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     

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。     

灌浆期低温对离体培养玉米强弱势粒发育的影响

【目的】通过对玉米灌浆过程中籽粒干物质、淀粉的积累,籽粒内源激素含量及淀粉积累相关酶活性的研究,揭示低温对灌浆过程中玉米强、弱势籽粒灌浆生理过程的影响规律,为生产上抗御低温冷害提供理论参考。【方法】选用郑单958为试验品种,采用玉米籽粒离体培养的方式,将大田人工授粉后3 d的玉米果穗按照弱势粒和强势粒进行取样,无菌环境接种到人工培养基培养,低温处理和对照分别设置培养平均温度为16℃及25℃。自授粉后每10 d取样一次,分别测定灌浆过程中玉米强、弱势粒干物质积累量、内源激素、籽粒淀粉含量及淀粉积累相关酶活性。【结果】低温胁迫下强、弱势粒灌浆后期粒重分别比对照低47.58%、50.95%,强、弱势粒灌浆高峰期的平均灌浆速率较对照分别显著降低55.39%、54.72%。低温胁迫下玉米籽粒灌浆速率前期提升和后期减小的速度明显减缓,活跃灌浆时间延长5-7 d。授粉后10 d低温处理显著降低玉米强、弱势粒生长素（IAA）、玉米素（ZR）和脱落酸（ABA）含量,显著提高玉米籽粒赤霉素（GA₃）的含量。授粉后30 d低温处理显著降低了弱势粒的IAA、ZR含量,增加了强势粒的ABA含量。低温胁迫显著减弱了灌浆前期和灌浆中期的可溶性酸性转化酶（SAI）、蔗糖合酶（SS）、淀粉合酶（SSS）及ADPG焦磷酸化酶（APGase）的活性,低温下弱势粒SAI活性降幅大于强势粒,对SS、SSS及APGase活性的降低幅度表现为强势粒大于弱势粒,导致玉米籽粒淀粉含量降低。【结论】受低温胁迫影响,灌浆前期玉米籽粒的IAA、ZR、ABA含量减少,GA₃含量增加,SAI活性降低,导致籽粒库容量减少,库活性不足。在灌浆中期,低温降低SS活性,造成淀粉合成底物供应不足,影响淀粉的合成,降低籽粒淀粉含量。低温处理降低玉米强、弱势粒的灌浆速率,导致籽粒干物质积累减少。低温对玉米强弱、势粒的灌浆过程都造成较大的影响,且对弱势粒的影响大于强势粒。     

水稻大粒种质籽粒SS、SPS酶活性研究

采用2个水稻大粒种质（千粒重超40g）与2个常规水稻品种（千粒重25-30g）进行了籽粒蔗糖合成酶（ss）和磷酸蔗糖合成酶（SPS）活性的比较研究,结果表明：1）灌浆前期强势粒的SS和SPS酶活性高于弱势粒,而灌浆后期弱势粒的SS和SPS酶活性高于强势粒;2）常规水稻品种强、弱势粒灌浆前期SS酶活性高于大粒种质,而大粒种质强、弱势粒灌浆后期的SS酶活性高于常规水稻品种;常规水稻品种强势粒灌浆前期SPS活性高于大粒种质;3）常规水稻品种强、弱势粒SS酶活峰值出现的时间早于大粒种质,供试材料强、弱势粒SPS酶活峰值分别出现在花后10～15d和30～35d。4）SS酶平均活性和最大活性与淀粉含量、淀粉积累最大速率（Gmax）、达到淀粉积累最大速率时间（tmaxG）和平均速率（G）呈正相关;SPS酶平均活性和最大活性与淀粉含量和tmaxG呈负相关,与Gmax和G呈正相关。     

水稻大粒种质合成淀粉关键酶活性研究

采用2个千粒重超过40g的水稻大粒种质与2个一般水稻品种进行籽粒ADPG焦磷酸化酶(AGP)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(Q酶)对比研究,结果表明:1)酶活性粒位间有差异:AGP活性强势粒弱势粒,SSS活性灌浆后期强势粒弱势粒,Q酶活性灌浆前期强势粒弱势粒;2)强势粒的AGP酶活性大粒种质居中,SSS和Q酶活性灌浆前期大粒种质低于一般水稻品种;弱势粒的规律不明显;3)强势粒的AGP和SSS酶活性峰值的出现大粒种质早于一般水稻品种,Q酶活性峰值大粒种质晚于一般水稻品种;供试材料弱势粒3种酶的活性峰值出现在花后15~25d;4)3种酶的平均活性和最大活性与淀粉含量和淀粉积累平均速率呈正相关。     

