小麦籽粒PPO同工酶及其活性分析

为探讨小麦籽粒PPO同工酶与其活性的关系,以PPO活性差异较大的小麦品种为材料,分别检测了不同发育时期的籽粒、成熟籽粒以及浸润籽粒的PPO同工酶谱带及其活性.结果表明:花后10～20d,小麦籽粒PPO同工酶在高、低PPO活性品种间差异不明显.而花后20～30 d,高PPO活性小麦品种的中、低分子量PPO同工酶谱带明显强于低PPO活性品种.总体来说,PPO同工酶谱带强度随着籽粒成熟而降低,而PPO活性在花后30 d达到最大值.在成熟籽粒中,PPO同工酶的强弱与其活性的高低有着较好的一致性.随着籽粒的萌动,其PPO同工酶谱带逐渐增强,尔后降低;PPO活性亦有类似变化.与低PPO活性小麦品种相比,高PPO活性品种在浸润期间有着较强的同工酶谱带和较高的PPO活性.     

小麦籽粒成熟与萌发期间LOX的动态变化

为了解小麦籽粒中脂肪氧化酶(LOX)同工酶的代谢过程,选用4个小麦品种(鲁麦22、中优9507、内乡188、蒿优9409)为材料,采用薄层等电聚焦电泳(IEF)活性染色法检测和分析了小麦在籽粒成熟与种子萌发期间LOX同工酶酶谱的变化,并采用分光光度计法测定其活性.结果表明,在籽粒成熟期间,中优9507、内乡188、蒿优9409含有5条不同的同工酶条带,鲁麦22含有8条不同的LOX同工酶条带;随籽粒成熟度的增加,酸性和中性部分的LOX同工酶的合成与含量逐渐减少,碱性部分的LOX同工酶的合成与含量缓慢增加,说明成熟末期小麦籽粒主要积累碱性LOX;4个品种的LOX活性随籽粒成熟均呈现先逐渐降低至最低点后轻微反弹的变化趋势.在种子萌发期间,4个小麦品种都含有7条LOX同工酶条带,除萌发第一天外,随种子萌发的进行,酸性部分的LOX同工酶合成与含量减少,碱性和中性部分的LOX同工酶合成与含量缓慢增加,说明小麦种子在萌发过程中主要积累碱性LOX;4个品种的LOX活性均呈先保持一恒定高值后迅速下降至一恒定低值的变化趋势.无论是籽粒成熟期间还是种子萌发期间,影响小麦籽粒或种子中LOX酶活性大小的主要是酸性的LOX同工酶.     

不同品质类型小麦籽粒游离氨基酸、蛋白质及其组分的动态变化

为了解小麦氮素营养代谢的动态变化规律,给优质专用小麦品种选育与应用提供科学依据,选用不同品质类型的四个小麦品种(系)济南17、PH82-2-2、PH97-4、PH97-5,在两种施氮水平和两种追肥时期下研究了籽粒游离氨基酸、蛋白质及其组分的动态变化.结果表明,籽粒发育初期游离氨基酸含量高,随籽粒发育其含量逐渐下降;蛋白质含量积累呈现"高-低-高"的变化趋势,品种之间差异显著,成熟期蛋白质含量高的品种一般有较高的游离氨基酸和蛋白质积累水平.不同品质类型小麦籽粒蛋白质组分含量变化动态基本一致,灌浆初期清蛋白含量较高,随籽粒发育逐渐下降,灌浆中后期下降趋缓;球蛋白总体含量水平较低,随籽粒发育缓慢下降,灌浆末期略有上升.醇溶蛋白在籽粒发育前期积累较少,花后14 d快速积累;谷蛋白在花后7 d已有一定的积累,随后其含量逐渐上升,强筋高蛋白品种有较高的醇溶蛋白和谷蛋白积累水平,在成熟籽粒蛋白质中谷蛋白和醇溶蛋白所占比例也高,弱筋低蛋白品种有相对较低的醇溶蛋白和谷蛋白积累,醇溶蛋白和谷蛋白所占比例也低.     

