干旱胁迫下的小麦LEA蛋白组学表达模式分析

小麦是世界重要的粮食作物,利用差异蛋白质组学技术研究小麦对干旱胁迫的响应机理,有助于整体揭示小麦干旱应答的遗传基础。为研究干旱胁迫对小麦子粒灌浆期蛋白表达的影响,采用双向电泳分析干旱胁迫与正常条件下成熟子粒清蛋白表达谱的差异,干旱胁迫后,小麦子粒出现130个差异蛋白质点,成功鉴定出57个差异蛋白,特异表达7个,涉及ATP-葡萄糖焦磷酸化酶、过氧化还原酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂等13种蛋白质,能量类2个,病害防御相关17个,功能未知蛋白21个。     

灌浆期高温和干旱对小麦灌浆特性的影响

在盆栽和人工气候箱模拟条件下,研究了高温与干旱胁迫对两个不同筋力小麦品种豫麦34号(强筋)和豫麦50号(弱筋)灌浆特性的影响.结果表明,高温胁迫抑制了子粒灌浆速率,使最大灌浆速率出现时间提前,灌浆持续期缩短,导致子粒干物质积累量下降.不同时段高温胁迫对粒重的影响有差异,豫麦34号和豫麦50号分别以前期和中期受高温胁迫影响最大,后期相对小.豫麦34号以中期干旱胁迫粒重降幅最大,而豫麦50号在前期受干旱胁迫影响最大,后期干旱使两品种的粒重略有增加.高温和干旱对小麦子粒灌浆特性及粒重的影响存在明显的水、温互作效应.研究还表明,渐增期平均灌浆速率的降低及快增期、缓增期持续时间的缩短是最终导致粒重降低的主要原因.     

生育后期干旱胁迫对玉米碳氮分配及生理特征的影响

为给解析干旱胁迫下的碳、氮代谢调控机制提供参考,以玉米品种‘郑单958’为材料,在防雨棚中设置吐丝期后干旱胁迫和正常供水两个处理,测定不同部位碳、氮同化物含量及分配情况,碳、氮代谢关键酶活性及叶片基因表达谱差异。结果表明,干旱胁迫显著降低生物量在籽粒中的分配比例,可溶性糖、淀粉、全氮等在籽粒中的分配比例均显著降低,而茎秆和穗轴中的分配比例显著增加。干旱胁迫下生育后期叶片碳、氮同化物含量及分配比例均呈下降趋势,这与可溶性淀粉合成酶、谷氨酰胺合成酶等活性的改变有关。采用转录组测序对生育后期叶片差异基因表达进行了分析,共得到差异表达基因51个,这些基因富集在细胞壁组织、碳水化合物代谢、光合作用等代谢途径中。其中纤维素、木质素合成等关键酶基因在干旱胁迫下均显著下调表达,表明干旱胁迫抑制了细胞壁的合成,导致叶片早衰。干旱胁迫下己糖激酶、核糖体蛋白等基因显著下调表达,而甘露糖异构酶基因显著上调表达。综上所述,干旱胁迫抑制了生育后期碳、氮同化物向籽粒的分配,茎秆中的分配比例显著上升。干旱胁迫下叶片碳、氮同化物含量及分配比例显著降低,这与叶片早衰及相关碳氮代谢关键酶活性及基因表达的变化有关。     

限水灌溉对强筋小麦子粒淀粉积累的影响

在小麦全生育期遮雨条件下 ,研究了限水灌溉对强筋小麦子粒淀粉及其组分积累的影响。结果表明 ,总淀粉产量、支链淀粉产量和子粒产量随灌水量的增加而增加 ,超过一定灌水量后产量降低 ,直链淀粉产量随灌水量的增加逐渐增加。淀粉及其组分积累量呈“S”形曲线 ,直链淀粉比支链淀粉积累慢 ,积累速率峰值出现在花后 2 0 d和 30 d。与对照相比 ,灌水降低了灌浆期支链淀粉、总淀粉积累量和积累速率 ,对直链淀粉积累量和积累速率有增加趋势 ,但淀粉量的积累与灌水次数关系不明显 ,而花后增加灌水增加了后期淀粉及其组分积累速率 ,降低了直 /支比值     

