玉米籽粒淀粉积累及相关酶活性分析

【目的】分析玉米籽粒发育过程中灌浆速率、蔗糖代谢、淀粉积累及相关酶活性的变化,了解玉米籽粒淀粉积累的控制机理。【方法】以高淀粉玉米（费玉3号）和普通玉米（豫玉22）为材料,进行大田试验,采用比色法测定蔗糖含量,采用双波长法测定淀粉及其组分含量的变化动态,参照Douglas等的方法测定蔗糖合成酶（SS）活性,参照Nakamura等的方法测定腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）和去分支酶（DBE）的活性。【结果】灌浆速率、蔗糖含量、淀粉积累速率及SS、GBSS、SBE活性的高低均存在明显的基因型差异,授粉后10 d后,费玉3号上述指标均高于豫玉22。相关性分析表明,灌浆中后期SS活性与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率均呈（极）显著正相关;ADPGPPase、DBE活性与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率的相关性未达到显著水平;GBSS活性与直链淀粉积累速率呈极显著正相关,与籽粒灌浆速率相关性不显著;SBE活性与支链淀粉积累速率和籽粒灌浆速率呈极显著正相关。【结论】ADPGPPase和DBE不是影响玉米籽粒中淀粉积累的关键酶;SS是淀粉积累的限速因子;GBSS对直链淀粉积累起重要的调节作用;SBE对支链淀粉积累起关键作用。     

不同类型专用小麦籽粒淀粉及其组分积累动态

在田间条件下,研究不同类型专用小麦品种籽粒淀粉积累动态。结果表明:不同类型专用小麦籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量随籽粒灌浆充实而不断上升,且其含量增加速率呈“慢—快—慢”的趋势,直链淀粉含量增加速率在花后25~30 d时达最大值,总淀粉、支链淀粉含量增加速率高峰则出现在花后15~20 d;籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉积累量变化均呈“S”型曲线,直链淀粉积累速率在花后25~30 d时达峰值,支链淀粉、总淀粉积累速率在花后20~25 d时达峰值。直链淀粉/支链淀粉比例随籽粒灌浆历程的推移呈“V”型曲线变化。不同专用类型小麦籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量由高到低依次为弱筋小麦、中筋小麦、强筋小麦,积累量顺序则相反。     

水稻直链淀粉形成积累动态的研究

选用直链淀粉含量(质量分数)不同等级的籼稻、粳稻、糯稻为材料，应用糙米直链淀粉单粒和总淀粉测定等方法研究水稻直链淀粉的形成积累。结果表明：随着籽粒发育，直链淀粉的积累是一个缓慢增长的动态过程，其速度低于支链淀粉和总淀粉；花后3～12d是直链淀粉、支链淀粉和总淀粉的快速增长期；支链淀粉先于总淀粉，总淀粉先于直链淀粉达最大含量；高直链淀粉含量的品种灌浆早期直链淀粉积累速率较低直链淀粉含量的品种高；季节对直链淀粉、支链淀粉、总淀粉的形成积累有一定的影响。     

小麦淀粉组分的积累规律

1999～ 2 0 0 0年用 3个小麦品种 (“宁麦 9号”、“苏麦 6号”、“重庆面包麦”)研究了小麦籽粒淀粉组分含量及直支比的动态变化。结果表明 :① 3个品种在花后 17～ 2 7d直链淀粉积累均最快 ,而支链淀粉在灌浆中后期积累最快 ;直支比在籽粒灌浆过程中呈“S”形变化 ,即灌浆前期下降 ,中期上升 ,后期又下降。② 2年的直链和支链淀粉百分含量以及直支比均呈极显著的正相关关系。③直链和支链淀粉的百分含量在样次间差异达极显著水平 ;品种间直链淀粉百分含量及直支比差异不显著 ,但品种间支链淀粉百分含量差异极显著     

不同施氮时期对水稻淀粉积累及淀粉合成 相关酶类活性变化的研究

 选用2个不同直链淀粉含量的杂交水稻组合，采用不同施氮期处理，对水稻开花后籽粒灌浆、淀粉积累、淀粉合成关键酶类活性及其之间的关系进行研究。结果表明，侧重后期施氮可以促进籽粒灌浆、增加粒重，同时还可适当提高稻米支链淀粉含量。不同施氮期处理条件下，与淀粉合成相关的3个关键酶的活性峰值出现的时间基本上未明显变化，但是酶活性大小及峰值高低有所不同，其中淀粉合成酶和ADPG焦磷酸化酶活性差异较大，而分支酶活性变化较小。侧重前期施氮有利于提高淀粉合成酶活性，而侧重后期施氮则可提高ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性。籽粒灌浆期淀粉合成酶平均活性及灌浆中、后期的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性与籽粒灌浆速率及直链淀粉、支链淀粉积累速率呈显著或极显著正相关。ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性对直、支链淀粉含量变化均有同等重要的作用。侧重后期施氮处理有利于提高直、支链淀粉积累速率。     

