灌浆期高温与干旱对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达的影响

灌浆期高温与干旱是影响小麦籽粒淀粉合成与积累的重要因素。为探讨灌浆期高温、干旱及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉合成及积累的影响机理,以郑麦366为试验材料,采用大田盆栽和人工气候室模拟高温相结合的方法,研究了灌浆期高温、干旱及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达特性及淀粉含量的影响。结果表明,灌浆期高温导致小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达高峰期提前,并不同程度抑制淀粉合成相关酶基因的表达;干旱胁迫不同程度提高了 AGPL1、 AGP1-a、 AGP1-b、GBSSI、SSI、SSIIc、SSIIIb、BEI、BEIIb、 ISA2、PHOH基因的表达量,降低其余被测基因表达量;高温和干旱复合胁迫与单因素胁迫对被测指标的影响不尽相同,表明两者对某些指标存在互作效应。高温与干旱均导致成熟期籽粒直链、支链和总淀粉含量下降。淀粉合成相关酶基因表达特性与淀粉积累密切相关。综上所述,高温与干旱改变了淀粉合成相关酶基因的表达,使淀粉积累受抑,导致小麦籽粒淀粉含量和产量下降。     

干旱胁迫对大麦叶片表皮蜡质含量及主要生理指标的影响

为了探究大麦对干旱胁迫的反应机制,采用裂区设计研究了干旱胁迫对不同大麦品种灌浆期旗叶和旗叶鞘表皮蜡质含量及主要生理指标的影响。结果表明,与正常水分处理相比,干旱胁迫可促进大麦表皮蜡质的合成;大麦不同品种间蜡质含量差异显著,抗旱品种的蜡质含量显著高于干旱敏感品种。在干旱胁迫下,大麦叶片相对含水量、叶绿素含量及气孔导度显著降低,且抗旱品种降低幅度较干旱敏感品种缓慢;蒸腾速率和胞间CO2浓度显著增加,且抗旱品种的增加幅度低于干旱敏感品种。品种因素对大麦叶片蜡质含量、净光合速率、气孔导度的影响较水分处理的影响大。大麦表皮蜡质含量与水分利用效率呈显著正相关,表明表皮蜡质对提高大麦抗旱性有一定积极意义。     

不同氮素水平下大麦谷氨酰胺合成酶基因(HvGS1)表达及其与籽粒氮素积累的关系

为探讨大麦(Hordeum vulgare L.)叶片谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase)基因( HvGS1)表达对氮素水平的响应及对籽粒氮素积累的影响,以蒙啤1号、蒙啤3号、甘啤4号和垦啤7号4个大麦品种为试验材料,设置0、90、180和270 kg·hm~(-2) 4个施氮水平,分析灌浆期间不同供氮水平下大麦叶片 HvGS1相对表达量的变化及其与籽粒氮积累的相关性。结果表明,随着施氮水平的增加,大麦叶片中 HvGS1相对表达量上调;在灌浆期间, HvGS1相对表达量与供氮水平和籽粒氮含量均呈极显著正相关;随着灌浆进程推移, HvGS1相对表达量呈逐渐升高的趋势,直到花后28 d叶片开始衰老时仍维持较高的表达水平;成熟期籽粒氮含量与灌浆时期叶片 HvGS1相对表达量呈极显著正相关。通径分析结果显示,对成熟期籽粒氮含量影响最大的是花后28 d HvGS1表达水平,其直接通径系数为0.490 6。这说明施氮会促进 HvGS1上调表达,进而增加籽粒氮素积累量。     

文摘

本文对大麦育种中制啤品质测定的精确度,包括不同批次产品、不同化验员以及不同大麦样品问的差异进行评价。被测定的大麦性状是:籽粒水分,籽粒磨碎后的水分(用二种方法测定),籽粒重,浸渍液的水分含量,麦芽湿度(用二种方法测定),麦芽产量,麦芽含氮量,麦芽的可溶氮含量,Kolbach指数,麦芽糖化力,麦芽的α-淀粉酶含量,麦芽的β一葡聚糖酶含量,麦芽汁的折光指数,热水浸出物,浸出物的重量,麦芽汁的还原糖含量,麦芽汁的碳水化合物含量,麦芽汁的α-氨基氮含量和麦芽汁的总含氮量。本文讨论了这些测定在大麦     

