灌浆期高温对冬小麦叶源与粒库生理特征的影响

为研究灌浆期高温对冬小麦灌浆和产量的影响,以耐热型品种淮麦33和高温敏感型品种华成3366为材料,于灌浆期（花后14~20 d）进行高温处理,以田间自然温度生长的小麦为对照,研究高温对旗叶叶绿素含量、抗氧化酶活性、丙二醛（MDA）含量和糖含量以及籽粒淀粉含量和淀粉合成关键酶活性的影响,并对小麦粒重、产量等指标进行测定。结果表明,高温处理显著降低了淮麦33和华成3366旗叶的叶绿素含量,降幅分别为5.88%和9.86%;降低了两品种旗叶的抗氧化酶活性,提高了旗叶MDA、可溶性糖和蔗糖含量;高温处理也显著降低了两品种籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、结合态淀粉合成酶（GBSS）、可溶性淀粉合成酶（SSS）和淀粉分支酶（SBE）活性,并减少了支链淀粉和总淀粉含量,其中淮麦33和华成3366的籽粒总淀粉含量分别下降了5.63%和8.77%;高温处理主要降低了淮麦33小穗第3粒位的粒重及华成3366小穗第1、2和3粒位的粒重,2018-2019、2019-2020年度淮麦33和华成3366的产量分别下降了5.07%和16.33%、6.23%和8.90%。与高温敏感型品种华成3366相比,耐热型品种淮麦33受高温影响较小。综上所述,灌浆期高温处理显著降低旗叶叶绿素含量和抗氧化酶活性,影响叶片中碳水化合物的转运,导致淀粉合成关键酶活性、淀粉含量和产量降低。     

灌浆期高温对冬小麦淀粉粒发育的影响

为探讨灌浆期高温对小麦籽粒中淀粉粒发育的影响,选用新疆主栽的冬小麦品种新冬20号和新冬23号为试验材料,在籽粒灌浆期设2个昼夜温度水平(24/17℃,37/28℃),研究高温对小麦籽粒发育、淀粉粒表观特性、淀粉合成关键酶活性以及淀粉降解酶活性的影响。结果表明,花后灌浆期高温胁迫使两个参试小麦品种籽粒灌浆进程缩短、籽粒瘦瘪,粒重明显下降。高温胁迫影响了A-和B-型淀粉粒的发育进程,从花后14 d开始淀粉粒表面出现孔洞,成熟期B-型淀粉粒数量明显减少。两个参试小麦品种籽粒中淀粉合成关键酶活性对高温的耐受性不同,新冬23号受影响较大。高温处理下两个小麦品种的AGPase和SSS酶活性峰值出现时间提前,SS酶活性明显降低;灌浆后期籽粒α-淀粉酶活性明显增强。花后高温胁迫打破了小麦籽粒灌浆过程中淀粉合成酶和降解酶之间的平衡,α-淀粉酶活性增强导致淀粉粒表面出现孔洞,最终影响淀粉的品质。     

灌浆前期高温对小黑麦籽粒淀粉积累及其合成相关酶活性的影响

为探讨灌浆前期高温对六倍体小黑麦籽粒淀粉积累及其相关合成酶活性的影响,以4个春性小黑麦品种（系）为材料,在开花后5~14 d于田间搭建温棚进行高温胁迫,对其籽粒淀粉积累动态、淀粉合成相关酶活性进行了研究。结果表明,开花后5~14 d高温胁迫导致小黑麦千粒重和容重均显著下降,其中,千粒重下降5.95%~20.47%,容重下降3.33%~9.49%;籽粒中的总淀粉、支链淀粉与直链淀粉含量均显著降低,依次下降6.84%~17.97%、7.70%~24.60%及2.27%~7.17%,直/支链淀粉比有所升高,但差异不显著。在高温胁迫期间,小黑麦籽粒中与淀粉合成相关的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、淀粉分支酶（SBE）及淀粉去分支酶（DBE）活性均较对照有所上升,高温胁迫结束后,AGPP、SSS、DBE的活性均较对照有所下降。推测灌浆前期高温胁迫导致灌浆中后期小黑麦籽粒中淀粉合成相关酶活性的下降是籽粒中淀粉含量降低以及千粒重、容重下降的主要原因。     

高温与干旱互作对两种筋力小麦品种籽粒淀粉及其组分含量的影响

为了给小麦抗逆栽培提供参考依据,采用盆栽的试验方法,研究了花后高温、干旱及其互作对两种筋力小麦品种豫麦34(强筋)和豫麦50(弱筋)籽粒淀粉及其组分含量的影响.结果表明,高温胁迫均导致两品种籽粒直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量下降,但不同时期高温胁迫对两品种不同组分淀粉的影响表现不同:高温胁迫对豫麦34支链淀粉含量影响相对较大,且以灌浆前期降幅最大;豫麦50则以直链淀粉含量受灌浆前期高温胁迫的影响相对较大.干旱胁迫下两品种直链淀粉的含量均显著下降,但支链淀粉在不同时期干旱胁迫下表现出品种间的差异:灌浆前期干旱对两品种影响均不显著,中、后期显著降低豫麦50支链淀粉含量,而豫麦34的支链淀粉含量在灌浆后期干旱胁迫下有所升高.研究结果还表明,花后高温与干旱对小麦籽粒淀粉及组分的影响存在显著的互作效应,说明高温与干旱对淀粉品质的影响具有叠加效应和复杂性.     

