弱筋小麦籽粒淀粉合成特性与酶基因表达的关系

以弱筋小麦豫麦50、扬麦15、宁麦9号为材料,对小麦灌浆期间籽粒淀粉积累、淀粉合成酶活性变化以及淀粉合成酶基因相对表达量进行了研究.结果表明:3个供试品种籽粒中直、支链淀粉及总淀粉积累量随着灌浆进程呈不断上升趋势,于成熟期达到最大值.淀粉及其组分积累速率变化均呈单峰曲线,花后第25天或第30天达最大值.ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)活性在整个灌浆期间变化趋势一致,即花后5～25 d或5～30 d呈上升趋势,之后急剧下降.不同品种间4种淀粉合成酶基因(AGPasel、GBSSI-D、SSSIII、SBEI)相对表达量由大到小依次为豫麦50、扬麦15、宁麦9号.相关分析表明,4种淀粉合成酶活性及相对表达量均与直、支链淀粉及总淀粉积累速率呈极显著正相关.     

氮肥基追比对弱筋小麦宁麦9号籽粒淀粉合成及相关酶活性的影响

 为研究弱筋小麦籽粒淀粉形成的机制，以弱筋小麦宁麦9号为材料，对不同氮肥基追比对其籽粒淀粉合成及相关酶活性的影响及相关生理基础研究表明，氮肥基追比7∶1∶2处理与5∶1∶4处理相比，花后7～28 d籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率低，成熟籽粒直链淀粉含量低，支链淀粉、总淀粉含量高，剑叶蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性和蔗糖含量低，籽粒蔗糖合成酶（SS）活性低，籽粒蔗糖含量高，籽粒ADPG焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性低，淀粉积累量低。相关分析表明，籽粒中AGPP、SSS、GBSS与直、支链及总淀粉积累速率、籽粒灌浆速率呈极显著正相关，说明这几种酶对促进籽粒淀粉的积累起重要作用。     

藁城8901和山农1391淀粉合成酶活性和淀粉组分积累特征的比较

 选用藁城8901（强筋）和山农1391（弱筋）两个小麦品种，比较研究了其小麦蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性的变化及淀粉组分的积累特征。结果表明，蔗糖合成酶（SS）、磷酸蔗糖合成酶（SPS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）活性以及蔗糖积累量的高低均存在明显的基因型差异，淀粉积累量较高的弱筋品种山农1391显著高于淀粉积累量较低的强筋品种藁城8901。而结合态淀粉合成酶（GBSS）活性与两品种籽粒直链淀粉积累量的变化情况相吻合，小麦籽粒灌浆中后期的GBSS活性对直链淀粉终积累量的调节作用大于籽粒灌浆前期。用Richards方程模拟籽粒直链淀粉和支链淀粉的积累过程发现，直链淀粉和支链淀粉终积累量的高低取决于其积累启动时间的早晚和前期积累速率的高低，而不是积累持续期的长短。通过比较两品种蔗糖转化量、淀粉积累速率与蔗糖和淀粉代谢相关酶活性的变化趋势可以看出，蔗糖转化量与SSS和GBSS的变化趋势一致；淀粉积累速率与ADPGPPase活性和SS/SPS活性比率的变化趋势一致，而与SS 、SPS、SSS或GBSS活性的变化并不吻合，说明籽粒中淀粉积累速率及其组分积累量的高低与SS、SPS、SSS和GBSS单个酶活性的高低并不存在必然联系，而与ADPGPPase活性和籽粒中蔗糖合成与降解的平衡密切相关。     

不旱作与节水灌溉对小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性变化的影响

【目的】通过对灌溉与旱作条件下不同品质类型小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的研究,阐明不同灌溉制度下小麦淀粉积累的酶学机制。【方法】在灌溉和旱作两种栽培条件下,研究了两个小麦品种蔗糖代谢、籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征。【结果】旱作栽培有利于增加小麦灌浆前中期淀粉积累速率、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）的活性,表明旱作栽培能提高小麦籽粒灌浆前期生理活性、促进籽粒淀粉的合成与积累。通过比较淀粉积累速率与蔗糖和淀粉代谢相关酶活性的变化趋势可以看出,淀粉积累速率与蔗糖合成酶（SS）、AGPase、SSS和GBSS的变化趋势一致,表明这些酶在淀粉合成中起重要作用,而源器官制造的光合产物的减少并不是抑制籽粒淀粉积累的因素。【结论】旱作栽培能提高小麦灌浆前、中期的淀粉积累速率和淀粉合成酶活性,在籽粒灌浆后期则显著降低淀粉积累速率及其酶活性,表明旱作栽培能使库活性增强,促进籽粒淀粉的合成与积累。     