锌肥对水分逆境下玉米产量形成的影响

为探讨锌肥对水分逆境下玉米产量形成的影响,以郑单958为材料,研究了不同水分条件(正常供水,干旱胁迫、淹水胁迫)下,施用锌肥对玉米的叶面积、叶绿素含量、净光合速率、干物质积累及转运、植株锌含量及产量的影响.结果表明,水分逆境条件下,施用适量锌肥,可以增加玉米叶面积和叶绿素含量,提高净光合速率,增加单株干物质总量和各器官干物质积累量,促进干物质向子粒转运,增强抗逆性,增加产量.在不同水分条件下,施用锌肥可增加玉米叶片及子粒含锌量.     

花期高温胁迫对黄淮地区夏玉米生产的影响及应对措施研究进展

本文针对近年来黄淮地区高温频发的气候条件限制,综合当前国内外研究进展,分别从产量和干物质积累、光合、花粉及授粉受精、子粒灌浆、子粒品质和内源激素等6个方面分析了高温胁迫对玉米生产的影响。结果表明：高温对玉米授粉结实、干物质积累及内源激素含量产生影响,降低了玉米光合速率及子粒灌浆速率,从而降低子粒产量。此外,高温提高子粒中蛋白质含量,使淀粉及脂肪含量相对降低,影响子粒品质。结果表明,通过选育、选用抗（耐）高温品种,配以外源激素及微肥的使用,采用适当晚播及合适的水肥栽培措施,可达玉米抗高温高效生产。     

干旱条件下不同倍体春小麦根系碳消耗及其与产量形成的关系

在自动控制的遮雨棚中,用桶栽法研究了干旱条件下不同倍体春小麦根系耗碳过程及其与子粒产量的关系.分别对二倍体小麦MO1、四倍体小麦DM22和六倍体小麦陇春8275进行充分供水(CK)和中度干旱胁迫处理(二者土壤含水量分别保持在田间持水量的75％和45％),结果表明,干旱胁迫下六倍体小麦陇春8275比二倍体小麦MO1和四倍体小麦DM22有较高的光合固碳量、较低的根系碳消耗量及较高的光合产出,因此认为这是六倍体小麦在干旱条件下既能提高水分利用效率又能保持较高子粒产量的主要原因.     

不同施氮水平对高粱子粒淀粉积累规律的影响

本试验以我院选育品种"赤杂28"为试验材料,设立5个不同施氮处理,研究了不同施氮水平对高粱子粒淀粉积累的影响。研究表明,适当的氮肥量即N-9.3(纯氮9.3 kg/667 m2)处理和N-13.9(纯氮13.9 kg/667m2)处理能分别提高子粒灌浆初期(7~21 d)和末期(35~49 d)总淀粉和支链淀粉的含量及积累速率。高施氮量和低施氮都不利于子粒总淀粉和支链淀粉的积累。中等施肥水平即N-9.3(纯氮9.3 kg/667m2)处理对子粒直链淀粉的积累最有利。随灌浆过程的推进,高粱子粒中总淀粉、支链淀粉、直链淀粉的积累速率均呈单峰曲线变化,其中总淀粉、支链淀粉积累速率的峰值出现在子粒灌浆后第28天前后。支/直链淀粉的比值随二者积累的差异,呈双峰曲线变化。     