小麦籽粒清蛋白和球蛋白表达对干旱胁迫的响应

为了解干旱胁迫对小麦籽粒灌浆期蛋白表达的影响,以强筋优质小麦品种藁城8901为材料,采用双向电泳以及质谱鉴定分析了干旱胁迫和正常生长条件下成熟籽粒清蛋白和球蛋白表达谱的差异。结果表明,与正常生长条件相比,干旱胁迫后,小麦籽粒出现130个差异蛋白质点。通过MALDI TOF-TOF质谱鉴定和数据库搜索,最终成功鉴定出57个差异蛋白,其中上调表达29个,下调表达19个,特异表达7个,沉默表达2个;涉及ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、α-淀粉酶抑制剂、过氧化还原酶、β-淀粉酶、二硫键异构酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂、超氧化物歧化酶等13种蛋白质,其中代谢类10个,能量类2个,蛋白质加工和储藏6个,病害防御相关17个,转录1个,功能未知和假定蛋白21个。说明干旱胁迫影响小麦籽粒灌浆期的多个代谢途径,进而影响小麦产量和品质。     

大麦β 葡聚糖的提取及功能研究进展

大麦是世界上第四大禾谷类作物,其籽粒中的β-葡聚糖是重要的功效成分之一。本文综述了大麦籽粒β-葡聚糖的特性、含量变化和结构特征、提取方法和工艺,以及在大麦饲料、啤酒麦芽、饮料食品、保健医药中的功能研究进展。     

干旱胁迫下过表达TaER小麦的转录组及光合特性分析

为探究小麦TaER基因调控蒸腾效率及抗旱性的分子机制,以2个T_3代转TaER基因株系及其野生型为材料,对其正常灌溉和干旱胁迫处理下的灌浆期旗叶进行转录组(RNA-seq)测序,分析其差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析,探究其功能及可能参与的调控通路,同时测定光合及蒸腾参数。结果表明,与野生型相比,TaER过表达株系在正常灌溉和干旱胁迫下分别获得1 439和607个共同的差异表达基因;GO富集分析发现,光合作用、脂质和膜脂代谢基因响应干旱胁迫;KEGG富集分析表明,亚油酸和α-亚麻酸代谢中的酯氧合酶、甘油脂代谢中的糖基转移酶基因均上调表达,光合作用相关基因响应干旱胁迫;干旱胁迫下,TaER过表达株系的净光合速率和水分利用效率较高,蒸腾速率较低。综上所述,TaER过表达株系可能是通过调控脂类代谢及光合作用等生物过程,提高光合速率及水分利用效率,从而适应干旱胁迫的。     

Trxs基因对啤酒大麦籽粒灌浆后期抗氧化能力和荧光参数的影响

为了深入探索Trxs基因的功能,给转基因大麦育种提供理论依据,以啤酒大麦品种Harrington及其过量表达硫氧还蛋白S基因(Trxs)的转基因大麦株系为试验材料,对籽粒灌浆后期旗叶中还原型谷胱甘肽(GSH)含量、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、叶绿素荧光特性以及不同发育阶段籽粒中GSH含量和产量性状进行研究.结果显示:(1)籽粒灌浆后期转基因大麦旗叶GSH含量与APX活性显著高于非转基因对照;(2)花后15 d时各测定时间点和籽粒灌浆后期不同测定时间转基因大麦旗叶叶绿素荧光参数Fv/Fm与Fv/Fo值普遍高于对照;(3)转基因大麦的产量性状优于对照,其千粒重、单株穗数和单株产量平均分别比对照提高了12.29%、34.34%与41.01%.这些结果表明,Trxs通过影响旗叶和籽粒中GSH含量和旗叶中APX活性,提高了籽粒灌浆后期转基因啤酒大麦抗逆境胁迫的能力,改善了啤酒大麦转基因株系在籽粒灌浆后期的光合性能,有利于提高了单株产量.     