水稻抽穗期茎鞘中储存的可用性糖与籽粒充实的关系

用抽穗期茎鞘中可用性糖（可溶性糖＋淀粉）的累积量与颖花数之比，即糖花比表示灌浆始期每朵颖花具有的物质积累。一般抽穗期糖花比高的品种（组合），灌浆初期籽粒中的ＩＡＡ和ＡＴＰ含量、ＡＴＰ酶活性、谷粒充实率和千粒重亦高，它们之间呈极显著正相关。增加抽穗期的糖花比，灌浆初期的籽粒生理活性和谷粒充实率提高，抽穗期糖花比减小，结果则相反。表明抽穗期茎鞘中储存的可用性糖不仅是籽粒灌浆物质的一部分，而且对提高灌浆初期籽粒库的活性、启动和促进籽粒灌浆起重要作用。     

超级稻籽粒灌浆特性及其生理生化基础

以大穗型的3个不同类型水稻品种（组合）NPT－22、培矮64S／E32、Ⅱ优86为材料，研究水稻籽粒灌浆特性及其有关生理生化活性变化。结果表明，3个水稻品种（组合）的强势粒都因为起始生长势高、进入灌浆盛期早、籽粒灌浆前期ADPG焦磷酸化酶及淀粉合成酶活性强、可溶性糖及可溶性蛋白质含量高而使得其籽粒灌浆强于弱势粒。在3个水稻品种（组合）中，NPT－22的弱势粒因生理生化活性较低，其籽粒充实最差、结实率最低。     

灌浆阶段干旱对玉米强、弱势位胚乳干物质积累的影响

为探究灌浆阶段干旱胁迫对玉米果穗不同位势胚乳干物质积累的影响，选用杂交种‘郑单958’为试验材料，基于盆栽试验设置正常浇水(CK)以及灌浆前期(ED、授粉后第16—25天)、中期(MD、授粉后第26—35天)和后期(LD、授粉后第36—45天)干旱胁迫处理，分析果穗中部(强势位)和顶部(弱势位)胚乳干物质积累动态变化。结果表明：3个灌浆阶段干旱处理不同程度地降低了强、弱势位籽粒胚乳的最大灌浆速率，降低幅度为3.83%～16.75%,缩短灌浆持续期1.17%～13.70%,成熟期粒重、胚乳干重及淀粉含量降低幅度由高到低表现为ED>MD>LD,但蛋白质含量均升高，幅度表现为LD>MD>ED。其中，与CK相比，ED和MD处理强势位籽粒胚乳干重分别降低12.8%和8.7%,弱势位籽粒胚乳干重分别降低23.0%和14.8%;LD处理轻微降低胚乳干重，但未达显著水平。此外，ED对胚乳可溶性糖和淀粉含量影响最大，可溶性糖含量在授粉后20 d显著升高，而淀粉含量在收获期显著降低(强、弱势位胚乳分别降低16.1%和19.4%);LD对胚乳蛋白质含量影响最大，强、弱势位籽粒胚乳分别...     

不同类型水稻品种的籽粒灌浆生理

以汕优６３号（源限型品种）和盐粳２号（库限型品种）为材料；研究了两类型品种籽粒灌浆生理差异。主要结果：以淀粉积累来表示籽粒灌浆过程，源限型品种强、弱势粒淀粉积累是异步的，而库限型品种则是同步的；两类型品种强、弱势粒的淀粉合成酶、淀粉磷酸化酶活性和呼吸速率的变化与淀粉积累速率曲线基本吻合；内源激素ＡＢＡ（Ａｂｓｃｉｓｉｃａｃｉｄ）参与籽粒灌浆过程调节，内源ＡＢＡ水平高，强、弱势粒灌浆速率慢，反之则快。     

结实期低土水势对水稻强弱势粒灌浆特性及主要米质性状的影响

以扬稻6号和武育粳3号为供试材料,研究了结实期-40kPa低土壤水势对水稻强、弱势粒灌浆特征和主要米质性状的影响,并分析了强弱势粒灌浆特征与稻米垩白之间的关系。结果表明:结实期低土水势对强弱势粒米质主要性状、米粉RVA谱、籽粒灌浆特征和物质的积累有着显著的影响,而且强弱势粒间存在明显的差异。低土水势下,强势粒的起始灌浆势R0增加,而弱势粒R0减小;强弱势粒达到最大灌浆速率的时间Tmax提前,活跃生长期缩短。水分胁迫下弱势粒中蔗糖、可溶性糖含量明显偏高,而淀粉积累明显缓慢。这表明低土水势下强势粒灌浆过快,弱势粒又易丧失对灌浆基质的转化能力,这种籽粒灌浆进程的异常和灌浆物质的分配变化,易形成垩白。低土水势下,强弱势粒米粒的整精米率降低,粗蛋白含量显著增加,米粉的RVA谱特征值发生明显的变化,米饭的食味变差,导致米质变劣。     