小麦不同生育时期木聚糖酶活性及木聚糖酶抑制蛋白活性的变化

为给小麦抑制蛋白的分离纯化以及表达研究提供信息,以小麦品种兰考矮早八和豫麦49为材料,检测和分析了小麦在不同生育时期叶片和籽粒木聚糖酶活性及木聚糖酶抑制蛋白活性的动态变化.结果表明,木聚糖酶活性及木聚糖酶抑制蛋白活性在两个品种间没有差异,不同生育时期小麦叶片及籽粒木聚糖酶活性没有显著变化,可能以基础水平存在.叶片中的木聚糖酶抑制蛋白活性自苗期开始,经拔节期到抽穗期,总体呈现增加趋势,但进入灌浆～成熟期则显著下降,而籽粒中的木聚糖酶抑制蛋白活性则随籽粒的成熟持续升高.     

氮素形态对冬小麦旗叶GS及其同工酶活性和籽粒蛋白质含量的影响

为探明氮素形态对小麦品质形成的作用,以强筋小麦品种豫麦34为材料,通过盆栽试验,研究了酰氨态氮、铵态氮、硝态氮3种氮形态下,小麦花后旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）和同工酶活性、籽粒蛋白质及蛋白组分含量的变化及其关系。结果表明,在小麦开花后,GS及其同工酶活性在不同时期受不同氮素形态的影响;GS同工酶在3种氮素形态处理下均呈现三条酶带,分别为GS1、GS2、GSx;铵态氮促进了灌浆前期GS的活性,并提高了GS2活性,酰氨态氮对GS1活性具有促进作用;GS活性受GS2活性的影响较大。不同氮形态对籽粒蛋白含量的影响表现为铵态氮提高了籽粒形成初期蛋白质的含量,酰氨态氮有利于后期蛋白质含量的提高。籽粒蛋白质组分对氮形态的反应不一致。同时,籽粒蛋白的合成与GS及GS同工酶活性相关。在生产上可以通过不同形态的氮源配合使用,调控小麦籽粒蛋白质的含量和各蛋白组分的形成。     

面条品质不同的小麦品种籽粒淀粉特性及淀粉合成的差异

为给小麦面条品质改良提供理论依据,以4个携带全部3个Wx蛋白亚基的普通小麦品种为试材,检测其籽粒灌浆期淀粉合成关键酶活性的动态变化,并对籽粒淀粉理化特性和面条加工品质进行比较.结果表明,籽粒灌浆过程中,济麦19和济麦20 的淀粉粒束缚淀粉合成酶(GBSS)活性明显较低,而参与支链淀粉合成的关键酶如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性差异不明显,最终其籽粒直链淀粉含量显著低于鲁麦14和鲁麦21,面粉膨胀势、糊化峰值粘度和崩解值较高,面条加工品质优良.淀粉合成关键酶活性与直、支链淀粉增长速率显著相关,说明遗传背景不同是造成淀粉合成和最终加工品质差异的重要原因.不同淀粉合成关键酶活性之间密切相关,说明参与淀粉合成的酶是相互影响、共同作用的;直、支链淀粉增长速率高度相关,说明二者的合成是相互制约、同步进行的.携带全部3个Wx蛋白亚基的普通小麦品种的GBSS活性可以存在显著差异,从而形成不同的淀粉理化特性和面条加工品质,因此完全有可能在不缺失Wx蛋白的普通小麦中选育出优质面条品种.参与淀粉合成的关键酶是相互影响的,单独改变一种或几种淀粉合成关键酶的表达或活性,可能对淀粉品质的遗传改良作用较小.     

