氮素对不同类型玉米蛋白质及其组分和相关酶活性的影响

以普通玉米掖单22和高油含量玉米高油115为材料,测定了不同供氮水平下子粒蛋白质含量及其组分以及叶片和子粒中硝酸还原酶(NRase)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的品种差异。结果表明,玉米子粒蛋白质及其组分含量,均为高油115显著高于掖单22,其中醇溶蛋白和白蛋白含量增幅明显,且随施氮量的增加而提高。不同供氮条件下,两种类型玉米叶片中NRase、GS活性和子粒中GS、GDH活性的动态变化一致,NRase活性自灌浆初期至成熟期一直下降,GS、GDH活性呈单峰曲线,在授粉后20～30d达到高峰;增施氮肥有利于酶的活性维持较高水平。掖单22叶片中NRase活性高于高油115;叶片GS和子粒GDH活性显著低于高油115,这可能是其蛋白质含量较低的生理原因之一。     

不同产量水平下花生功能叶片氮素代谢特征的研究

大田栽培条件下, 研究了不同产量水平下花生功能叶片中氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质和游离氨基酸含量的变化, 重点阐述超高产水平下花生功能叶片氮素代谢变化规律。研究结果表明: 自花生初花期, 不同产量水平的功能叶片中, 硝酸还原酶(NR)活性均呈逐渐下降的变化趋势, 超高产与高产花生相比无明显差异, 但明显高于一般产量花生; 不同产量水平功能叶片中谷氨酰胺合成酶(GS)的活性变化呈单峰曲线, 峰值出现在结荚期, 超高产花生功能叶片谷氨酰胺合成酶活性明显高于高产花生和一般产量花生, 而且在生育中后期活性下降速度慢; 功能叶片中谷氨酸脱氢酶(GDH)活性未表现出规律性变化, 但超高产花生明显高于高产和一般产量的花生; 超高产花生功能叶片中可溶性蛋白质及游离氨基酸含量均明显高于高产花生和一般产量花生。研究认为, 超高产花生叶片氨的同化能力、蛋白质和氨基酸的合成能力均明显高于高产花生和一般产量花生, 而且衰老缓慢, 功能期维持时间长。     

麦套花生氮素代谢及相关酶活性变化研究

大田条件下,以花生“花育22号”为材料,研究了麦套花生的氮素代谢及相关酶活性变化情况。结果表明,麦套花生根叶游离氨基酸、氮素平均含量及根系可溶性蛋白平均含量高于单作;而叶片可溶性蛋白平均含量则低于单作。与小麦共生期间,麦套花生根叶硝酸还原酶（NRase）活性、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性、叶片谷氨酰胺合成酶（GS）活性及谷氨酸-丙酮酸转氨酶（GPT）活性（除播后25 d）明显低于单作;整个生育期麦套花生根系GS平均活性及GPT活性高于单作花生。可见,花生苗期小麦遮荫对花生氮素代谢及酶活性有一定影响。     

水稻生育后期剑叶氮代谢相关酶活性及动力学变化

以超级杂交稻"两优培九"为试验材料,"汕优63"和"9311"为对照,研究了水稻开花后剑叶叶片中有关氮代谢相关酶类[硝酸还原酶(NR)、谷氨酰氨合成酶(GS)、谷-丙转氨酶(GPT)、谷-草转氨酶(GOT)、谷氨酰氨脱氢酶(GDH)、蛋白水解酶(proteinase)]活性及部分酶动力学变化,同期测定了可溶性蛋白和游离氨基酸含量变化及穗部农艺性状,旨在了解超级杂交稻品种与其常规亲本及对照品种在生育后期与氮代谢相关酶活性及动力学变化的内在规律性,为杂交稻生育后期的氮代谢调控提供科学依据。结果表明,花后1周为3个品种剑叶叶片中有关氮代谢酶活性的高值持续期,接着进入速降期。不同品种间NR、GS、GPT和GDH活性及活性高值期具有显著性差异。花后1周"两优培九"具有较高的GS和GDH活性;花后7~14 d"汕优63"的NR和GS活性显著高于"9311"和"两优培九",灌浆后期其GS、GDH活性和活性高峰,也均高于和迟于其他2个品种;"9311"在开花和灌浆初期具有较高的转氨酶活性和催化活性,其氮代谢的启动早于其他2个品种。生育后期GDH和GOT的活性变化说明氧化脱氨可能是水稻体内的主要脱氨方式。生育后期NR和GS活性与其催化活性呈非线性关系,GPT在花后14 d催化活力表现最低,在灌浆后期3种酶仍具有较高的催化活力。叶片可溶性蛋白及ATPase变化说明,酶蛋白量是制约水稻生育后期有关氮代谢的酶活性和影响后期氮素代谢的重要因素之一,叶片的能量状态是影响生理活性发挥的重要限制因子。从主要酶活性变化、籽粒灌浆速率和穗部性状看,生育后期种间杂交种("汕优63")比亚种间杂交种("两优培九")具有较高的叶生理活性和较强的籽粒灌浆优势。     