小麦淀粉合成关键酶活性及其与淀粉积累的关系

对小麦籽粒中淀粉及其组分积累动态、相关酶活性变化的研究结果表明：2个供试品种淀粉及其组分积累量随灌浆的进行均呈不断上升的趋势，积累速率变化均呈单峰曲线，直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累速率峰值均出现在花后21～28d。2个品种小麦花后籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖(ADPG)焦磷酸化酶(AGPP)、游离态淀粉合成酶(SSS)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化，花后28d前呈上升趋势，28d达到峰值后开始下降。AGPP活性与SSS、GBSS活性呈极显著正相关。AGPP、SSS、GBSS活性与直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累速率、籽粒灌浆速率均呈极显著正相关。淀粉分支酶活性变化呈三次曲线的关系，前期活性较高，支链淀粉合成能力强，后期逐渐下降。     

旱作与节水灌溉对小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性变化的影响

【目的】通过对灌溉与旱作条件下不同品质类型小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的研究,阐明不同灌溉制度下小麦淀粉积累的酶学机制。【方法】在灌溉和旱作两种栽培条件下,研究了两个小麦品种蔗糖代谢、籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征。【结果】旱作栽培有利于增加小麦灌浆前中期淀粉积累速率、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）的活性,表明旱作栽培能提高小麦籽粒灌浆前期生理活性、促进籽粒淀粉的合成与积累。通过比较淀粉积累速率与蔗糖和淀粉代谢相关酶活性的变化趋势可以看出,淀粉积累速率与蔗糖合成酶（SS）、AGPase、SSS和GBSS的变化趋势一致,表明这些酶在淀粉合成中起重要作用,而源器官制造的光合产物的减少并不是抑制籽粒淀粉积累的因素。【结论】旱作栽培能提高小麦灌浆前、中期的淀粉积累速率和淀粉合成酶活性,在籽粒灌浆后期则显著降低淀粉积累速率及其酶活性,表明旱作栽培能使库活性增强,促进籽粒淀粉的合成与积累。     

Wx蛋白组成对小麦籽粒淀粉合成的影响

 【目的】通过对籽粒淀粉积累和淀粉合成关键酶的活性进行比较,初步明确不同Wx蛋白组成小麦品种淀粉理化特性差异的酶学基础。【方法】以6类Wx蛋白组成的14个小麦品种为试材,测定其籽粒灌浆过程中直、支链淀粉积累动态和4种淀粉合成关键酶的活性变化,对测定结果进行统计分析。【结果】Wx蛋白数目和类型对4种淀粉合成关键酶活性和直、支链淀粉合成有明显影响。随着Wx蛋白数目的增多,4种淀粉合成关键酶活性呈现升高的趋势,尤其是淀粉粒束缚淀粉合成酶（GBSS）,籽粒直链淀粉含量也相应升高。Wx-B1缺失蛋白对GBSS活性影响最大,直链淀粉合成能力下降最明显,其次是缺失Wx-D1蛋白,Wx-A1蛋白缺失作用最小。籽粒灌浆过程中,4种淀粉合成关键酶活性高度相关,并与直、支链淀粉含量密切相关,说明直、支链淀粉的合成是相互影响、相互制约、同步进行的。【结论】Wx基因是影响籽粒直链淀粉含量的重要决定因素,Wx基因可以通过自身数目和组成的变化,控制GBSS的活性,并对其它淀粉合成关键酶的活性产生影响,最终影响直、支链淀粉的合成,形成不同的淀粉理化特性和加工品质。     