亚种间杂交稻籽粒灌浆特性及其生理的研究

以具代表性的两亚种间杂交稻组合为材料,研究了其籽粒灌浆特征及其一些生理机制,结果表明：亚杂组合强、弱势粒的灌浆特征为明显的异步灌浆型。强势粒开始灌浆和达到最大灌浆速率的时间早,弱势粒在开花后相当长时间内生长处于停滞状态,待强势粒生长速率下降到十分微弱时才开始灌浆。弱势粒的起始生长势、灌浆速率和生长终值量等均小于强势粒;强势粒和籽粒充实度好的亚杂组合,籽粒中的淀粉和蛋白质含量多,可溶性糖的含量少,弱势粒和充实度差的组合,结果则相反;灌浆初期籽粒中的ATP含量和ADPG焦磷酸化酶活性,强势粒大于弱势粒,籽粒充实度好的组合大于籽粒充实度差的组合。对亚杂组合籽粒充实不良问题的原因进行了讨论。     

不同类型专用小麦叶、茎、粒可溶性糖变化与淀粉含量的关系

 比较了3种类型专用小麦（强筋小麦郑麦9023、中筋小麦温麦4号和弱筋小麦豫麦50）在籽粒灌浆过程中旗叶、倒一茎节、倒二三茎节、倒四五节茎节、叶鞘中可溶性总糖和蔗糖含量及籽粒中可溶性总糖、淀粉含量的变化。结果表明，在灌浆过程中，中筋小麦温麦4号和弱筋小麦豫麦50旗叶中可溶性总糖、蔗糖、SS和SPS活性均高于强筋小麦郑麦9023，温麦4号略高于豫麦50。SS和SPS活性峰值出现时间早于可溶性总糖和蔗糖。在花后12 d至成熟期间，豫麦50籽粒中可溶性总糖含量最高,温麦4号次之，郑麦9023最低；豫麦50淀粉含量显著高于温麦4号和郑麦9023，灌浆后期的ADPP活性也高于温麦4号和郑麦9023。相关分析表明，开花后18 d至成熟期茎中可溶性总糖含量与籽粒淀粉含量之间呈极显著负相关，而叶片中可溶性总糖、叶片中蔗糖、籽粒中可溶性总糖与籽粒淀粉积累速率呈显著或极显著正相关。茎鞘可溶性总糖含量对籽粒淀粉的贡献率存在基因型差异：豫麦50和郑麦9023以倒二、三节间最大，而温麦4号则以倒四、五节间最大。     

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.     

影响两系杂交稻结实期茎鞘贮藏碳水化合物转运的生理因素研究

选用三种类型两系杂交稻组合,研究灌浆结实期茎、鞘贮藏碳水化合物转运活性及其影响因素。结果表明：茎、鞘高含量可溶性糖是转运活跃的特征;淀粉酶活性高有利淀粉降解转运;分枝酶（ Ｑ 酶） 可能影响淀粉的降解和转运效率;蔗糖合成酶（ Ｓ Ｓ） 、蔗糖磷酸合成酶（ Ｓ Ｐ Ｓ） 对蔗糖含量和转运有影响。     

小麦种子萌发早期淀粉降解关键酶活性及基因表达量研究

为研究小麦种子萌发早期淀粉降解关键酶活性及其基因表达量变化,以山农17为试验材料,测定了不同温度条件下萌发的小麦种子中的淀粉、可溶性糖含量及相关酶(淀粉酶和淀粉磷酸化酶)活性,并采用实时荧光定量PCR技术测定各酶相关基因相对表达量。结果显示,不同温度条件下萌发的小麦种子,淀粉含量随萌发进程以不同的速率呈下降趋势,可溶性糖含量呈先下降后上升趋势,α-淀粉酶、淀粉磷酸化酶活性和呼吸速率整体呈上升趋势,以上各指标均在露白前后有明显的变化;β-淀粉酶呈现双峰变化趋势,且一直保持较高活性;α-淀粉酶和淀粉磷酸化酶基因的相对表达量均呈上升趋势,且与酶活性呈极显著相关。以上结果表明,在小麦种子萌发早期,温度能强烈影响萌发过程中淀粉降解关键酶基因的表达量;α-淀粉酶和淀粉磷酸化酶在种子置床初期即可被检测到活性,且受其编码基因的调控作用显著,在种子萌发过程中具有重要作用。     

