不同类型冬小麦灌浆期淀粉合成相关酶活性研究

在池栽条件下,研究了3个不同类型冬小麦品种藁麦8901(强筋品种)、豫麦49号(中筋品种)和洛麦1号(弱筋品种)灌浆期籽粒中淀粉合成相关酶活性的差异。结果表明,不同类型冬小麦籽粒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)、淀粉粒结合的淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)活性变化均呈单峰曲线。豫麦49号在灌浆期上述几个酶活性变化的峰值均高于其他2个品种,且大部分被研究的酶类在灌浆中后期仍维持较高活性。可见,与藁麦8901和洛麦1号相比,豫麦49号具有较强的淀粉合成能力。     

小麦灌浆期蔗糖代谢关键酶活性变化及其与籽粒淀粉积累的关系

在池栽条件下,研究了藁城8901(强筋品种)、豫麦49(中筋品种)和洛麦1号(弱筋品种)小麦灌浆期旗叶、叶鞘、穗茎、籽粒蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)活性变化及其与淀粉及组分积累的关系。结果表明,其SPS和SS活性变化均呈单峰曲线。豫麦49旗叶、旗叶鞘和籽粒中及洛麦1号穗茎中SPS酶活性较高。豫麦49的旗叶、旗叶鞘、穗茎和籽粒中SS活性高于其他两品种,表明豫麦49和洛麦1号营养器官和籽粒中蔗糖合成和降解代谢比较活跃。相关分析表明,豫麦49和洛麦1号籽粒中淀粉和支链淀粉积累对SPS催化的蔗糖合成过程具有较强的反馈调节作用。豫麦49和洛麦1号籽粒中SS活性均与总淀粉与支链淀粉积累速率极显著正相关,而在藁城8901中无此相关性。     

不同类型小麦品种灌浆期蔗糖代谢关键酶的活性变化

测定池栽条件下小麦强筋品种藁城8901、中筋品种豫麦49号和弱筋品种洛麦1号灌浆期旗叶、旗叶鞘、穗茎、籽粒中蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)活性变化的结果表明,3种不同类型小麦品种灌浆期旗叶、旗叶鞘、穗茎、籽粒中SPS和SS活性变化均呈单峰曲线。豫麦49号旗叶、旗叶鞘和籽粒中SPS酶活性较高,而洛麦1号穗茎中SPS酶活性较高。豫麦49号的旗叶、旗叶鞘、穗茎和籽粒中SS活性高于其他两品种,表明豫麦49号和洛麦1号营养器官和籽粒中蔗糖合成和降解代谢比较活跃。     

不同土壤对不同筋力冬小麦品种籽粒灌浆过程中淀粉合成有关酶活性的影响

在池栽条件下，研究了3种土壤（粘土、壤土、沙土）对3个不同筋力（强筋、中筋、弱筋）冬小麦品种籽粒灌浆过程中AGPP，SSS和SBE三个淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明，粘土区藁麦8901和洛麦1号3个酶活性都较高，其变化趋势均呈单峰曲线，除藁麦8901的AGPP花后25 d达到峰值外，其余均在花后20 d达到峰值。表明粘土栽培可能     

