强、中、弱筋小麦籽粒中淀粉、蛋白质积累和淀粉体发育的比较

以强、中、弱筋小麦品种烟农19、扬麦16和宁麦13为试验材料,研究了籽粒中淀粉和蛋白质积累动态及差异,比较了三者胚乳细胞中淀粉体发育的异同。结果表明,小麦成熟籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量由高到低依次为宁麦13、扬麦16、烟农19。蛋白质含量积累变化“V”形曲线,表现为烟农19>扬麦16>宁麦13。在籽粒发育过程中,胚乳中大、小淀粉体的发生具有严格的时序性,发育前期大淀粉体比例高,后期小淀粉体比例高。3种类型小麦相比,细胞中大淀粉体数目由多到少依次为烟农19、扬麦16、宁麦13,而小淀粉体数目的排序恰好相反。总淀粉、直链淀粉、支链淀粉积累量均呈“S”型曲线变化,积累速率呈抛物曲线变化,积累量和积累速率表现为烟农19>扬麦16>宁麦13。在成熟胚乳细胞中烟农19大淀粉体多,小淀粉体少,且结合紧密,而宁麦13大淀粉体少,小淀粉体多,胚乳结构疏松。扬麦16结构介于两者之间。     

不同小麦品种籽粒淀粉组分及相关酶活性的差异

根据小麦成熟期籽粒淀粉组分的差异,用聚类分析的方法,将籽粒总淀粉含量相近、直链淀粉和支链淀粉含量存在差异的9个小麦品种分为3组：低直链淀粉组、中直链淀粉组和高直链淀粉组。研究籽粒灌浆过程中,直链淀粉与支链淀粉比值（直/支比值）的变化动态、淀粉合成相关酶活性的变化动态及其与淀粉组分积累的关系。结果表明：     

播期对小麦品种藁城8901籽粒淀粉合成相关酶活性及淀粉组分积累的影响

通过测定旗叶和籽粒中磷酸蔗糖合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)、AGP焦磷酸化酶(AGPase)、UGP焦磷酸化酶(UPGase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)的活性,以及蔗糖含量,研究了播种期对藁城8901蔗糖代谢和淀粉合成相关酶活性变化及淀粉组分积累的影响。结果表明,早播和晚播均可降低籽粒直链淀粉积累量,但其支链淀粉积累量随播期的推迟逐渐升高;直链淀粉和支链淀粉积累的最适平均日照时数分别为9.06和11.07 h;支链淀粉积累的最佳日均气温为22.75℃,而直链淀粉积累对温度的适应范围较宽,日均气温在17~25℃之间时,直链淀粉含量与日均气温呈正相关关系。推迟播期使旗叶SPS和SS活性升高,而旗叶蔗糖积累量、籽粒SS、SPS活性和蔗糖积累量均显著降低;籽粒AGPase、SSS活性和支链淀粉积累量明显升高;而UGPase、花后14 d的GBSS活性和直链淀粉积累量显著降低。表明在小麦植株体内存在淀粉积累对蔗糖代谢的反馈调节作用,它主要是通过降低籽粒SPS活性而不是SS活性来实现的。由SS催化的蔗糖降解不是提供小麦籽粒淀粉积累所需底物的惟一途径。在小麦籽粒淀粉合成过程中,AGPase、SSS、UGPase和GBSS均起着重要的调节作用。植株本身可通过反馈抑制籽粒UGPase和某一时期的GBSS活性来调节籽粒中蔗糖向淀粉的转化以及淀粉组分的积累,以维持体内合理的直/支比例。     

不同播期对百农矮抗58籽粒可溶性糖、淀粉积累的影响

研究了不同播期对百农矮抗58籽粒可溶性糖、直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累的影响以及之间的关系.结果表明,播期对矮抗58小麦籽粒中可溶性糖含量、总淀粉含量、淀粉积累速率和直链/支链淀粉比值有较大影响.开花至成熟期,籽粒中可溶性糖含量随着总淀粉含量的增加而降低,且可溶性总糖含量与籽粒淀粉含量和籽粒淀粉积累速率均呈显著或极显著正相关;推迟播种期,矮抗58灌浆前中期籽粒淀粉积累速率提高,籽粒中总淀粉含量增加,但是会使灌浆期相对缩短,灌浆中后期籽粒中粉积累速率过早迅速下降,总淀粉含量降低.     