梯度干旱胁迫下玉米光合碳的日变化及品种偏向性

【目的】日周期是玉米生育周期中的基本代谢单元。光合作用是对环境最敏感的生理过程之一,光合碳代谢是玉米进行干物质积累的根本途径,规律性的光温变化环境下的光合碳固定、分配决定了玉米的代谢特征和环境适应能力。生产中,玉米品种对环境的适应能力存在差异,很多品种的区域性特征明显。为了探究玉米品种光合差异,明确叶源器官的光合速率、光合初始阶段产物浓度的日周期变化特征,以及对土壤干旱胁迫的响应特性,挖掘筛选玉米品种差异评价新指标。【方法】以玉米杂交种郑单958、先玉335、浚单20、农大108和ND66为试验材料,通过设置土壤相对含水量为85%(水分供应充足对照)、65%—70%(轻度干旱胁迫)、55%—60%(中度干旱胁迫)和45%—50%(重度干旱胁迫)4个土壤水分梯度处理,借助日变化分析法,于6:00—18:00以3 h的时间间隔对5个玉米杂交种吐丝期穗位叶的光合速率进行测定,分别在5个时间点(0:00、4:00、10:00、15:00和20:00)同步对穗位叶的蔗糖浓度、淀粉浓度及相关比值进行比较分析。【结果】玉米叶片光合速率在日周期中呈现单峰变化趋势,充足水分供应下在正午前后达到峰值,干旱胁迫导致峰值降低且提前出现,不同品种表现一致。玉米穗位叶蔗糖、淀粉浓度的日周期变化特征都为单峰曲线,前者高峰出现时间早于后者,峰值低于后者;干旱胁迫下,穗位叶淀粉浓度随胁迫加重而降低,蔗糖浓度较为稳定。将日周期中光合初始阶段玉米叶片蔗糖及淀粉浓度的提高值及二者的比例分别与光合速率积累量建立关系,得到单位光合速率对其的贡献率。综合比较而言,单位光合速率对淀粉浓度提高的贡献率农大108最高且稳定,有明显的淀粉积累优势;单位光合速率对蔗糖/淀粉比的贡献率,先玉335比值较高,有偏蔗糖积累代谢的特点,农大108比值在多个处理中稳定低于其他品种,属于淀粉积累偏向型。【结论】在本试验条件下,单位光合速率对蔗糖/淀粉比的贡献率可以在一定程度上作为玉米光合碳代谢类型划分标准。     

不同基因型小麦籽粒蛋白质和淀粉积累与碳氮转运的关系

研究了黑麦76、徐州26、所麦10号和扬麦9号4个不同基因型小麦（Triticum aestivum L.）籽粒蛋白质和淀粉积累特征及叶茎鞘中碳、氮物质积累和运转的差异。结果表明：蛋白质含量不仅与后期回升时间有关，还和回升速度有关；淀粉含量主要和前期的快速积累有关。籽粒蛋白质产量与含量没有相关关系，而与营养器官氮素转运量关系密切；籽粒淀粉产量由低到高为黑麦76、徐州26、扬麦10号、扬麦9号，并随淀粉含量升高而上升，不同基因型小麦茎鞘碳、氮积累和运转有明显差异：黑麦76和扬麦10号碳、氮在灌浆后期向籽粒中的转运量少，而徐州26和扬麦9号转运量多。营养器官可淀性糖与氮素转运量的比值与籽粒蛋白质含量呈负相关，与淀粉含量呈正相关，因此，营养器官碳、氮积累与分配的差异可能是小麦籽粒蛋白质和淀粉含量差异的重要原因之一。     