强、弱筋小麦籽粒形成期蔗糖、淀粉合成相关酶活性及其与氮代谢的关系

2005—2006年生长季, 以小麦强筋品种藁城8901和弱筋品种豫麦50为材料, 研究了灌浆期籽粒和旗叶氮代谢底物含量与相关酶活性变化、蔗糖淀粉合成相关酶活性及籽粒淀粉积累特征, 分析了氮代谢与籽粒淀粉积累的关系。结果表明, 旗叶蔗糖合酶(SS)和磷酸蔗糖合酶(SPS)、籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合酶(SSS)、束缚态淀粉合酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)活性均呈单峰曲线变化。两品种比较, 除AGPP活性峰值豫麦50低于藁城8901外, 其他酶活性峰值均是豫麦50高于藁城8901。相关分析表明, 藁城8901支链淀粉积累速率与SS、SPS、AGPP和SBE活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.9377**、0.8857**、0.6489**和0.5980**; 直链淀粉积累速率与SS、SPS活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.7616**和0.7750**。豫麦50支链淀粉积累速率与SS、SPS、AGPP、GBSS和SBE活性呈极显著或显著正相关, 相关系数分别为0.8182**、0.6762**、0.7028**、0.8749**和0.5433*; 直链淀粉积累速率与SS、SPS和SBE活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.8528**、0.8428**和0.8603**。两品种硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性在开花后逐渐降低, 且藁城8901的NR活性一直高于豫麦50。硝态氮和氨态氮含量与NR、GS活性呈极显著正相关; 藁城8901的NR、GS活性与SS、SPS活性呈显著负相关, 而豫麦50只有GS与SPS达显著负相关(r = -0.5212*)。上述结果表明, 不同品质类型小麦籽粒淀粉合成积累受氮代谢相关酶活性的影响, 藁城8901较高的NR活性抑制与蔗糖合成有关酶SS、SPS的活性, 导致淀粉合成积累速率降低。由此可见, SPS/NR比值对淀粉合成具有重要调节作用。     

两个直链淀粉含量不同的小麦品种籽粒淀粉合成酶活性与淀粉积累特征的比较

以均含有3个Waxy蛋白亚基的普通小麦品种济麦20（低直链淀粉含量）和鲁麦21（高直链淀粉含量）为材料，对灌浆期籽粒淀粉合成相关酶活性的变化及淀粉积累特征进行了研究，并分析了两者之间的关系。结果表明，蔗糖合成酶(SS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性均呈单峰曲线变化。鲁麦21的上述酶活性均高于济麦20。相关分析表明，支链淀粉积累速率与SS、AGPP、SSS和SBE呈显著或极显著正相关；直链淀粉积累速率与SS、AGPP和GBSS呈极显著正相关。Logistic方程拟合淀粉积累过程发现，支、直链淀粉最终积累量的高低取决于积累启动时间的早晚和积累速率的高低，而积累持续期的调节作用较小。直链淀粉的积累速率除受GBSS活性影响外，还受SS和AGPP活性的影响，其中，GBSS活性的变化与2品种籽粒直链淀粉积累量的变化情况基本吻合。籽粒灌浆后期的GBSS活性对直链淀粉最终积累量的调节作用大于灌浆前期，说明对同时具有3个Waxy蛋白亚基的不同品种，Waxy蛋白亚基表达量(GBSS活性)的差异可能是导致品种间籽粒直链淀粉含量较大差异的一个关键原因。     

不同基因型小麦品种灌浆期籽粒库活性的差异

在池栽条件下,研究了灌浆期2个不同基因型冬小麦品种——大穗型品种豫麦66号和多穗型品种豫麦49号籽粒库活性的差异。试验采用KI-I2法测定淀粉含量,参照Douglas等和Tsai等的方法测定SS和AGPP活性,采用Chhaya等的方法测定IAAO活性。结果表明,2个品种籽粒中蔗糖合成酶(SS)活性呈单峰曲线,但豫麦66号的峰值出现偏晚,且高值持续期长;籽粒中吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性变化呈双峰曲线,其峰值分别出现在花后15d和30d;腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)活性呈单峰曲线,均在花后20d达到峰值;豫麦66号淀粉积累高峰出现较晚,但在灌浆中后期淀粉积累量和积累速率均明显高于豫麦49号,显示灌浆后期豫麦66号仍具有较强的库活性。     

小麦籽粒灌浆过程中有关淀粉合成酶的活性及其效应

在不同土壤肥力条件下, 对不同品质类型小麦品种的籽粒淀粉积累及淀粉合成过程中的关键酶-ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶与淀粉粒结合态淀粉合成酶活性变化进行了研究. 结果表明, ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶与总淀粉和支链淀粉积累速率呈极显著正相关; 淀粉粒结合态淀粉合成酶与直链淀粉积累速率呈极显著正相关,     