海稻86响应碱胁迫调节氮代谢的生理与分子机制

海稻86是原生长于沿海滩涂的水稻品种,具有强耐碱性。为探究海稻86耐碱胁迫的生理和分子机制,本研究以海稻86和对碱敏感的水稻品种珍汕97为材料,采用pH值9.0的碱处理液处理水稻幼苗,并检测其根和叶中含氮物质含量、氮代谢相关酶活性和基因表达量。结果表明,碱胁迫下,海稻86根和叶中硝态氮和可溶性蛋白含量降幅低于珍汕97,而珍汕97根中氨态氮的积累量显著大于海稻86。碱胁迫下,海稻86根部硝酸还原酶(NR)活性以及根和叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性与非胁迫下对照(CK)相比均无显著变化,叶片NR活性以及根部谷氨酸合成酶(GOGAT)活性降低,叶片GOGAT活性升高;珍汕97根和叶片NR和GS以及根部GOGA活性均显著降低,降幅明显大于海稻86;碱胁迫对海稻86的GDH活性无显著影响,但珍汕97的GDH活性显著升高。此外,碱胁迫下,海稻86和珍汕97的NR以及GDH基因表达量与酶活性变化较一致,NADH-GOGAT基因表达变化与酶活性变化存在差异,OsNADH-GOGAT1和NADH-GOGAT2表达量显著升高,海稻86的NR和GOGAT基因表达量高于珍汕97,GDH基因表达量低于珍汕97。综上表明海稻86具有强耐碱胁迫能力,与其具有较稳定的氮代谢关键酶活性有关。本研究为深入了解水稻耐碱机理和培育耐碱水稻品种提供了重要的理论依据。     

休闲期深翻覆盖对旱地小麦土壤水分、花后脯氨酸及籽粒蛋白质积累的影响

研究休闲期不同时间深翻覆盖对土壤水分、花后脯氨酸与籽粒蛋白质积累的影响.结果表明:(1)休闲期深翻覆盖可提高播前0-300 cm各土层土壤蓄水量,有利于促进根系吸收深层土壤水分,增加作物耗水量,致使开花期土壤蓄水量降低,且等雨后深翻并采用渗水地膜覆盖效果较明显.休闲期深翻覆盖可提高花后旗叶脯氨酸含量、花后5～20 d籽粒脯氨酸含量、旗叶谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性,可提高籽粒蛋白质及其组分含量、谷/醇比、籽粒蛋白质产量,以等雨后深翻并采用渗水地膜覆盖最高.且等雨后深翻采用渗水地膜覆盖对灌浆前期旗叶和籽粒脯氨酸含量、旗叶GS和GDH活性均有较大调控性.(2)开花期深层土壤蓄水量与旗叶和籽粒脯氨酸含量关系密切,且与旗叶脯氨酸含量相关性较大.花后旗叶脯氨酸含量与旗叶GDH活性相关显著,而籽粒脯氨酸含量与旗叶GS活性相关显著.籽粒蛋白质及其组分含量、蛋白质产量均与旗叶GS和GDH活性相关显著,谷/醇比与旗叶GS活性相关显著.说明开花期土壤干旱可促进旗叶和籽粒脯氨酸积累,从而影响花后旗叶GS和GDH活性,有利于籽粒蛋白质积累,提高籽粒蛋白质品质.总之,旱地小麦休闲期等雨深翻后覆盖有利于提高底墒,促进根系生长,有利于提高籽粒蛋白质含量及其品质,以采用渗水地膜覆盖效果明显.     