密穗与疏穗型小麦强、弱势籽粒淀粉积累及库强度的比较

 【目的】研究小麦强、弱势籽粒淀粉积累与库容量、库活性间的关系及不同穗型间的差异。【方法】以密穗型小麦品种鲁麦21、济麦20和疏穗型小麦品种山农1391、山农12为材料,对籽粒发育过程中强、弱势粒淀粉积累、胚乳细胞数目及相关酶活性变化进行比较。【结果】两种类型小麦强势粒直、支链淀粉积累量均高于弱势粒,密穗型小麦籽粒直、支链淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度高于疏穗型小麦。Logistic方程拟合籽粒淀粉积累进程表明,强势粒淀粉积累量较弱势粒高的原因是其积累启动时间较早和淀粉积累速率较高;密穗型小麦强、弱势粒淀粉积累速率的差异幅度较大,是造成其籽粒最终淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因之一。小麦强势粒胚乳细胞数目显著高于弱势粒,与疏穗型小麦相比,密穗型小麦强、弱势粒胚乳细胞数目的差异幅度较大。4个小麦品种弱势粒蔗糖含量在灌浆期均高于强势粒,说明籽粒蔗糖含量即淀粉合成底物的供给并不是造成强、弱势粒淀粉积累存在差异的限制因子。小麦强势粒蔗糖合酶（SS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合酶（SSS）和颗粒结合态淀粉合酶（GBSS）活性均高于弱势粒,密穗型小麦强、弱势粒上述酶活性差异幅度均较疏穗型大。【结论】小麦库容量（胚乳细胞数目）和库活性（淀粉合成相关酶活性）是制约强、弱势粒淀粉积累的主要因素。密穗型小麦强、弱势粒间的胚乳细胞数目和淀粉合成相关酶活性差异较大,这可能是造成密穗型小麦籽粒淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因。     

利用冠层反射光谱和叶片SPAD值预测小麦籽粒蛋白质和淀粉的积累

 研究了不同土壤水氮条件下小麦抽穗后叶片氮素状况和籽粒蛋白质及淀粉积累动态与叶片SPAD值、冠层光谱反射特征的关系。结果表明,小麦抽穗后叶片氮积累量与叶片SPAD值、冠层反射光谱分别呈显著的指数和线性相关;籽粒蛋白质积累量与叶片氮积累量呈显著线性负相关,而成熟期籽粒蛋白质积累量与抽穗后叶片氮转运量呈线性正相关。叶片SPAD值与籽粒蛋白质和淀粉积累量均呈二次抛物线关系;比值指数R(1 500,610)和R(1 220,560)分别与籽粒蛋白质积累量和淀粉积累量呈显著负指数相关。因此,叶片SPAD值和比值指数可以     

Wx蛋白组成对小麦籽粒淀粉合成的影响

 【目的】通过对籽粒淀粉积累和淀粉合成关键酶的活性进行比较,初步明确不同Wx蛋白组成小麦品种淀粉理化特性差异的酶学基础。【方法】以6类Wx蛋白组成的14个小麦品种为试材,测定其籽粒灌浆过程中直、支链淀粉积累动态和4种淀粉合成关键酶的活性变化,对测定结果进行统计分析。【结果】Wx蛋白数目和类型对4种淀粉合成关键酶活性和直、支链淀粉合成有明显影响。随着Wx蛋白数目的增多,4种淀粉合成关键酶活性呈现升高的趋势,尤其是淀粉粒束缚淀粉合成酶（GBSS）,籽粒直链淀粉含量也相应升高。Wx-B1缺失蛋白对GBSS活性影响最大,直链淀粉合成能力下降最明显,其次是缺失Wx-D1蛋白,Wx-A1蛋白缺失作用最小。籽粒灌浆过程中,4种淀粉合成关键酶活性高度相关,并与直、支链淀粉含量密切相关,说明直、支链淀粉的合成是相互影响、相互制约、同步进行的。【结论】Wx基因是影响籽粒直链淀粉含量的重要决定因素,Wx基因可以通过自身数目和组成的变化,控制GBSS的活性,并对其它淀粉合成关键酶的活性产生影响,最终影响直、支链淀粉的合成,形成不同的淀粉理化特性和加工品质。     

Monitoring Protein and Starch Accumulation in Wheat Grains with Leaf SPAD and Canopy Spectral Reflectance

The research was conducted to determine the relationships of protein and starch accumulation dynamics in grains of wheat to post-heading leaf SPAD values and canopy spectral reflectance. The results showed that leaf nitrogen accumulation was exponentially related to leaf SPAD values and linearly related to canopy spectral reflectance, and that there was negative linear relationship between leaf nitrogen accumulation and grain protein accumulation, but positive linear relationship between post-heading leaf nitrogen translocation and grain protein accumulation at maturity. In addition, leaf SPAD values were parabolically related with and ratio indices R(1 500,610) and R(1 220,560) were exponentially related with protein and starch accumulation in grains. These results indicate that leaf SPAD values and canopy spectral reflectance should be good indicators of quality formation dynamics in wheat grains.     

