不同施氮时期对水稻淀粉积累及淀粉合成 相关酶类活性变化的研究

 选用2个不同直链淀粉含量的杂交水稻组合，采用不同施氮期处理，对水稻开花后籽粒灌浆、淀粉积累、淀粉合成关键酶类活性及其之间的关系进行研究。结果表明，侧重后期施氮可以促进籽粒灌浆、增加粒重，同时还可适当提高稻米支链淀粉含量。不同施氮期处理条件下，与淀粉合成相关的3个关键酶的活性峰值出现的时间基本上未明显变化，但是酶活性大小及峰值高低有所不同，其中淀粉合成酶和ADPG焦磷酸化酶活性差异较大，而分支酶活性变化较小。侧重前期施氮有利于提高淀粉合成酶活性，而侧重后期施氮则可提高ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性。籽粒灌浆期淀粉合成酶平均活性及灌浆中、后期的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性与籽粒灌浆速率及直链淀粉、支链淀粉积累速率呈显著或极显著正相关。ADPG焦磷酸化酶和淀粉分枝酶活性对直、支链淀粉含量变化均有同等重要的作用。侧重后期施氮处理有利于提高直、支链淀粉积累速率。     

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。     

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。     

水稻直链淀粉含量选择对淀粉合成关键酶活性影响

选用直链淀粉含量有显著差异的杂交后代及亲本,分析其灌浆过程中籽粒淀粉积累和合成关键酶活性变化。结果表明,通过籽粒直链淀粉含量的选择不仅可以提高或降低杂种后代的直链淀粉合成和积累速度,而且还可以明显改变籽粒淀粉合成关键酶活性大小;直链淀粉含量低的后代ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性达到峰值的时间比含量较高的后代要早,而淀粉分支酶活性达到峰值时间与此相反。     

氮肥对水稻籽粒淀粉合成关键酶活性及蒸煮食味品质的影响

选用稻米蒸煮食味品质有显著差异的4个粳稻品种,研究了氮肥对水稻灌浆成熟期籽粒淀粉合成关键酶活性及蒸煮食味品质的影响。结果表明,增施氮肥使籽粒蛋白质含量增加的比率明显大于直链淀粉;灌浆过程中不同品质类型的品种籽粒ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性均为抽穗后18d出现峰值,但淀粉分支酶活性出现峰值的时间劣质品种比优质品种早;灌浆过程中籽粒ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性不因氮肥的高低而发生变化,淀粉分支酶活性在灌浆前期受氮肥的影响很小,但灌浆后期随氮肥的增加酶活性呈下降趋势;灌浆部分时期籽粒ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性品种和氮肥间表现互作,但淀粉分支酶活性在整个灌浆过程中均没表现互作。     

水稻发育胚乳中淀粉的积累及淀粉合成的酶活性变化

利用４个粒重相近品种（组合）,对胚乳发育期间蔗糖、可溶性糖的淀粉含量、籽粒灌浆速率及与淀粉合成有关的６个酶活性的变化进行了研究。结果表明,品种间及不同剪叶处理间强势粒的淀粉积累和酶活性差异较小,而弱势粒差异明显。蔗糖合成酶,ＡＤＰＧ焦磷酸化酶、可溶态淀粉合成酶、淀粉分枝酶（Ｑ酶）、活性的变化与灌浆速率曲线十分吻合,相关性极显,而ＵＤＰＧ焦磷酸化酶活性变化与灌浆速率曲线吻合性较差。结合态淀粉合成酶     

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。     

不同类型土壤对郑麦9023籽粒淀粉积累及相关酶活性的影响

【目的】在池栽条件下，研究灰潮土、水稻土、砂姜黑土对强筋小麦郑麦9023籽粒灌浆过程中淀粉及其组分积累动态和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）、淀粉粒结合淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）5个与淀粉合成有关的酶活性变化的影响。【方法】试验采用双波长法测定了籽粒中淀粉及其组分含量的变化动态，参照Douglus等的方法测定AGPP、UGPP酶活性，以及SSS、GBSS、SBE酶活性。【结果】不同类型土壤上籽粒灌浆过程中支链淀粉的合成是与直链淀粉的合成同时进行的，而且灌浆中后期支链淀粉的合成要比直链淀粉的合成快。灰潮土上籽粒中支链淀粉和总淀粉积累速率均显著高于其它两种类型土壤。籽粒中AGPP、UGPP、SSS、GBSS、SBE活性均呈单峰曲线变化，AGPP、UGPP、SSS、SBE花后18 d达到峰值，而GBSS则在花后24 d达到峰值。AGPP、SSS、SBE峰值表现为灰潮土＞水稻土＞砂姜黑土，UGPP峰值表现为灰潮土＞砂姜黑土＞水稻土，GBSS峰值则表现为水稻土＞灰潮土＞砂姜黑土。【结论】灰潮土和水稻土有利于强筋小麦籽粒中淀粉的积累。灰潮土、水稻土和砂姜黑土上强筋小麦籽粒中AGPP、UGPP、SSS、SBE活性与籽粒支链淀粉的合成密切相关。     

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。     

Changes in Starch Accumulation and Activity of Enzymes Associated with Starch Synthesis of Rice at Different N Supplying Dates