花生对低温胁迫的生理响应及抗寒性评价

为了调查和综合评价黑龙江省种植的花生品种抗寒能力,本研究以该地区种植面积较大的4个花生品种吉花3号(JH3)、四粒红(SLH)、白沙1016(BS1016)、宏花1号(HH1)为试验材料,测定不同温度下出苗率、出苗时间、生理生化特征等指标。结果表明,随着低温胁迫加剧,出苗时间(ED)延长,出苗率(ER)降低,丙二醛(MDA)、渗透调节物质含量积累,相对膜透性(RMP)、抗氧化酶活性逐渐增加。低温胁迫下SLH出苗时间最短,出苗率最高,可溶性糖和可溶性蛋白含量最高。隶属函数法综合评价4个品种苗期抗寒性发现,SLH抗寒性最强,JH3抗寒性中等,BS1016和HH1抗寒性弱。相关性分析表明,抗寒综合评价值与SP含量呈极显著正相关,与SOD和CAT活性呈显著正相关,但与MDA含量呈显著负相关。抗寒性评价和幼苗生理生化指标结果均表明多粒型SLH具有较强抗寒性,适宜黑龙江省气候条件种植。本研究为耐低温花生种质资源创新和新品种培育提供了理论依据。     

土壤酸胁迫下不同花生品种(系)钙吸收、分配及钙效率差异

为明确不同花生品种(系)对土壤酸胁迫的响应差异及其机制,本试验在大田条件下,酸化土壤(pH值4.2)及正常土壤(pH值6.0,对照)中比较了19个花生品种(系)产量、主要农艺性状及钙吸收特征等指标的差异。结果表明,酸胁迫条件下,多数花生品种(系)植株钙含量显著下降,较对照平均降低0.18个百分点;酸胁迫降低了生殖体(果针、果壳、籽仁)中钙累积,而整株及营养体(根、茎、叶)钙累积量平均值与对照相差不大,表明酸胁迫主要抑制了果针和荚果对钙的吸收,对根系钙吸收影响较小;此外,酸胁迫显著降低了荚果、籽仁钙利用效率。酸胁迫导致花生徒长,胁迫处理植株干物重平均比对照增加31.2%,其中营养体及针壳增幅明显,籽仁干重下降显著。酸胁迫导致花生荚果性状变劣,酸胁迫下出仁率和空秕率平均值较对照分别降低45.5和55.5个百分点,百果重和荚果产量分别降低70.2%和60.4%。不同品种(系)耐酸系数变幅为0.002~0.548。按照耐酸系数,将供试品种(系)分成耐酸型、中间型及酸敏感型三类,其中L2010和花育32两品种(系)为耐酸型;酸胁迫下荚果产量、出仁率、籽仁钙累积量、荚果钙利用率及籽仁钙利用率等指标与耐酸系数呈极显著正相关,空秕率与耐酸系数呈极显著负相关。本研究为耐酸花生品种选育及酸化土壤花生高产栽培提供了理论依据。     

花生籽仁中蔗糖含量近红外预测群体模型的建立及在突变体筛选中的应用

籽仁蔗糖含量是影响花生食味品质的重要因素。为了建立花生籽仁中蔗糖含量的高效检测技术,本研究采集了149份花生籽仁的近红外光谱,结合化学法测定籽仁蔗糖含量,采用偏最小二乘法 (PLS) 构建花生籽仁蔗糖含量近红外预测群体模型。结果显示,预测模型的决定系数(R²)为0.898,校正标准偏差(SEC)为0.253,20份外部验证材料的预测值和化学值的R²为0.873,预测模型具有较高的可信度,运用该模型筛选徐花17号诱变群体,从1 965份M₂单株籽仁中获得4份的突变体。本研究为优质食味花生种质资源的筛选和品种选育奠定了基础。     