不同施氮时期对淀粉积累及淀粉合成相关酶类活性变化的研究

选用2个不同直链淀粉含量的杂交水稻组合,采用不同施氮期处理,对水稻开花后籽粒灌浆、淀粉积累、淀粉合成关键酶类活性及其之间的关系进行研究.结果表明,侧重后期施氮可以促进籽粒灌浆、增加粒重,同时还可适当提高稻米支链淀粉含量.不同施氮期处理条件下,与淀粉合成相关的3个关键酶的活性峰值出现的时间基本上未明显变化,但是酶活性大小及峰值高低有所不同,其中淀粉合成酶和ADPG焦磷酸化酶活性差异较大,而分支酶活性变化较小.侧重前期施氮有利于提高淀粉合成酶活性,而侧重后期施氮则可提高ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性.籽粒灌浆期淀粉合成酶平均活性及灌浆中、后期的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性与籽粒灌浆速率及直链淀粉、支链淀粉积累速率呈显著或极显著正相关.ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性对直、支链淀粉含量变化均有同等重要的作用.侧重后期施氮处理有利于提高直、支链淀粉积累速率.     

藁城8901和山农1391淀粉合成酶活性和淀粉组分积累特征的比较

 选用藁城8901（强筋）和山农1391（弱筋）两个小麦品种，比较研究了其小麦蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性的变化及淀粉组分的积累特征。结果表明，蔗糖合成酶（SS）、磷酸蔗糖合成酶（SPS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）活性以及蔗糖积累量的高低均存在明显的基因型差异，淀粉积累量较高的弱筋品种山农1391显著高于淀粉积累量较低的强筋品种藁城8901。而结合态淀粉合成酶（GBSS）活性与两品种籽粒直链淀粉积累量的变化情况相吻合，小麦籽粒灌浆中后期的GBSS活性对直链淀粉终积累量的调节作用大于籽粒灌浆前期。用Richards方程模拟籽粒直链淀粉和支链淀粉的积累过程发现，直链淀粉和支链淀粉终积累量的高低取决于其积累启动时间的早晚和前期积累速率的高低，而不是积累持续期的长短。通过比较两品种蔗糖转化量、淀粉积累速率与蔗糖和淀粉代谢相关酶活性的变化趋势可以看出，蔗糖转化量与SSS和GBSS的变化趋势一致；淀粉积累速率与ADPGPPase活性和SS/SPS活性比率的变化趋势一致，而与SS 、SPS、SSS或GBSS活性的变化并不吻合，说明籽粒中淀粉积累速率及其组分积累量的高低与SS、SPS、SSS和GBSS单个酶活性的高低并不存在必然联系，而与ADPGPPase活性和籽粒中蔗糖合成与降解的平衡密切相关。     

青稞籽粒灌浆期淀粉质量分数的动态变化

为了研究青稞籽粒灌浆期直链淀粉与支链淀粉质量分数的动态变化。采用双波长分光光度法对3个青稞品种‘甘垦5号’、‘北青6号’和‘昆仑12号’的淀粉质量分数进行测定,并借助logistic对测定结果进行拟合,以求得总淀粉、直链淀粉和支链淀粉的合成速率。结果表明,3个品种在籽粒灌浆期支链淀粉、总淀粉的质量分数是随生育期的延长而逐渐增加,‘北青6号’和‘昆仑12号’的直链淀粉也是随生育期的延长而逐渐增加的。其中‘北青6号’和‘昆仑12号’的支链淀粉/直链淀粉的比例呈现下降趋势,到花后15d之后,这一比例已接近相同。总淀粉、直链淀粉和支链淀粉的合成速率均呈单峰曲线变化,即先增加后降低。并且均在花后21d左右达到最大积累速率,直链淀粉与支链淀粉的最终积累量主要取决于最大积累速率和平均积累速率的大小。研究初步揭示了青稞籽粒灌浆期直链淀粉、支链淀粉和总淀粉质量分数的积累规律。     

高直链淀粉水稻的淀粉积累及相关酶活性关系研究

研究高直链淀粉型水稻品种菲优188花后各时间段内籽粒中不同类型淀粉含量和积累速度的变化,以及淀粉合成相关酶活性的变化,结果发现:该品种花后不同时间段内直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量及其相关酶活性均存在极显著差异.直链淀粉和支链淀粉的积累规律相似,均呈Logistic曲线方程式积累,直链淀粉和支链淀粉积累速度随时间的变化规律也相似,且均与淀粉合成酶呈极显著正相关性.     