小麦淀粉合成关键酶活性及其与淀粉积累的关系

对小麦籽粒中淀粉及其组分积累动态、相关酶活性变化的研究结果表明2个供试品种淀粉及其组分积累量随灌浆的进行均呈不断上升的趋势,积累速率变化均呈单峰曲线,直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累速率峰值均出现在花后21～28 d.2个品种小麦花后籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖(ADPG)焦磷酸化酶(AGPP)、游离态淀粉合成酶(SSS)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化,花后28 d前呈上升趋势,28 d达到峰值后开始下降.AGPP活性与SSS、GBSS活性呈极显著正相关.AGPP、SSS、GBSS活性与直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累速率、籽粒灌浆速率均呈极显著正相关.淀粉分支酶活性变化呈三次曲线的关系,前期活性较高,支链淀粉合成能力强,后期逐渐下降.     

小麦籽粒淀粉合成酶基因表达、相应酶活性及淀粉积累三者的关系

为研究小麦籽粒淀粉形成的机制,以秦麦11为试验材料,对小麦籽粒灌浆期淀粉合成酶基因表达、相应酶活性及淀粉积累变化进行了研究。结果表明,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(AGPase)、束缚态淀粉合成酶基因(GBSSI)、可溶性淀粉合成酶基因(SSS)、淀粉分支酶基因(SBE)表达均呈单峰曲线变化,AGPase和SSS基因于花后12 d左右相对表达量最大,GBSSI和SBE基因于花后15 d左右相对表达量最大。4种淀粉合成酶活性变化趋势一致,花后25 d或30 d之前呈上升趋势,之后急剧下降。淀粉及其组分积累量随着灌浆的进行呈不断上升趋势。直、支链淀粉及总淀粉积累速率峰值在花后25 d或30 d。相关分析表明,AGPase、SSS、SBE基因在花后15 d相对表达量与相应酶活性间呈极显著正相关,而GBSS基因的相对表达量与GBSS活性间未检测到相关。暗示AGPase、SSS、SBE基因在籽粒淀粉合成过程中可能属于转录水平调控,而GBSSI基因可能属于转录后调控。4种淀粉合成酶活性与直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关,说明这几种酶对淀粉合成共同起作用。     

不同覆盖栽培糜子籽粒灌浆期淀粉酶活性变化

为研究糜子开花后籽粒灌浆期间淀粉合成相关酶活性的变化及淀粉积累特征,并分析两者之间的关系;探寻糜子在干旱地区的最佳覆盖栽培模式。以粳性糜子品种榆糜2号为材料,采用秸秆覆盖、起垄覆膜、双沟覆膜和全膜覆盖处理,并以露地栽培为对照,测定籽粒灌浆期间淀粉合成相关酶活性的变化及淀粉积累动态。结果表明,覆盖栽培糜子籽粒灌浆前、中期ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、水溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合性淀粉合成酶(GBSS)及淀粉分支酶(Q酶)活性均显著高于露地栽培(P0.05),且籽粒淀粉积累速率较快,最终淀粉含量高于露地栽培,其中全膜覆盖效果最佳,其籽粒中支链淀粉积累量的增加率达16.62%(P0.05),直链淀粉增加率9.08%,千粒质量增加率6.16%(P0.05)。但覆盖栽培没有改变AGPP、SSS、GBSS和Q酶活性的变化趋势(单峰曲线),没有影响酶活性峰值出现时间,AGPP和GBSS峰值出现在花后20d左右,SSS和Q酶峰值出现在花后15d左右。相关分析表明,糜子籽粒支链淀粉与SSS和Q酶活性呈极显著正相关,与AGPP酶活性呈显著正相关;直链淀粉与GBSS和AGPP酶活性呈显著或极显著正相关;总淀粉积累速率与AGPP、GBSS、SSS和Q酶活性呈显著或极显著正相关。     