不同滴灌模式对东北春播玉米籽粒淀粉积累及淀粉相关酶活性的影响

[目的]探明不同滴灌模式对春玉米籽粒淀粉积累及淀粉合成相关酶活性的影响,为提高春玉米产量提供理论指导.[方法]以农华101为试验材料,采用裂区试验,主处理为滴灌模式,设膜下滴灌和浅埋滴灌2种,副处理为灌水量,设传统灌水量40％(W1:1 440 m3·hm-2)、传统灌水量50％(W2:1 800 m3·hm-2)和传...     

水稻灌浆期温度对籽粒淀粉积累和FBP酶活性的影响

研究了温度对早籼水稻籽粒中淀粉积累和果糖-1，6-二磷酸酶(FBPase)活性的影响表明，高温条件下早籼稻灌浆前期叶和籽粒中FBPase活性高，籽粒淀粉积累快，粒重增长快，但开花11d后叶和籽粒中FBPase活性锐减，淀粉积累趋于停止。适温条件下FBPase活性变化幅度不大，籽粒在开花20d后仍有少量淀粉积累，粒重较高温条件下高。蛋白质含量较高的湘早籼24号对高温最敏感，高温条件下淀粉含量和粒重降低幅度最大。     

春小麦籽粒灌浆过程中淀粉和蛋白质积累规律的研究

利用蛋白质含量和产量各异的３个春小麦品种研究灌浆过程中淀粉和蛋白质积累规律，结果表明：籽粒灌浆过程中可溶性糖含量由开花１４ｄ开始逐渐减少，成熟期达最低值，品种间的差异仅表现在１４ｄ和２０ｄ两个时期；淀粉积累动态与可溶性糖变化规律相反，随灌浆成熟而逐渐增加，品种间差异显著；蛋白质积累动态年际间略有差异，总的趋势是随灌浆成熟而逐渐增加．开花后１４ｄ可溶性糖含量与淀粉含量和蛋白质含量有关，蛋白质含量与可溶性糖含量关系更为密切．成熟期淀粉含量和蛋白质含量呈负相关．高蛋白品种在灌浆初期就表现出较高的积累合成蛋白质的能力，而高淀粉含量品种同样在灌浆初期就表现出较高的淀粉含量，高产高蛋白品种介于两者之间．从生理角度分析，培育或通过田间管理达到高产优质是可行的．     

水稻发育胚乳中淀粉的积累及淀粉合成的酶活性变化

利用４个粒重相近品种（组合）,对胚乳发育期间蔗糖、可溶性糖的淀粉含量、籽粒灌浆速率及与淀粉合成有关的６个酶活性的变化进行了研究。结果表明,品种间及不同剪叶处理间强势粒的淀粉积累和酶活性差异较小,而弱势粒差异明显。蔗糖合成酶,ＡＤＰＧ焦磷酸化酶、可溶态淀粉合成酶、淀粉分枝酶（Ｑ酶）、活性的变化与灌浆速率曲线十分吻合,相关性极显,而ＵＤＰＧ焦磷酸化酶活性变化与灌浆速率曲线吻合性较差。结合态淀粉合成酶     

不同施肥水平对春小麦籽粒淀粉,蛋白质积累的影响

利用产量和蛋白质含量各异的三个春小麦品种,采用盆栽试验,研究了低肥和高肥水平条件下籽粒淀粉,蛋白质积累。结果表明,施肥能明显增加前期籽粒淀粉的积累,对后期的影响表现出品种间的差异,但对各品种籽粒成熟时的淀粉含量影响不大;蛋白质在积累与施肥水平关系不大,但高肥条件有减少蛋白质含量的趋势。提出小麦高产优质施肥,应在注重土壤肥力的前提下,强调后期氮肥的应用。