氮素用量对春玉米淀粉积累的影响

试验以本育9、平安18、丰禾10、四单19为试验材料,研究了不同氮素用量对春玉米淀粉积累的影响。结果表明,春玉米总淀粉含量、支链淀粉含量、直链淀粉含量在籽粒灌浆过程中均呈"S"形曲线变化趋势;对于春玉米淀粉积累而言,N200处理是最佳处理。     

春玉米籽粒可溶性糖积累规律及其与淀粉含量的关系

试验以高淀粉玉米(四单19)、普通玉米(东农250)、优质蛋白玉米(丰禾10号)为材料,研究氮素用量对春玉米籽粒可溶性糖和淀粉积累的影响.结果表明:籽粒中蔗糖含量在吐丝后先增加后降低,果糖和可溶性总糖含量一直呈下降趋势,淀粉含量在籽粒灌浆过程中不断上升.     

糯小麦籽粒糖降解和淀粉积累特性研究

 【目的】比较糯小麦籽粒可溶性糖含量和淀粉含量与非糯小麦的差异，研究其花后籽粒中糖降解和淀粉积累特点，为糯小麦的育种和生产应用提供参考。【方法】2004～2005年度测定不同来源的17个糯小麦品系和4个非糯对照品种籽粒可溶性糖和淀粉含量，2005～2006年度选择其中3个糯小麦品系和2个非糯对照品种研究其花后籽粒中糖降解和淀粉积累动态。【结果】15个糯小麦品系籽粒可溶性糖含量显著高于所有对照品种，另2个糯小麦品系籽粒可溶性糖含量显著高于对照扬麦12和扬麦5号，而与扬麦158和扬麦9号差异不显著。4个对照品种之间淀粉含量差异不显著，扬麦9号最高，扬麦158最低；供试的17个糯小麦品系籽粒淀粉含量均低于对照扬麦9号，其中13个糯小麦品系低于扬麦158。籽粒中糖降解和淀粉积累动态研究表明花后10～17d糯小麦籽粒可溶性糖含量下降速率小，开花17d后3个糯小麦品系先后都经历一个淀粉含量增长的相对“停滞”阶段。【结论】糯小麦成熟期籽粒中可溶性糖含量高，淀粉含量低，可能与其灌浆前期籽粒中可溶性糖转化效率低，淀粉积累中后期经历一个相对“停滞”阶段有关，这主要是由于GBSS的缺失导致糯小麦不能合成直链淀粉改变了糯小麦糖转化和淀粉积累特性。在糯小麦育种中应加强对花后籽粒中可溶性糖转化效率和淀粉积累动态的研究，选择灌浆前期糖转化效率高，淀粉含量增长“停滞”阶段出现较迟的品种，以改良糯小麦籽粒饱满度。     

高淀粉玉米籽粒胚乳细胞增殖与淀粉积累的关系

本试验以大田种植的高淀粉玉米品种郑单18、费玉3号和普通玉米品种郑单958、农大108为试材,研究高淀粉玉米籽粒在不同生育期胚乳细胞增殖动态及其与淀粉积累的关系。结果表明:随着灌浆期的延长,不同品种玉米粒重逐渐增加,淀粉含量呈"S"形曲线增长,玉米籽粒胚乳细胞数在授粉后20 d基本稳定,细胞增殖动态可用Richards方程W=A(1+Be-kt)-1/n模拟,决定系数达极显著水平。胚乳细胞数与玉米粒重、籽粒淀粉含量、淀粉积累量呈显著正相关。籽粒胚乳细胞平均增殖速率(Gmean)的大小、最大增殖速率出现的日期(TmaxG)和最大增殖速率(Gmax)的大小等因素共同决定了粒重的大小。     

糯玉米灌浆结实期籽粒淀粉理化特性变化

 【目的】探明糯玉米籽粒淀粉理化特性在灌浆结实期的变化趋势。【方法】以糯玉米新品种NQ01和NQ11为材料,研究其灌浆结实期（花后10、20、30和40 d）籽粒淀粉理化特性的变化。【结果】随着灌浆进程推进,籽粒干重和淀粉含量逐渐升高,籽粒含水率、蛋白质和可溶性糖含量逐渐降低,籽粒鲜重和体积先升后降。淀粉粒随灌浆进程逐渐增大,且以花后10—20 d增加最为明显。结晶类型和碘结合力均表现出典型的糯性特征。差示扫描量热法（DSC）和快速黏度分析仪（RVA）研究表明,随着灌浆进程,转变温度和糊化温度降低,热焓值在花后20—40 d无显著差异,但显著高于花后10 d,回生值和黏度特征值两品种表现不一。【结论】碘结合力、晶体类型和回复值均表现出典型的糯性特征。糯玉米灌浆结实期理化特性有显著差异,淀粉粒大小和品质成分的变化引起了淀粉糊化和热力学特性发生变化,但品种间变化趋势存在差异。     