不同类型专用小麦籽粒淀粉及其组分积累动态

在田间条件下,研究不同类型专用小麦品种籽粒淀粉积累动态。结果表明:不同类型专用小麦籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量随籽粒灌浆充实而不断上升,且其含量增加速率呈“慢—快—慢”的趋势,直链淀粉含量增加速率在花后25~30 d时达最大值,总淀粉、支链淀粉含量增加速率高峰则出现在花后15~20 d;籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉积累量变化均呈“S”型曲线,直链淀粉积累速率在花后25~30 d时达峰值,支链淀粉、总淀粉积累速率在花后20~25 d时达峰值。直链淀粉/支链淀粉比例随籽粒灌浆历程的推移呈“V”型曲线变化。不同专用类型小麦籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量由高到低依次为弱筋小麦、中筋小麦、强筋小麦,积累量顺序则相反。     

密穗与疏穗型小麦强、弱势籽粒淀粉积累及库强度的比较

 【目的】研究小麦强、弱势籽粒淀粉积累与库容量、库活性间的关系及不同穗型间的差异。【方法】以密穗型小麦品种鲁麦21、济麦20和疏穗型小麦品种山农1391、山农12为材料,对籽粒发育过程中强、弱势粒淀粉积累、胚乳细胞数目及相关酶活性变化进行比较。【结果】两种类型小麦强势粒直、支链淀粉积累量均高于弱势粒,密穗型小麦籽粒直、支链淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度高于疏穗型小麦。Logistic方程拟合籽粒淀粉积累进程表明,强势粒淀粉积累量较弱势粒高的原因是其积累启动时间较早和淀粉积累速率较高;密穗型小麦强、弱势粒淀粉积累速率的差异幅度较大,是造成其籽粒最终淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因之一。小麦强势粒胚乳细胞数目显著高于弱势粒,与疏穗型小麦相比,密穗型小麦强、弱势粒胚乳细胞数目的差异幅度较大。4个小麦品种弱势粒蔗糖含量在灌浆期均高于强势粒,说明籽粒蔗糖含量即淀粉合成底物的供给并不是造成强、弱势粒淀粉积累存在差异的限制因子。小麦强势粒蔗糖合酶（SS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合酶（SSS）和颗粒结合态淀粉合酶（GBSS）活性均高于弱势粒,密穗型小麦强、弱势粒上述酶活性差异幅度均较疏穗型大。【结论】小麦库容量（胚乳细胞数目）和库活性（淀粉合成相关酶活性）是制约强、弱势粒淀粉积累的主要因素。密穗型小麦强、弱势粒间的胚乳细胞数目和淀粉合成相关酶活性差异较大,这可能是造成密穗型小麦籽粒淀粉积累量在强、弱势粒间的差异幅度大于疏穗型的原因。     

花后高温对小麦籽粒淀粉合成及相关酶活性的影响

【目的】研究小麦花后高温对籽粒淀粉合成及相关酶活性的影响,为小麦耐高温品种的选育及响应逆境胁迫提供理论依据。【方法】以新疆春小麦主栽品种新春11号为材料,于花后5~8 d进行高温处理,测定籽粒各时期淀粉含量及相关酶活性。【结果】花后高温处理显著降低了小麦籽粒各时期总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量及其积累速率;总淀粉和支链淀粉的积累速率呈单峰曲线变化,而直链淀粉的积累速率则呈现先下降后逐渐上升最后回落的变化趋势。花后高温处理下小麦籽粒各时期蔗糖合成酶(SS)活性、可溶性淀粉合成酶(SSS)活性和淀粉分支酶(SBE)活性显著低于对照,而焦磷酸化酶(ADPGase)活性虽然在各时期均低于对照,但差异不显著。在灌浆中后期SS、SSS、SBE活性与总淀粉含量、支链淀粉含量显著相关。【结论】高温胁迫显著降低了小麦籽粒淀粉合成相关酶的活性,进一步影响到小麦籽粒淀粉的积累。在小麦生产过程中,做好高温防范尤为重要。     