灌浆期不同阶段干旱对高粱籽粒淀粉积累的影响

为了研究灌浆期干旱对高粱籽粒淀粉积累的影响,以高淀粉高粱品种铁杂17（TZ17）和低淀粉品种辽杂11（LZ11）为试验材料,在灌浆的早期、中期、后期进行干旱胁迫,通过测定2个高粱品种的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量及产量指标,研究灌浆期干旱胁迫对高粱籽粒淀粉积累及产量形成的影响。结果表明,2个高粱品种的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量及产量均受干旱影响呈减少的变化趋势。灌浆期不同阶段干旱胁迫对淀粉积累的影响程度主要表现为灌浆早期>灌浆中期>灌浆后期;高淀粉品种（TZ17）比低淀粉品种（LZ11）更易受到干旱胁迫的影响;干旱胁迫下淀粉指标的变异系数依次为直链淀粉>支链淀粉/直链淀粉>总淀粉>支链淀粉,表明直链淀粉比支链淀粉更易受干旱胁迫的影响;灌浆期干旱胁迫影响籽粒淀粉的积累,降低了千粒重,最终影响高粱的籽粒产量。     

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。     

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。     

不同淀粉含量高粱子粒淀粉积累特性的比较

选择高淀粉和低淀粉2种类型高粱,在相同环境条件下种植,通过对子粒总淀粉含量和直链淀粉含量的测定,研究高粱开花后,不同淀粉含量高粱子粒淀粉积累特性的差异。结果表明,高粱子粒总淀粉、支链淀粉和直链淀粉含量随子粒灌浆过程推进均呈不断上升趋势,至成熟期达到最大值。高粱子粒灌浆过程中,高淀粉和低淀粉高粱子粒淀粉含量均呈"S"型曲线变化;高淀粉和低淀粉高粱在灌浆初期子粒直链淀粉含量并无显著差异,而在灌浆中后期表现为显著差异;高淀粉高粱子粒支链淀粉含量在灌浆初期明显高于低淀粉高粱子粒支链淀粉含量。子粒总淀粉积累的差异主要是由于灌浆期支链淀粉积累以及灌浆中后期子粒直链淀粉积累的不同造成的。     

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。     

小麦花后弱光对籽粒淀粉积累和相关酶活性的影响

2005—2007年选用小麦品种济麦20和山农1391, 在大田试验条件下研究了花后不同阶段弱光对籽粒淀粉积累、淀粉粒分布及相关酶活性的影响。结果表明, 花后不同阶段弱光显著降低成熟期籽粒淀粉积累量, 但提高了籽粒直链淀粉含量。花后不同阶段弱光使籽粒A型淀粉粒比例显著增加, B型淀粉粒比例显著降低。不同阶段弱光处理对籽粒淀粉积累的影响程度不同, 灌浆中期的效应大于灌浆前期。Logistic方程拟合籽粒淀粉积累进程发现, 花后弱光对籽粒淀粉积累量的影响, 主要是通过影响其平均积累速率与活跃期积累速率, 而不是积累持续期。花后弱光显著降低小麦磷酸蔗糖合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)的活性。灌浆前期弱光使束缚态淀粉合酶(GBSS)、可溶性淀粉合酶(SSS)活性高于对照或与对照无显著差异, 而灌浆中期弱光使这两种酶的活性均显著低于对照。灌浆前期弱光减少了淀粉合成底物的供应, 系旗叶SPS活性、籽粒SS及AGPase活性下降所致; 而灌浆中期弱光除淀粉合成底物减少外, 籽粒淀粉合酶活性亦降低。     

Effects of High Temperature on Key Enzymes Involved in Starch and Protein Formation in Grains of Two Wheat Cultivars

High temperature is a major determinant of grain growth and yield formation in wheat. The present study was undertaken to investigate the effects of high temperature regimes on the activities of key regulatory enzymes involved in starch and protein accumulation in grains of two winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars Yangmai 9 and Xuzhou 26 with different protein contents. Four day/night temperature regimes of 34 °C/22 °C, 32 °C/24 °C, 26 °C/14 °C and 24 °C/16 °C were established after anthesis, resulting in two daily temperature levels of 28 °C and 20 °C and two diurnal temperature differences of 12 °C and 8 °C. The activities of glutamine synthase (GS) in flag leaves and glutamate pyruvic aminotransferase (GPT), sucrose synthase (SS), soluble starch synthase (SSS) and granule‐bound starch synthase (GBSS) in grains were measured during the periods of grain filling. High temperature reduced both content and yield of starch in grains, while enhanced protein content and reduced protein yield in grains. High temperature significantly enhanced the activities of SS and GBSS on 14 days after anthesis (DAA). High temperature affected SSS slightly in Yangmai 9, but reduced SSS activity markedly in Xuzhou 26 on 14 DAA. However, at the middle and late stages of grain filling, high temperature reduced the activities of SS, GBSS and SSS significantly in the two wheat cultivars. High temperature reduced GPT activity in grains in the two wheat cultivars, but reduced GS activity in flag leaves of Yangmai 9 and enhanced GS activity of Xuzhou 26 on 14 DAA. In addition, under the same high temperature level, SS activity was higher at 34 °C/22 °C, whereas the activities of SSS and GBSS were higher at 32 °C/24 °C. Also, diurnal temperature differences affected GPT and GS activities differently between the two cultivars. Under optimum temperature level, the activities of key enzymes for starch and protein synthesis were higher at 26 °C/14 °C. The activities of SS, SSS and GBSS significantly correlated with starch accumulation in grains, except for GBSS activity to starch content on 14 DAA. GPT activity was positively correlated with protein yield, and GS activity was negatively correlated with protein yield on 14 DAA, while the activities of both GPT and GS were negatively related to protein content in grains.     