Starch Accumulation and Enzyme Activities Associated with Starch Synthesis in Maize Kernels

The filling rate and the starch accumulation in developing maize kernel were analyzed. The changes of enzyme activities associated with sucrose metabolism and starch biosynthesis were investigated. The purpose is to discuss the enzymatic mechanisms responsible for starch synthesis. Two types of maize cultivars （Zea mays）, high starch maize （Feiyu 3） and normal maize （Yuyu 22）, were grown in a corn field. The factors involved in starch synthesis were performed during the growth period. The kernel filling rate, the sucrose content, the starch accumulating rates and the activities of SS （sucrose synthase）, GBSS （granule-bound starch synthase）, SBE （starch branching enzyme） of Feiyu 3, which has high starch content, were significantly higher than those of Yuyu 22, which has low starch content, after 10 DAP （days after pollination）. Correlation analysis indicated that ADPGPPase （ADP-glucose pyrophosphorylase） and DBE （starch debranching enzyme） were not correlated with the starch accumulating rates and the kernel filling rate, but the SS activity at the middle and late period were highly significantly correlated with the starch accumulating rates and the kernel filling rate. The GBSS activity was highly significantly correlated with the amylose accumulating rate, but not correlated with the kernel filling rate. The SBE activity was highly significantly correlated with the amylopectin accumulating rate and the kernel filling rate. It was not ADPGPPase and DBE, but SS was the rate-limiting factor of starch biosynthesis in developing maize kernels. GBSS had an important effect on amylose accumulation, and SBE had a significant effect on amylopectin accumulation.     

不同淀粉含量木薯品种块根淀粉粒结构观察比较

[目的]探讨不同淀粉含量木薯品种块根淀粉粒结构差异及其与淀粉含量的潜在关系,为研究木薯块根淀粉存储状态及品种选育提供理论依据.[方法]以高淀粉木薯品种GR891、辐选01和低淀粉木薯品种华南124为材料,通过块根形态解剖、石蜡切片观察、电镜扫描等方法比较不同淀粉含量木薯块根淀粉粒的结构特点.[结果]苗期时木薯块根淀粉主要存在于次生木质部.块根形成期淀粉粒大量存在;淀粉储藏区是木薯块根淀粉储藏的最主要区域,皮层部分少量分布,储藏区淀粉粒密度高于皮层;靠近中柱的次生木质部区域,其淀粉粒呈放射线状排列分布.不同淀粉含量木薯品种在淀粉粒形态上无明显差别,多数为一面不规则的半球形、椭球形.高淀粉品种的淀粉粒直径小于低淀粉品种,但差异不显著(P>0.05).[结论]木薯块根淀粉积累的主要位置是淀粉储藏区,导管内部及临近区域的淀粉粒数量多、直径小、填充程度高,且在块根膨大期高淀粉木薯品种淀粉粒聚集程度高于低淀粉木薯品种.     

不旱作与节水灌溉对小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性变化的影响

【目的】通过对灌溉与旱作条件下不同品质类型小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的研究,阐明不同灌溉制度下小麦淀粉积累的酶学机制。【方法】在灌溉和旱作两种栽培条件下,研究了两个小麦品种蔗糖代谢、籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征。【结果】旱作栽培有利于增加小麦灌浆前中期淀粉积累速率、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）的活性,表明旱作栽培能提高小麦籽粒灌浆前期生理活性、促进籽粒淀粉的合成与积累。通过比较淀粉积累速率与蔗糖和淀粉代谢相关酶活性的变化趋势可以看出,淀粉积累速率与蔗糖合成酶（SS）、AGPase、SSS和GBSS的变化趋势一致,表明这些酶在淀粉合成中起重要作用,而源器官制造的光合产物的减少并不是抑制籽粒淀粉积累的因素。【结论】旱作栽培能提高小麦灌浆前、中期的淀粉积累速率和淀粉合成酶活性,在籽粒灌浆后期则显著降低淀粉积累速率及其酶活性,表明旱作栽培能使库活性增强,促进籽粒淀粉的合成与积累。