花后干旱和渍水下氮素供应对小麦籽粒蛋白质和淀粉积聚关键调控酶活性的影响

 防雨池栽条件下，设置渍水、干旱和对照3个水分处理，每个水分处理下再设置2个施氮水平，研究了花后渍水和干旱逆境下氮素对两个籽粒蛋白质含量不同的小麦（Triticum aestivum L.）品种籽粒蛋白质和淀粉积聚关键调控酶活性的影响。研究结果表明，与对照相比，花后干旱和渍水均降低旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）和谷丙转氨酶（GPT）活性，但水分逆境下增施氮肥可以提高旗叶磷酸蔗糖合成酶（SPS）、GS和GPT活性。灌浆期籽粒-蔗糖合成酶（SS）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、结合态淀粉合成酶（GBSS）、GS和GPT活性均呈下降趋势，水分逆境下小麦籽粒SS和GS活性降低，干旱提高GPT活性，而渍水使其降低。土壤水分适宜或亏缺条件下增施氮肥可以提高籽粒SS活性，而渍水下增施氮肥降低SS活性。干旱和渍水下增施氮肥可以提高籽粒SSS、GBSS、GS和GPT活性。干旱处理提高直链淀粉积累速率和蛋白质含量，而渍水使其降低。土壤干旱和渍水下增施氮肥降低直链淀粉和支链淀粉积累速率，提高了蛋白质含量，且适宜水分或亏缺条件下增施氮肥可以提高蛋白质积累量，而渍水下增施氮肥不利于蛋白质积累。     

不同糯性高粱胚乳淀粉形成与积累过程的酶学调控机制及显微结构变化

【目的】高粱是酿造白酒和食醋的主要原料,其淀粉组成和结构是影响高粱酿造品质的主要指标。通过研究淀粉积累过程中相关酶活性和淀粉粒超微结构的变化动态,解析高粱淀粉合成与积累的酶学调控机制,了解不同糯性高粱胚乳淀粉的超微结构特点,以期为酿造高粱的优质育种和栽培技术研究提供理论依据。【方法】以辽粘3号、辽杂19和辽杂10号3种不同糯性的高粱品种籽粒为研究对象,利用酶学及扫描电镜技术检测淀粉积累过程中相关酶活性的变化,观测淀粉积累过程中淀粉粒的形成过程及结构特征,利用相关分析研究淀粉合成过程中相关合成酶类的调控作用。【结果】淀粉合成过程中,不同胚乳类型高粱的尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UDPG）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPG）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、结合态淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）、淀粉去分支酶（DBE）活性均呈单峰曲线变化趋势;糯高粱结合态淀粉合成酶（GBSS）活性呈单峰曲线变化趋势,粳高粱、半粳半糯高粱则表现双峰曲线变化趋势。UDPG、ADPG、SSS活性与直链淀粉、支链淀粉积累速率显著正相关,SBE、DBE活性与支链淀粉积累速率呈显著正相关,GBSS活性与粳高粱、半粳半糯高粱直链淀粉积累速率呈显著正相关,与糯高粱直链淀粉积累速率表现正相关的趋势,但相关不显著。不同胚乳类型高粱淀粉粒的充实过程表现相似变化趋势,在开花后的14—35 d充实较快。糯高粱的淀粉粒较小,直径在10 μm以内,内部有圆孔型或楔形空洞。粳高粱淀粉粒较大,呈不规则球形,内部空洞极少。半粳半糯型高粱淀粉粒粒径分布较广,多数分布楔形或星形空洞,少部分无空洞。【结论】UDPG、ADPG、SSS是调控淀粉合成的关键酶,GBSS、SBE、DBE是调控淀粉组分比例的关键酶,SBE、DBE活性高是糯高粱支链淀粉含量高的主要原因,不同淀粉组分比例可能是影响淀粉粒结构的主要因素。     

不同播期对高梁子粒淀粉含量的影响

以铁杂17号高粱为试验材料,研究了不同播期对高粱子粒淀粉含量的影响.结果表明:高粱子粒总淀粉、支链淀粉、直链淀粉含量和支链/直链淀粉比值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.其中,Ⅳ播期总淀粉、支链淀粉含量和支链/直链淀粉比值最高,为76.9%,69.1%和8.77;Ⅲ播期直链淀粉含量最高,为8.49%.适时晚播(沈阳地区在5月10～20日)可提高高粱子粒总淀粉、支链淀粉含量和支链/直链淀粉比值.改善占占质.高粱灌浆期气候因子的温度指标对淀粉积累具有重要影响,灌浆期间适宜淀粉积累的日平均温度为19.5～20.5℃.