灌浆期高温对冬小麦淀粉粒发育的影响

为探讨灌浆期高温对小麦籽粒中淀粉粒发育的影响,选用新疆主栽的冬小麦品种新冬20号和新冬23号为试验材料,在籽粒灌浆期设2个昼夜温度水平(24/17℃,37/28℃),研究高温对小麦籽粒发育、淀粉粒表观特性、淀粉合成关键酶活性以及淀粉降解酶活性的影响。结果表明,花后灌浆期高温胁迫使两个参试小麦品种籽粒灌浆进程缩短、籽粒瘦瘪,粒重明显下降。高温胁迫影响了A-和B-型淀粉粒的发育进程,从花后14 d开始淀粉粒表面出现孔洞,成熟期B-型淀粉粒数量明显减少。两个参试小麦品种籽粒中淀粉合成关键酶活性对高温的耐受性不同,新冬23号受影响较大。高温处理下两个小麦品种的AGPase和SSS酶活性峰值出现时间提前,SS酶活性明显降低;灌浆后期籽粒α-淀粉酶活性明显增强。花后高温胁迫打破了小麦籽粒灌浆过程中淀粉合成酶和降解酶之间的平衡,α-淀粉酶活性增强导致淀粉粒表面出现孔洞,最终影响淀粉的品质。     

不同粒型小麦籽粒发育过程中细胞分裂素含量的变化

为了解小麦籽粒发育过程中籽粒内细胞分裂素变化动态,给小麦品种选育和化学调控提供理论依据,对不同粒型小麦籽粒形成、灌浆过程中籽粒内细胞分裂素的变化动态及其与灌浆的关系进行了研究。结果表明,不同粒型小麦品种籽粒发育过程中细胞分裂素含量具有相似的变化趋势。在籽粒形成期,籽粒中ZR、iPA含量迅速增加,在开花期后的18～24d达到峰值,其后逐渐下降。籽粒中ZR、iPA含量峰值出现的早晚与籽粒灌浆强度增加的持续时间呈正相关。     

小麦籽粒发育时期Puroindolines蛋白与硬度的关系

为探讨Puroindolines蛋白的表达特点与籽粒硬度的关系,采用改进的SDS-PAGE凝胶分析了不同硬度小麦品种的籽粒在各个发育时期Puroindolines蛋白的表达.结果表明,不同硬度的小麦籽粒中总Puroindolines(PinA和PinB)蛋白的表达量差异不大,但与胚乳淀粉颗粒结合的Puroindolines蛋白量差异非常明显:在籽粒发育的不同时期,软质小麦籽粒淀粉粒表面结合的Puroindolines蛋白量显著高于硬质小麦;基因型同为野生型但硬度有差异的品种,籽粒较软的材料其淀粉粒表面结合的Puroindolines蛋白量也明显高于较硬的材料,说明该蛋白的结合特性是决定籽粒硬度的直接原因.结果还表明,胚乳中水溶性戊聚糖与籽粒硬度关系密切.     

追氮时期对冬小麦籽粒灌浆及淀粉特性的影响

为给小麦高产优质栽培中氮素的合理运筹提供依据,在大田高产栽培条件下,以大穗型小麦品种兰考矮早八为试验材料,研究了返青、拔节、抽德三个关键时期追氮对其籽粒灌浆特征和淀粉糊化特性的影响.结果表明,不同时期追氮处理小麦籽粒灌浆进程均呈"慢-快-慢"的"S"型变化曲线,Logistic方程决定系数均在0.99以上,达到极显著水平,拟合效果良好.籽粒干物重随灌浆进程的推进呈逐渐增加趋势,籽粒灌浆速率与粒重呈显著正相关,而灌浆持续时间与粒重形成无显著相关,表明提高籽粒灌浆速率对增加该品种粒重尤为重要.不同时期追氮对兰考矮早八籽粒灌浆及淀粉特性的效应不同,以抽穗期追氮籽粒干物质积累量和灌浆速率最大.随施氮时期的后移,籽粒直链淀粉含量下降,而支链淀粉、总淀粉含量及淀粉糊化特性则以拔节期追氮处理最高(优).