影响啤酒大麦籽粒品质的环境因素及农艺措施

籽粒中蛋白质含量和β-葡聚糖含量是啤酒大麦极其重要的品质指标,也是制约国产啤酒大麦应用的重要因素。本文主要从环境因素和农艺措施两方面入手,阐述了它们对大麦籽粒中蛋白质含量和β-葡聚糖含量的影响,提出了优质、高产、高效的啤酒大麦栽培生产技术。     

粳稻超亲变异系籽粒谷氨酰胺合成酶基因表达特性及序列变异分析

选用籽粒蛋白质含量有显著差异的亲本和杂种后代超亲变异系,比较分析灌浆过程中籽粒蛋白质积累特性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性变化、GS基因mRNA表达量变化和基因碱基序列。结果表明,杂交后代通过籽粒蛋白质含量的连续定向选可获得超亲变异系,籽粒蛋白质积累量与基因型紧密相关;灌浆过程中籽粒GS活性呈单峰曲线变化,籽粒蛋白质含量与籽粒GS活性密切相关,而且籽粒GS活性也能产生超亲变异;在灌浆过程中籽粒蛋白质含量不同的亲本及超亲变异系籽粒GS1.3和GS2基因的mRNA表达量变化趋势基本一致,即随灌浆进程mRNA表达量逐渐增加,到抽穗后15~20d表达量最高,随后逐渐下降,呈单峰曲线变化;GS1.3和GS2基因mRNA表达量与籽粒蛋白质含量关系密切,GS基因mRNA表达量高的基因型籽粒蛋白质含量也高,而且超亲表达;尽管不同品种GS1.3和GS2基因碱基序列保守性很高,但不同品种水稻GS1.3和GS2基因的碱基序列和蛋白质氨基酸序列并不完全一致,存在着个别碱基不同的基因多态性,品种间有性杂交后代在基因分离和稳定过程中通过碱基的替换仍然能发生碱基的随机性变化及三联体密码和氨基酸的变化。     

大麦籽粒生育酚含量的基因型和环境变异研究

为了探讨基因型和环境变异对大麦籽粒生育酚含量的影响,本文采用超声提取和高效液相色谱法测定了种植在3个生态条件差异很大的环境条件下的7个二棱大麦品种籽粒的生育酚含量。结果表明：各生育酚含量在基因型间、环境间及基因型和环境互作间差异均达到极显著水平;α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和总-生育酚含量的环境效应大于基因型效应,β-生育酚含量的基因型效应大于环境效应。     

基因型与环境效应对西藏春青稞β-葡聚糖和食用纤维含量的影响

为了解基因型、环境及互作效应对西藏春青稞β-葡聚糖和食用纤维含量的影响,选择西藏不同地区春青稞8个品种(品系),分别在四个地区种植,对其β-葡聚糖和食用纤维含量进行了分析.通过方差分析表明:不同春青稞品种(品系)的β-葡聚糖含量在四个地区间存在差异,而食用纤维含量没有差异;地区间的青稞品种食用纤维含量存在差异,β-葡聚糖含量则不存在差异;从基因型、环境以及基因型与环境互作对二者含量的影响分析得出:在本试验条件下青稞β-葡聚糖含量的变异主要来自供试品种和环境的互作效应作用,其次是品种间差异,环境作用相对较小;而对食用纤维含量的变异主要来自环境效应作用,其次是品种和环境的互作效应,而品种间的差异相对较小.用AMMI模型对β-葡聚糖与食用纤维基因型和环境互作的影响进行分析可以看出: 990852在各区域的β-葡聚糖平均含量相对较高,PCA1值较小,对环境的反应比较稳定,是β-葡聚糖含量较理想的品种;品种990625、山青24和喜马拉雅19的食用纤维含量相对较低,但其PCA1值很小,即与环境的互作效应很小,是食用纤维含量较理想的品种.     