不同铁营养状况下间作小麦对花生吸收Cd的影响

采用温室土壤盆栽实验,研究不同铁营养条件下间作小麦对2个品种花生吸收积累Cd的影响。结果表明,铁营养状况对白沙1016和花育20生物量的影响不显著。两品种花生根际土壤有效Cd含量在间作不缺铁时最高,分别为0.27,0.31mg/kg。单作时,白沙1016和花育20地上和根系Cd含量均高于间作处理,但差异不显著;而间作时,缺铁的白沙1016、花育20在根系Cd含量与不缺铁处理相比显著降低,分别减少了39.0%和34.3%。土壤铁营养对单作花生植株Cd迁移率影响较小;间作条件下,与不缺铁处理相比,土壤缺铁导致Cd的迁移率显著提高,白沙1016、花育20的Cd迁移率分别增加了1.1倍和0.6倍。间作时小麦根际Cd含量低于单作,并且在缺铁条件下,与花育20间作时小麦根系Cd含量最少为7.92mg/kg。单作时花生Cd的积累量均小于小麦;竞争吸收Cd的能力表现为白沙1016小麦花育20;缺铁间作模式下作物Cd的积累量最少。同时,小麦和花生间作模式可以减少2种作物对Cd的积累,从而可降低人类摄取重金属Cd的风险。     

施氮量对不同花生品种积累氮素来源和产量的影响

利用盆栽试验和15N示踪技术,研究了不同施氮量对两个花生品种氮素积累来源和产量的影响。结果表明,两个花生品种的茎、叶片,果针、幼果,根的干物重均表现出随着施氮量的增加而增加的趋势。大花生品种花育17号的荚果产量随着施氮量的增加而增加,而小花生品种白沙1016在施N 0～90 kg/hm2范围内表现为随着施氮量的增加显著增加,但过多施氮（N 135 kg/hm2）荚果产量反而下降,说明两品种对氮肥的增产效应存在差异。两个花生品种均随着施氮量的增加吸收土壤氮和生物固氮量而增加,表明增施氮肥促进了花生植株对土壤氮的吸收和对大气氮的固定。在施氮量0～135 kg/hm2下,花生吸收土壤氮的比例在41.85%～48.63%之间,吸收肥料氮的比例在0%～13.93%之间; 生物固氮的比例在41.25%～56.85%之间。吸收肥料氮的比例随着施氮量的增加而增大,生物固氮的比例随着施氮量的增加而减小。     

施氮水平对不同花生品种产量与品质的影响

为了探讨氮对不同花生品种产量和品质的影响,采用盆栽法开展了不同氮用量对3个不同花生品种产量和品质影响的研究。结果表明,不同花生品种达到最高产量的施氮量不同,白沙1016和鲁花12施氮 112.5 kg/hm2时荚果产量最高,远杂9102施氮 75 kg/hm2时荚果产量最高。相对于不施氮,施氮后花生子仁蛋白质和氨基酸平均含量分别增加了4.9%和15.0%; 施氮375N1125 kg/hm2比不施氮粗脂肪平均含量提高3.7%; 施氮可有效增加子仁苏氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸等必需氨基酸含量; 除脯氨酸外,其它非必需氨基酸含量均显著提高; 与不施氮相比,施氮后子仁硬脂酸、花生酸和山嵛酸平均含量分别提高了13.6%、6.9%和5.5%。3个品种相比,子仁蛋白质、氨基酸和粗脂肪含量差异显著; 氨基酸组分除苏氨酸、色氨酸、甘氨酸含量外,其它差异显著,而脂肪酸组分除十七酸、硬脂酸外,其它差异不显著。总之,供试不同品种花生达到最高产量的施氮量存在明显差异; 施氮可显著提高花生子仁营养品质。     