灌浆期高温对两种品质类型小麦品种籽粒淀粉合成关键酶活性的影响

以徐州26（高蛋白含量）和扬麦9号（低蛋白含量）2个不同品质类型小麦品种为材料，利用人工气候室模拟小麦花后高温条件，研究了灌浆期高温对籽粒淀粉积累及淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明，与适温处理（20℃）相比，高温（28℃）显著降低了籽粒中总淀粉及支链淀粉的含量，而对直链淀粉含量的影响较小，导致支/直链淀粉的比例显著降低。高温提高了灌浆初期小麦籽粒中蔗糖合成酶（SS）和结合态淀粉合成酶（GBSS）活性，但明显降低了灌浆后期SS、GBSS和可溶性淀粉合成酶（SSS）活性。品种间相比，灌浆初期高温处理提高了扬麦9号籽粒GBSS活性，但显著降低了徐州26籽粒SSS活性，说明高温抑制2种类型小麦籽粒淀粉合成的酶学机制不同。此外，不同昼夜温差处理（8℃和12℃）间比较发现，高温下两品种籽粒淀粉含量没有明显差异，适温下两品种淀粉含量以温差较大的处理含量较高。灌浆中后期，高温下SS活性随温差增大而升高，SSS和GBSS则以温差小的处理较高；适温下3种关键酶活性均以温差大的处理为高。总之，灌浆期温度较温差对小麦籽粒淀粉合成的影响大。     

灌浆期高温对小麦籽粒淀粉的积累、粒度分布及相关酶活性的影响

以不同耐热性品种济麦20和鲁麦21为材料, 于花后5~9 d进行高温处理, 研究了小麦灌浆期高温对籽粒淀粉的积累、粒度分布及合成相关酶活性的影响。结果表明, 灌浆期高温显著降低籽粒淀粉积累量, 显著降低籽粒淀粉、支链淀粉含量, 提高直链淀粉含量和直/支链淀粉比例。高温对济麦20籽粒淀粉积累的影响程度较鲁麦21大。灌浆期高温使小麦籽粒A型淀粉粒的体积、数量和表面积百分比显著增加, B型淀粉粒这3指标则显著降低。高温处理后, 济麦20籽粒蔗糖合酶(SS)、ADPG焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合酶(SSS)、束缚态淀粉合酶(GBSS)活性与对照无显著差异, 而鲁麦21上述酶活性则高于对照。济麦20、鲁麦21籽粒上述酶活性分别于花后15 d和20 d开始低于对照。与其他淀粉合成相关酶相比, 高温对籽粒GBSS活性的影响程度较小。两品种处理间籽粒蔗糖含量及SS、AGPP、SSS和GBSS活性的变化趋势, 与其籽粒淀粉积累量的变化趋势基本一致。灌浆期高温使籽粒淀粉积累量降低, 主要因高温抑制了籽粒灌浆中后期的淀粉合成, 这是由籽粒蔗糖供应不足和籽粒淀粉合成相关酶活性下降所造成的。     

秸秆还田配施化学氮肥对冬小麦氮效率和产量的影响

2006—2007年生长季, 通过田间定位试验, 研究了秸秆还田配施化学氮肥对冬小麦产量干物质积累、氮效率和产量的影响。结果表明, 与单施氮肥相比, 秸秆还田配施氮肥的冬小麦全生育期干物质积累总量较高, 干物质积累量及其占全生育期干物质积累量的百分比抽穗前阶段较低, 而抽穗到成熟阶段则较高。秸秆还田配施纯氮90、180、270和360 kg hm^-2比单施同量氮肥分别增产7.1%、8.4%、11.1%和10.2%, 其中秸秆还田配施纯氮270 kg hm^-2的产量最高, 显著高于其他各处理。秸秆还田配施氮肥比单施氮肥提高冬小麦的氮效率, 氮肥表观利用率、氮素生产效率和氮肥农学效率分别提高3.3%~9.2%、0.7~4.0和2.7~7.3 kg kg^-1。     