三明野生蕉β-1,3-葡聚糖酶Mugsp7基因克隆及其在低温处理下的表达分析

以三明野生蕉组培苗为材料,通过RT-PCR技术克隆获得β-1,3-葡聚糖酶基因Mugsp7（β-1,3-glucanase）的 cDNA 和 gDNA 序列,并对该基因进行生物信息学分析和不同低温下的实时荧光定量PCR表达分析,并进一步测定8 ℃处理1、2、3、4和5 d后三明野生蕉叶片β-1,3-葡聚糖酶活性。结果表明：Mugsp7的 gDNA 长 1132 bp,开放阅读框（ORF）长984 bp,具有一个148 bp的内含子,共编码 327 个氨基酸。cDNA、gDNA 的登录号分别为 KU363808和KU363809。生物信息学分析表明,Mugsp7 属于酸性、亲水、稳定性蛋白,不具有信号肽,与小果野蕉、大叶藻、玉米、大麦、水稻等位于同一分支,与小果野蕉亲缘关系较近分为一类。实时荧光定量PCR表明,不同低温处理和8 ℃低温不同时间处理下,Mugsp7 呈现不同表达模式,且三明野生蕉叶片β-1,3-葡聚糖酶活性的测定分析也进一步表明,Mugsp7 能进一步响应低温胁迫。因此,推测 Mugsp7 在三明野生蕉抗寒响应中发挥重要作用。     

灌浆期持续干旱对小麦光合、抗氧化酶活性、籽粒产量和品质的影响

为解析灌浆期持续干旱对优质强筋小麦生长发育的影响,以大面积推广种植的优质强筋早熟多抗小麦品种西农979为材料,从旗叶光合作用、抗氧化酶活性、籽粒淀粉和蛋白质积累过程等方面分析其在灌浆期不同阶段对干旱胁迫的响应特征。结果表明,与正常水分供应(CK)相比,干旱胁迫下花后10 d后小麦旗叶相对含水量下降,变化不显著,而POD、CAT和SOD活性升高,旗叶气孔导度、蒸腾速率、净光合速率等显著下降。随着干旱胁迫时间的延长,旗叶光合能力显著下降,活性氧清除酶活性均呈下降趋势,其中POD和SOD活性下降速度低于CK。灌浆期干旱胁迫显著降低植株结实率、籽粒长宽、饱满度、千粒重等,导致产量显著下降,并减少籽粒直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量及淀粉直支比,增加籽粒蛋白质含量。由此可见,灌浆期持续干旱会降低小麦光合能力,增强抗氧化能力,抑制籽粒淀粉合成和积累,影响植株结实、籽粒发育和品质形成。     

大麦葡聚糖在保健食品中的应用

着重介绍大麦葡聚糖研究现状。β-葡聚糖是大麦籽粒和糊粉层细胞壁的主要成份 ,可参于人体内血清中的葡萄糖水平调节 ,降低胆固醇和低密度脂蛋白的含量 ,以及在保键食品上的应用潜力。     

燕麦籽粒β-葡聚糖的积累动态

为给燕麦优化栽培技术措施的制定和高β-葡聚糖含量的品种选育提供理论依据,以不同地区的四个燕麦品种为试验材料,对燕麦籽粒β-葡聚糖含量的变化规律进行了研究。结果表明,从开花到籽粒完全成熟,哥葡聚糖含量呈逐渐增长的趋势。其中总β-葡聚糖在花后15d内迅速合成,是β-葡聚糖合成积累的关键时期,之后合成和积累速度减缓,其中可溶性β-葡聚糖在花后10d内积累速度较快,而后变缓。不同燕麦品种的β-葡聚糖含量存在显著差异,而且可溶性β-葡聚糖所占比例表现为皮燕麦高于裸燕麦。从燕麦籽粒形成到成熟,不同品种籽粒中葡萄糖含量均呈先上升后下降的趋势,且花后15d左右达到最大值,葡萄糖含量与β-葡聚糖含量没有显著相关性,葡萄糖含量不是燕麦籽粒中β-葡聚糖合成的限制因素。     

燕麦籽粒β-葡聚糖的积累动态

为给燕麦优化栽培技术措施的制定和高β-葡聚糖含量的品种选育提供理论依据,以不同地区的四个燕麦品种为试验材料,对燕麦籽粒β-葡聚糖含量的变化规律进行了研究.结果表明,从开花到籽粒完全成熟,β-葡聚糖含量呈逐渐增长的趋势.其中总β-葡聚糖在花后15 d内迅速合成,是β-葡聚糖合成积累的关键时期,之后合成和积累速度减缓,其中可溶性β-葡聚糖在花后10 d内积累速度较快,而后变缓.不同燕麦品种的β-葡聚糖含量存在显著差异,而且可溶性β-葡聚糖所占比例表现为皮燕麦高于裸燕麦.从燕麦籽粒形成到成熟,不同品种籽粒中葡萄糖含量均呈先上升后下降的趋势,且花后15 d左右达到最大值,葡萄糖含量与β-葡聚糖含量没有显著相关性,葡萄糖含量不是燕麦籽粒中β-葡聚糖合成的限制因素.     