Grain Sink Strength Related to Carbon Staying in the Leaves of Hybrid Wheat XN901

XN901 is a K-type three-line hybrid wheat with a high yield potential, and its leaves and stem remaining green during grain maturation, suggesting much assimilate stay in leaves and stem. The grain water content, grain volume, carbohydrate content, and enzyme activity of sucose metabolism in the grain, as well as source-sink relationship were studied in order to investigate the physiological reason of the assimilate remaining in leaves and stem at the late stage. The results showed that the hybrid grains had more water and soluble sugar, higher activities of acid invertase and sucrose synthase at the early stage that led to a faster expansion growth, greater grain volume and faster starch synthesis at the early to mid stage of grain development. Also it had a longer period for actively filling. As a result, the grain weight and yield of the hybrid were increased by 14 and 15% respectively compared to that of Shaan 229. Additionally, the biomass of XN901 was 41.7% more than that of control, but its harvest index was 9% lower than Shaan 229. However, its lower activity of sucrose synthase indicated a lower sink activity at the late stage, resulting in a slow rate of filling and starch synthesis. Also, the hybrid wheat XN901 had a large source-sink ratio. It is the main reason for much assimilate remaining in the straw at the late stage and lower harvest index. Strengthening the sink activity and raising the harvest index should be the key means of improving the yield of hybrid wheat.     

Changes in Activities of the Key Enzymes Related to Starch Synthesis in Rice Grains During Grain Filling and Their Relationships with the Filling Rate and Cooking Quality

With 10 rice cultivars (lines) as materials, the changes in activities of adenosine diphosphoglucose pyrophosphorylase (ADPGPase), starch synthase (SSase) and starch branching enzyme (Q-enzyme) in the grains during grain filling, and their relationships with the filling rate, gel consistency (GC), alkali spreading value (ASV) and amylose content (AC) were studied. The results showed that changes in activities of ADPGPase, SSase and Q-enzyme exhibited a single peak during grain filling, and the time of the activity peaks for the former two enzymes was earlier than that of the maximum grain-filling rate (Tmax), and the time reaching the peak for Q-enzyme was synchronous with Tmax. The activities at early grain filling stage, and the mean and maximum activities of each enzyme during grain filling period were positively and significantly or very significantly correlated with the mean and maximum grain filling rate and starch content (mg grain-1) in the grains.Activities of ADPGPase at all grain filling stages and those of Q-enzyme at the early and mid filling stages were not significantly correlated the cooking quality (GC, ASV and AC). SSase activities at the early filling stage were significantly and negatively correlated with GC and ASV, and positively correlated with AC. Activities of SSase at mid and late grain filling stages and Q-enzyme at the late filling stage were significantly and positively correlated with GC and ASV, and negatively correlated with AC. Spraying zeatin or abscisic acid at early grain filling stage could obviously regulate the activities of ADPGPase, SSase and Q-enzyme in the grains.     

不同类型小麦籽粒灌浆期碳水化合物代谢及相关酶活性研究

以强筋型小麦郑麦9023、中筋型小麦温麦4号和弱筋型小麦豫麦50为试验材料,在大田条件下研究了不同类型小麦籽粒灌浆期碳水化合物、淀粉及其组分含量以及相关酶活性的动态变化。结果表明,不同类型小麦籽粒灌浆期的蔗糖含量均随灌浆进行呈降低趋势,葡萄糖含量在灌浆前期亦呈逐渐降低趋势。郑麦9023以花后6 d籽粒果糖含量最高,而后逐渐降低;豫麦50和温麦4号籽粒的果糖含量亦在花后6 d达到峰值,之后迅速降低,至花后24 d时略有升高,而后又迅速降低。郑麦9023籽粒可溶性总糖含量的变化呈双峰曲线,峰值分别出现在花后6和18 d,且第1个峰值显著高于第2个;而豫麦50和温麦4号均呈单峰曲线,峰值均出现在花后12 d。随着灌浆的进行,不同类型小麦籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量均呈增加趋势,且豫麦50明显高于郑麦9023和温麦4号。不同类型小麦籽粒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)和可溶性淀粉合成酶(SSS)活性的变化均呈单峰曲线,3类小麦AGPP活性的峰值均出现在花后18 d,UGPP和SSS活性的峰值,温麦4号分别出现在花后12和18 d,豫麦50和郑麦9023则分别出现在花后18和12 d。