The changes in grain-filling, starch accumulation and activity of enzymes associated with starch synthesis in two different hybrid rice varieties were analyzed at different N supplying dates (earlier-date-emphasized, mean-date-emphasized and later-date-emphasized). The results showed that the N application of later-date-emphasized could promote grain-filling rate, increase grain weight and amylopectin content. The peak of activity in three enzymes of ADPglusoce pyriphosphorylase (ADPG), starch synthesis enzyme (SSS) and starch branching enzyme (SBE) in grains of two different rice varieties was not changed obviously, but the mean and maximum activity of these three enzymes changed, and the changes of SSS and ADPG were bigger than that of SBE as N supplying date changed. The N application of earlier-date-emphasized increased SSS activity and the N application of later-date-emphasized increased ADPG and SBE activities. The mean SSS activity during whole grain-filling period, and ADPG and SBE activities at middle and late period of grain-filling were significantly or very significantly correlated with grain-filling rate and accumulating rate of amylose and amylopectin. Both of ADPG and SBE played an equal important role in the changes of amylose and amylopectin content. The N application of later-date-emphasized increased amylose and amylopectin accumulating rate.     

Effect of Soil Texture on Starch Accumulation and Activities of Key Enzymes of Starch Synthesis in the Kernel of ZM 9023

Three kinds of soil texture （clay-loam, mid-loam, and sand-loam soil） were used to study the effects of soil texture on starch accumulating rate and the changes in activities of the key enzymes of starch synthesis in the kernel during grain filling in high gluten content wheat ZM 9023, under conditions of pond culture. The content of starch and its components were measured according to the method of double-wave length described by Bao （1996）. ADP-glucose pyrophosphorylase （AGPP） activity was tested according to the method described by Doehlert et al. （1988）. Soluble starch synthase （SSS） and starch branching enzyme （SBE） activities were tested according to the method described by Nakamura et al. （1989）. The amylose, amylopectin, and total starch accumulating rate in the kernel of ZM 9023 were found to be a single-peak curve in three different soil textures during grain filling, and peaked 20, 15, and 15 d after anthesis, respectively. The activities of the enzymes, AGPP, SSS, and SBE, in the kernel of ZM 9023 had a single-peaked curve, which peaked 20, 15, and 15 d after anthesis, respectively. The activities of the above three enzymes of ZM 9023 were higher in the sand-loam soil. The accumulating peak of amylose formed later compared to that of amylopectin. The sand-loam soil could help high gluten content cultivars to synthesize starch.     

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。     

Effect of Temperature on Rice Starch Biosynthesis Metabolism at Grain-Filling Stage of Early Indica Rice

The sucrose content, starch content and the ratio of amylose to total starch and the activitiesof six key enzymes, sucrose synthase (SS), soluble starch synthesis enzyme (SSS), ADPG pyrophosphorylase(ADPG-Ppase), granule-boundstarch synthase ( GBSS), starch branching enzyme (SBE) and debranchingenzyme (DBE), which involved in starch synthesis metabolism of developing rice grains and effect of tempe-rature on their activities were analyzed by using two early indica varieties Zhefu49 and Jiazao935 in phyto-trons, the daily average temperature was 22 and 32℃ , respectively. Results showed that the sucrose con-tent, the starch content, and the activities of enzymes such as SS, ADPG-Ppase, SSS, SBE, and DBEwere generally higher under the high temperature treatment (32℃)at the beginning stage as compared withthat under low temperature treatment (22℃). However, at the middle and late stages, there were greatdifferences in the change trend of some enzyme activities, and the association with the sucrose content andstarch content was very complicated. It could be found that the activities of SS and SSS under high temper-ature were always lower than that under Iow temperature, which was closely related to the variation of thesucrose content and starch-accumulating rate. Moreover, compared with ADPG-Ppase, the SS and SSS ac-tivities were more sensitive to temperature, indicating that SS and SSS were controlled by enzyme throughaffecting starch accumulating rate. Difference of the amylose/total starch ratio in developing grains between32 and 22℃ was significant and the lower amylose/total starch ratio was always lower in 32℃ , which wasclosely related to the lower activity level of GBSS. Therefore, it could be concluded that effect of tempera-ture on amylose/total starch was more attributable to GBSS rather than to SS, SSS, ADPG-Ppase, SBEand DBE.     

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。     

温度对两系杂交早稻灌浆成熟期籽粒淀粉合成代谢的影响

[目的]为了明确温度对两系杂交早稻灌浆成熟期籽粒淀粉合成代谢的影响。[方法]以两系杂交早稻株两优611和陆两优996为材料,研究了温度对两系杂交早稻株两优611和陆两优996灌浆期籽粒中直链淀粉积累、ADPG焦磷酸化酶（ADPG-PPase）和可溶性淀粉合成酶（SSS）活性的影响。[结果]高温条件下株两优611和株两优996灌浆前期籽粒中ADPG-PPase和SSS活性高,直链淀粉积累快,粒重增长快,持续时间短,抽穗10 d后ADPG-PPase和SSS活性迅速下降,抽穗16 d后淀粉积累趋于停止。适温条件下籽粒中AD-PG-PPase和SSS活性变化缓慢,抽穗13 d后达到其活性高峰值,直链淀粉积累慢,持续时间长,抽穗19 d后籽粒中仍有少量淀粉积累,粒重较高温条件下高。[结论]2个不同类型品种中适合作米粉原料的陆两优996在高温条件下籽粒中直链淀粉含量较适温条件下高,高温有助于高直链淀粉含量品种陆两优996籽粒直链淀粉的积累。