花后土壤含水量(60%～70%)可促进强筋小麦籽粒淀粉的合成,有效改善其淀粉品质.     

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。     

小麦籽粒淀粉分支酶遗传多样性及对支链淀粉含量的影响

采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,对90份小麦品种的淀粉分支酶同工酶(SBE)进行检测,以分析不同基因型对支链淀粉含量的遗传效应.结果表明:(1)SBEⅠ型显现出较为丰富的变异,具有A、B、Dⅰ和Dⅱ4个等位基因位点;SBEⅡ型仅具有SBEⅡa单一等位基因位点.根据SBEⅠ型4个基因位点在不同品种中的分布,可将90个品种分为7种基因型.不同基因型对支链淀粉含量的遗传效应分析表明,含有A位点的基因型(ADⅰDⅱ和ADⅰB)所对应的支链淀粉含量较高,且与由1个基因位点组成的基因型(Dⅰ)和2个基因位点组成的基因型(DⅰB和DⅰDⅱ)的支链淀粉含量差异显著.     

不同穗型冬小麦品种蔗糖和淀粉合成中关键性酶的活性变化

灌浆期间的豫麦66和豫麦49旗叶中蔗糖磷酸合成酶(SPS)和籽粒中蔗糖合成酶(SS)活性均呈单峰曲线变化,峰值分别出现在花后20和15 d,整个灌浆期内豫麦66 SPS与SS活性均高于豫麦49;豫麦66籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)和淀粉分支酶(SBE)活性均呈单峰曲线变化,峰值出现在花后20 d,而可溶性淀粉合成酶(SSS)活性则呈双峰曲线变化,峰值分别出现在花后10和20 d,且第二个峰值显著高于第一个.     

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。     

轻度水分胁迫的小麦幼苗中与呼吸有关的几种酶活性变化

轻度水分胁迫使小麦幼苗叶片呼吸升高时,叶中琥珀酸去氢酶和细胞色素氧化酶活性均明显升高;而同样胁迫使根呼吸下降时,根中这两种酶活性均明显下降。叶和根中ATP酶分解活性在胁迫下都明显升高。轻度水分胁迫使叶片过氧化氢酶活性升高。叶中有明显的乙醇酸氧化酶活性,抗旱品种的酶活性较高,胁迫使此酶活性降低。     

大豆叶片淀粉的降解及淀粉降解酶

在90μmol m~(-2)s~(-1)光强以下可见大豆叶片淀粉的降解,降解速率为0.8～3.8mg淀粉dm~(-2)h~(-1)。淀粉降解通过水解及磷酸解两条途径,α,β—淀粉酶的最适pH5～6,磷酸化酶pH7～8。α—淀粉酶活力随叶片的成长显著增强,β—淀粉酶则有所减弱。叶片淀粉积累或消耗时此三酶活力无显著变化。 黄化小麦叶片照光转绿过程中此三酶活力变化不大。黄化玉米叶片照光转绿过程中磷酸化酶活力降低,β—淀粉酶活力增强。     

小麦地方品种淀粉颗粒结合蛋白及淀粉含量差异研究

淀粉颗粒结合蛋白包含了多种淀粉生物合成的关键酶,对作物淀粉品质有重要影响。本研究利用1D-SDS-PAGE,分离了74份四川、西藏及云南毗邻地区小麦的淀粉颗粒结合蛋白,对突变材料进行了分子标记检测,对总淀粉和直链淀粉含量差异进行了比较。发现供试材料中,在分子量57～130 kDa区域共有9种不同的蛋白条带。其中,2个条带可能为新的淀粉颗粒结合蛋白;存在12份Wx-B1缺失的自然突变体和3份稀有的SGP-B1缺失突变体;筛选到直链淀粉含量超过30%的材料2份,直链淀粉含量为15%左右的材料10份。这些材料为小麦淀粉品质改良及淀粉生化合成机理研究提供了基础。