ABA对水分胁迫下水稻籽粒灌浆的调节

 利用水平分根系统研究了水稻抽穗后水分胁迫条件下ABA对水稻品种汕优63叶片光合特性、糖代谢和籽粒灌浆过程的调节。当一半根系受干旱胁迫时，叶片的水势和相对含量变化很小，但叶片和籽粒内ABA的含量显著增加。整个根系受干旱胁迫时，叶片的水势和相对含水量随着胁迫的增加而显著地降低，ABA含量则显著增加。半干和全干处理的水稻叶片的光合速率和RuBP羧化酶／氧化酶（Rubisco）的活性显著下降。叶片内蔗糖和淀粉的积累和代谢与叶片内ABA的含量和水分状况存在密切的关系，低浓度的ABA和高的叶水势与高的蔗糖积累和蔗糖磷酸合成酶活性相一致，但当叶片ABA的浓度增加时，即使叶片的水势与对照相似，叶片的蔗糖和淀粉积累以及蔗糖磷酸合成酶的活性则显著地下降，叶片的α－和β－淀粉酶活性似与ABA和水分状况关系不密切。ABA对籽粒灌浆有显著的抑制作用，ABA对籽粒灌浆的抑制作用至少部分与其对催化水稻籽粒内蔗糖代谢和淀粉积累的关键酶蔗糖合成酶的抑制有关。另外，干旱处理对叶片光合速率和蔗糖与淀粉积累的抑制程度显著高于半干旱处理，说明干旱本身也对这些过程有直接的效应。根据这些结果，作者认为，当水稻遇到干旱胁迫时，ABA对其光合作用、糖代谢以及籽粒的发育过程都有极其显著的调节作用。还就ABA对这些生理过程调节的可能性进行了讨论     

高温与干旱互作对两种筋力小麦品种籽粒淀粉及其组分含量的影响

为了给小麦抗逆栽培提供参考依据,采用盆栽的试验方法,研究了花后高温、干旱及其互作对两种筋力小麦品种豫麦34(强筋)和豫麦50(弱筋)籽粒淀粉及其组分含量的影响.结果表明,高温胁迫均导致两品种籽粒直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量下降,但不同时期高温胁迫对两品种不同组分淀粉的影响表现不同:高温胁迫对豫麦34支链淀粉含量影响相对较大,且以灌浆前期降幅最大;豫麦50则以直链淀粉含量受灌浆前期高温胁迫的影响相对较大.干旱胁迫下两品种直链淀粉的含量均显著下降,但支链淀粉在不同时期干旱胁迫下表现出品种间的差异:灌浆前期干旱对两品种影响均不显著,中、后期显著降低豫麦50支链淀粉含量,而豫麦34的支链淀粉含量在灌浆后期干旱胁迫下有所升高.研究结果还表明,花后高温与干旱对小麦籽粒淀粉及组分的影响存在显著的互作效应,说明高温与干旱对淀粉品质的影响具有叠加效应和复杂性.     

燕麦β-葡聚糖的保健作用及影响其积累的因素

燕麦因具有较高的营养价值和保健价值,已引起国内外专家和广大消费者的关注。大量研究表明,燕麦β-葡聚糖能预防和治疗由高血脂引起的心脑血管疾病,具有明显的降低血脂和血清胆固醇的作用。关于燕麦β-葡聚糖在人体内的作用机理,目前虽已有一些假说,但均未取得充分的证据。燕麦β-葡聚糖的含量存在遗传差异,裸燕麦的含量通常高于皮燕麦,不同基因型的裸燕麦,其β-葡聚糖的含量也存在显著差异。环境因素对燕麦β-葡聚糖含量也有明显影响,氮素供应的增加通常会提高β-葡聚糖含量,但是其他环境因子包括磷、钾等矿质元素对燕麦籽粒β-葡聚糖合成及积累的影响还不清楚。