三个不同品质类型冬小麦品种籽粒淀粉积累动态及其有关酶的活性变化

在池栽条件下，研究了3个不同品质类型冬小麦品种藁麦8901（强筋）、豫麦49（中筋）和洛麦1号（弱筋）籽粒灌浆过程中淀粉及其组分积累动态和与之有关的酶活性变化。结果表明，3个品种籽粒灌浆过程中支链淀粉的合成均与直链淀粉的合成同时进行，灌浆中后期支链淀粉的合成比直链淀粉的合成快。豫麦49籽粒中直链、支链和总淀粉积累速率均高于其它两品种。3个品种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在灌浆期上述各酶活性变化的峰值均高于其他两品种，且大部分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具有较强的淀粉合成能力。     

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)。     

灌浆期短暂高温对小麦淀粉形成的影响

采用人工气候室控温，研究了灌浆期高温对弱、中筋两个小麦品种淀粉形成的影响。结果表明，温度从25℃升至30℃有利于籽粒总淀粉积累，当灌浆温度超过30℃时，温度升高，总淀粉含量下降，40℃时总淀粉含量最低。在相同温度条件下，小麦淀粉的形成以花后第25~27天高温胁迫影响最大，花后第33~35天高温胁迫影响最小。当温度超过25℃时，随温度的升高，剑叶可溶性糖、蔗糖含量和SPS酶活性呈下降趋势。40℃处理使SS、SBE酶活性最低，峰值在25~30℃之间。40℃高温胁迫下，弱筋小麦扬麦9号籽粒淀粉粒呈椭圆型，与蛋白质鞘结合较疏松，角质化程度低；中筋小麦扬麦12籽粒淀粉粒受到伤害，呈扁圆形，并出现裂纹，说明灌浆期短暂高温胁迫对扬麦12的影响大于对扬麦9号。     

小麦籽粒游离多胺对土壤干旱的响应及其与籽粒灌浆的关系

为探明干旱胁迫下小麦内源游离多胺在籽粒灌浆过程中的作用,2013-2014和2014-2015年度选用高产品种扬麦16和宁麦13进行不同水分条件的盆栽试验。自分蘖末期至成熟期设置正常供水(WW)、土壤轻度干旱(MD)和土壤重度干旱(SD) 3种处理,观察不同土壤水分对籽粒中游离多胺和籽粒灌浆的影响。两个品种的结果一致表明,与WW相比,MD处理对叶片水势及光合作用没有显著影响,显著增加弱势粒灌浆速率(12.5%)和粒重(11.8%),对强势粒灌浆无显著影响;SD处理则严重抑制叶片光合作用,显著降低叶片水势,强势粒的灌浆速率和粒重分别下降10.1%和9.5%,弱势粒的灌浆速率和粒重分别下降14.5%和11.7%。MD处理显著提高了灌浆期弱势粒中游离亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量及其与腐胺(Put)的比值,而SD处理的结果则相反。籽粒灌浆速率、粒重与籽粒中Spd和Spm含量及Spd/Put和Spm/Put值呈极显著正相关,与Put含量呈极显著负相关。喷施Spd和Spm,显著增加3个处理弱势粒及SD处理强势粒的灌浆速率(11.2%~25.9%)和粒重(9.9%~17.7%),但对WW和MD处理的强势粒无显著影响;喷施Spd和Spm合成抑制剂[甲基乙二醛-双脒基腙(MGBG)]后,3个处理强、弱势粒的灌浆速率和粒重均显著降低,分别下降20.5%~28.8%和16.9%~28.5%。表明小麦籽粒中多胺对土壤水分的响应因土壤干旱程度而异,通过轻度土壤干旱处理增加籽粒中Spd和Spm含量以及Spd/Put和Spm/Put值,可以促进籽粒灌浆,增加粒重。