持绿和早衰花生品种根系形态、叶片生理及产量对叶面喷施磷肥的响应

  【目的】  叶面喷施磷肥是土壤施磷的重要补充，作物品种、喷施浓度等因素都会影响磷的喷施效果。比较不同花生品种喷施磷肥后根系形态、叶片酶活性、养分吸收特性及产量的差异，可加深对品种特性与叶面喷磷效果关系的理解。  【方法】  在温室大棚内进行沙培盆栽试验，采用两因素试验设计，以持绿型品种花育39和早衰型品种花育20为材料，设置P₂O₅ 0 (对照)、0.1% (P_0.1) 和0.2% (P_0.2) 3个叶面喷磷水平，以磷酸二氢钾作为叶面磷源，于初花后第5和15天各喷施1次。结荚初期 (播种后70天) 和成熟期 (播种后110天) 分别取新鲜叶片 (主茎倒三叶) 测定丙二醛 (MDA) 含量及抗氧化酶活性，取根系鲜样测定根系形态指标，将整株花生分为营养体 (根、茎和叶)、果针和荚果三部分烘干后测定干物质重及氮、磷含量。  【结果】  结荚初期，与对照相比，P_0.1处理显著提高了两品种根长、根体积、根表面积，提高叶片超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD) 及过氧化氢酶 (CAT) 活性，降低了MDA含量；P_0.2处理植株各指标增幅小于P_0.1处理，多数与对照差异不显著。成熟期，持绿型品种两喷磷处理 (P_0.1和P_0.2) 各指标增幅较小，多数与对照差异不显著；叶面喷磷降低了早衰型品种根系长度、表面积和体积，增加了叶片膜脂过氧化程度，加速了植株衰老，其中P_0.2对根系和叶片的负面影响大于P_0.1处理。喷施叶面磷肥提高了两品种不同器官及整株的氮、磷积累量，持绿型品种P_0.2处理荚果中元素积累量高于P_0.1处理，而早衰型品种则表现出相反趋势。叶面喷磷提高了两品种各器官干重及荚果产量，其中持绿型品种P_0.2处理整株干重低于P_0.1处理，荚果产量高于P_0.1处理，虽然早衰型品种P_0.2处理的营养体干重高于P_0.1处理，但其果针干重和荚果产量均低于P_0.1处理。  【结论】  叶面喷磷对两个品种结荚初期根系发育及叶片生理活性均有促进作用，0.1% P₂O₅的效果好于0.2% P₂O₅。成熟期，持绿型品种根系和叶片对叶面磷肥的反应不敏感，但与P_0.1相比，P_0.2处理荚果中氮、磷元素累积量及荚果产量增幅更大，因此，该品种适宜的叶面喷施磷肥浓度为0.2% P₂O₅。喷施0.2% P₂O₅磷肥显著降低了早衰型品种成熟期根系形态指标和叶片生理活性，一定程度上抵消了叶面喷施磷肥对该品种结荚初期的积极作用，导致P_0.2处理植株氮、磷积累量及荚果产量的增幅小于P_0.1处理。因此，早衰型品种更适合的浓度为0.1% P₂O₅。     

不同氮效率水稻生育后期氮代谢酶活性的变化特征

以不同氮效率水稻基因型为供试材料,研究了两个供氮水平下水稻生育后期功能叶和茎秆的氮、可溶性蛋白浓度和氮转运量以及氮代谢关键酶的变化。结果表明:与对照相比,施氮处理能显著增加不同氮效率水稻功能叶和茎秆的氮、可溶性蛋白的浓度和氮转运量。在不同的施氮水平下,水稻从齐穗至成熟顶三叶的氮浓度降低了60%～67%;而茎秆氮在生育后期对籽粒氮的贡献取决于环境供氮水平,与对照相比施氮处理水稻从茎秆转运出的氮大幅提高,在不同的供氮水平下南光的叶片和茎秆氮转运量显著高于Elio。与对照相比,施氮处理增加齐穗期时硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性。随生育期的推进,四种氮代谢酶活性随之降低。南光的NR和GS酶活性显著高于Elio,但NR活性受水稻生育期和环境供氮水平的影响较大;南光的GOGAT和GDH的活性显著低于Elio。相关分析表明,NR和GS活性与功能叶和茎秆的氮转运量呈显著正相关。这就意味着水稻生育后期功能叶和茎秆的NR和GS活性高,尤其是GS活性高是筛选水稻氮高效的重要指标。     