不同面筋含量冬小麦品种子粒灌浆期淀粉合成关键酶活性变化

在池栽条件下，研究了3个不同面筋含量冬小麦品种子粒灌浆过程中AGPP，SSS和SBE 3个淀粉合成关键酶活性的变化。结果表明，3个品种的AGPP，SBE和强筋品种的SSS酶活性变化均呈单峰曲线，花后20d达到峰值；中筋和弱筋品种的SSS酶活性则呈双峰曲线，花后10d和20d分别有两个峰值，且第2个峰值显著高于第1个峰值。表明强筋品种子粒中淀粉合成酶底物含量丰富，淀粉合成比较活跃，而中筋和弱筋品种子粒中支链淀粉合成比较活跃。     

施氮处理对水稻颖果淀粉积累和相关酶活性的影响

以扬稻6号和粳稻941为材料,通过盆栽试验,研究了不同施氮处理对水稻颖果淀粉积累和相关酶活性的影响。结果表明,增加穗肥施氮量显著降低颖果中的可溶性糖含量,淀粉含量有降低的趋势,但不明显。颖果中直链淀粉和支链淀粉含量随粒重的增加而上升,二者积累具有同步性;增加穗肥施氮量能显著降低颖果中直链淀粉含量,并使颖果中直链/总淀粉的比例降低,其效果要好于分蘖期施氮。分蘖期或孕穗期增施氮肥可以显著提高灌浆中、后期颖果中的ADPG焦磷酸化酶(AGP)、可溶性淀粉合酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)的活性,降低颖果中淀粉粒结合型淀粉合酶(GBSS)的活性。就施氮时期来看,孕穗期施氮(LH)对这些酶的促进或抑制效果好于分蘖期施氮(HL)。     

大穗型小麦品种强、弱势籽粒淀粉积累和相关酶活性的比较

在大田条件下, 以两个大穗型小麦品种山农12和PH01-35为材料, 对籽粒发育过程中强、弱势籽粒淀粉积累及其相关酶活性变化进行了比较研究。结果表明, 两品种强势粒直链淀粉积累量和支链淀粉积累量均高于弱势粒。Logistic方程模拟淀粉积累过程, 强势粒淀粉积累起始势(C₀)高, 活跃持续期长, 平均积累速率(R_mean)高, 最终淀粉积累量高。 籽粒蔗糖合酶(SS)、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、UDPG焦磷酸化酶(UGPase)、可溶性淀粉合酶(SSS)和束缚态淀粉合酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化, 强势粒上述酶活性均高于弱势粒。花后7~21 d, 弱势粒蔗糖含量明显高于强势粒, 表明弱势粒淀粉积累量低, 并不以其淀粉合成底物的供给为限制因子, 而主要与淀粉合成能力低有关, 同时与籽粒灌浆前期胚乳细胞的数量关系密切。     

开花期外施表油菜素内酯(epi-BR)对小麦籽粒淀粉积累及其关键酶活性的影响

在大田条件下，以豫麦49 (Tritictun aestivurn cv. Yumai 49)为试材，研究了开花期外施0、0.1、1.0、10.0 µg/L表油菜素内酯(epi-BR)对小麦籽粒灌浆过程中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒束缚型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)活性，以及淀粉积累速率的影响，同时对收获籽粒的淀粉成分和淀粉特性进行了测定。结果表明，开花期外施epi-BR提高了小麦籽粒中ADPGPPase、SSS和SBE活性，epi-BR 0.1和1.0 µg/L 处理可降低GBSS活性，10.0 µg/L处理可提高 GBSS活性，从而改变小麦籽粒灌浆期间的淀粉积累速率，改善小麦籽粒淀粉成分与特性，提高淀粉品质。在本试验条件下，以epi-BR 1.0 µg/L处理对籽粒淀粉的调控效果最好，使小麦籽粒中总淀粉含量、淀粉的支/直比、高峰黏度值和崩解值分别提高8.88% (α＜0.01 ）、34% (α＜0.01）、32.4 BU (α＜0.05）和13.7 BU (α＜0.05)。