花生突变体主要器官的解剖学观察

<正> γ射线辐照花生能够引起各种性状的变异。本文对四个突变体的主要器官作了组织结构变异的观察,为进一步研究和利用突变体提供依据。材料与方法供试材料:γ射线15kR 照射白沙1016干种子产生的白沙小叶和白沙多小叶;γ射线30kR照射白沙1016干种子产生的白沙叶脉明显和白沙叶脉不明显等四个突变体。白沙1016原种作     

不同基因型玉米氮素利用的机理研究

利用15N标记研究了不同基因型玉米氮素利用效率的差别;分析了不同基因型玉米豫单2002(高蛋白)和豫单136(低蛋白)籽粒中蛋白质含量及单粒蛋白质含量在灌浆期的动态变化;测定了籽粒中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性的变化动态,结果表明蛋白质含量高的玉米品种氮素利用率较高,豫单2002比豫单136高7.79%;二者的硝酸还原酶活性在灌浆期内变化趋势相近,授粉0~30d,也相差不大,授粉后30d至收获,豫单2002的硝酸还原酶活性始终高于豫单136,授粉后第45天时,豫单2002比豫单136高出32.77μg NO2-/(g FW.h);豫单2002与豫单136籽粒的谷氨酰胺合成酶活性在籽粒灌浆期的变化动态均呈“∽”型,且豫单2002一直高于豫单136;高的酶活性促进了蛋白质的形成。本研究为高蛋白玉米的蛋白质形成基础提供了理论依据。     

干旱胁迫对花生生育中后期根系生长特征的影响

花生是较耐旱的经济和油料作物, 长期少雨或季节性干旱是限制花生产量提高的重要环境因子, 也是花生收获前黄曲霉素感染的重要因素。根系是植物吸水的主要器官, 不同土壤水分状况下植物的根系构型可能会表现出显著差异, 进而影响植物根系吸收养分和水分的能力。研究不同土壤水分状况下花生根系形态的发育特征与抗旱性的关系对进一步理解花生的水分吸收、运输、利用和散失机制以及培育抗旱性花生具有非常重要的作用。为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征, 探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制, 在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验, 研究抗旱型花生品种"花育22号"和干旱敏感型花生品种"花育23号"生育中后期根系生长特征及其对干旱胁迫的响应。设置正常供水和中度干旱胁迫(分别控制土壤含水量为田间持水量的80%~85%和45%~50%)2个水分处理, 分别在花针期、结荚期和饱果期进行取样,根长、根表面积和体积扫描后通过WinRhizo Pro Vision 5.0a程序进行分析; 收获时测定产量和抗旱系数(干旱胁迫处理与正常供水处理下产量之比)。结果表明, "花育22号"具有较高的产量和抗旱系数, "花育23号"对干旱胁迫的适应性小于"花育22号"。抗旱型品种"花育22号"具有较大的根系生物量、总根长和根系表面积, 且深层土壤内根系表面积和体积大于"花育23号"。与正常供水处理相比, 干旱胁迫显著降低2个品种花针期的根系总根长、根系总表面积和总体积, 对结荚期和饱果期根系性状无显著影响; 干旱胁迫增加2个品种生育中后期40 cm以下土层内的根长密度分布比例、根系表面积和体积, 但"花育23号"各根系性状增加幅度小于"花育22号"。干旱胁迫处理下20~40 cm和40 cm以下土层内根系表面积和体积分别与总根长、总表面积和总体积呈显著或极显著正相关, 而正常供水处理下0~20 cm土层内根系表面积和体积与整体根系性状表现极显著正相关。总体而言, 具有较大根系和深层土壤内较多的根系分布是抗旱型花生的主要根系分布特征; 土壤水分亏缺条件下, 花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性调节植株对水分的利用。