灌浆期高温干旱胁迫对小麦籽粒淀粉积累的影响

为探讨花后高温和干旱逆境胁迫对小麦淀粉组分的影响,采用盆栽和人工气候室相结合的方式研究了灌浆期短暂高温、干旱及其复合胁迫对两个不同品质类型小麦品种籽粒总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量的影响。结果表明,小麦籽粒淀粉的积累量符合Logistic方程,但逆境胁迫会缩短籽粒淀粉积累持续时间,降低其积累速率,使其最终淀粉积累量减少。与对照相比,高温、干旱及其复合胁迫显著降低两个小麦品种籽粒的支链淀粉和总淀粉含量,直链淀粉含量受影响较小,淀粉的直/支比增加。高温、干旱及其复合胁迫下,洛麦24的千粒重分别较对照下降42.03%、21.95%和50.01%,产量分别较对照下降57.88%、40.75%和61.08%;郑麦366的千粒重分别较对照下降34.39%、7.64%和43.16%,产量分别较对照下降41.58%、30.97%和48.49%。综上所述,高温、干旱胁迫抑制支链淀粉积累是造成产量下降的重要原因;复合胁迫对小麦籽粒淀粉积累量的影响大于干旱或高温单独胁迫;高温胁迫的影响大于干旱;洛麦24较郑麦366对高温和干旱胁迫更敏感。     

灌浆期高温与干旱对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达的影响

灌浆期高温与干旱是影响小麦籽粒淀粉合成与积累的重要因素。为探讨灌浆期高温、干旱及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉合成及积累的影响机理,以郑麦366为试验材料,采用大田盆栽和人工气候室模拟高温相结合的方法,研究了灌浆期高温、干旱及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达特性及淀粉含量的影响。结果表明,灌浆期高温导致小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达高峰期提前,并不同程度抑制淀粉合成相关酶基因的表达;干旱胁迫不同程度提高了 AGPL1、 AGP1-a、 AGP1-b、GBSSI、SSI、SSIIc、SSIIIb、BEI、BEIIb、 ISA2、PHOH基因的表达量,降低其余被测基因表达量;高温和干旱复合胁迫与单因素胁迫对被测指标的影响不尽相同,表明两者对某些指标存在互作效应。高温与干旱均导致成熟期籽粒直链、支链和总淀粉含量下降。淀粉合成相关酶基因表达特性与淀粉积累密切相关。综上所述,高温与干旱改变了淀粉合成相关酶基因的表达,使淀粉积累受抑,导致小麦籽粒淀粉含量和产量下降。     

灌浆期不同时段高温对稻米淀粉理化特性的影响

【目的】研究灌浆期不同时段高温对稻米淀粉组成、结构和理化特性的影响,揭示高温对稻米淀粉理化特性影响的时段效应,阐明高温、结构和功能之间的关系。【方法】以耐热水稻品种黄华占和热敏感的9311近等位基因系为实验材料,利用人工气候箱设置高温[38℃(昼)/30℃(夜)]和对照[28℃(昼)/22℃(夜)],研究灌浆前期(齐穗期后1－15 d)和后期(齐穗期后16 d至成熟)高温对稻米的加工品质、外观品质、淀粉组成、支链淀粉链长分布、粒度分布、胶稠度、黏度特性、糊化特性、结晶特性和颗粒形态的影响。【结果】灌浆期高温使糙米率、精米率、整精米率显著下降,使垩白粒率和垩白度显著升高,导致加工品质和外观品质变差。灌浆期高温使总淀粉含量、直链淀粉含量、短支链淀粉含量、大淀粉粒占比、直/支链淀粉比显著下降,而中等支链淀粉含量、小中淀粉粒占比、糊化温度和糊化焓显著上升,黏度特性显著改变,结晶类型不变但结晶度显著改变,淀粉颗粒表面出现小孔,表面变得凹凸不平,导致淀粉颗粒更加碎片化和蒸煮食味品质变劣。灌浆期不同时段高温对稻米品质的影响不同,灌浆前期高温对稻米淀粉的影响大于灌浆后期,耐热品种受影响小于热敏感品种。灌浆前期高温处理下供试材料具有较高的消减值和较低的崩解值,黏度特性变差;灌浆后期高温处理下供试材料具有较低的消减值和较高的崩解值,黏度特性变好。【结论】灌浆前期高温对淀粉理化特性的影响最大,进而导致稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质变劣,灌浆后期高温提升了黏度特性。     

小麦干热风抗性鉴定及热胁迫相关基因TaHSPs的表达分析

为鉴定黄淮麦区小麦品种干热风抗性以及不同抗性品种热激蛋白(TaHSPs)基因的表达差异,以98个小麦品种为试验材料,于花后10~20d进行人工模拟干热风处理,通过测定小麦不同生长时期的叶绿素含量、收获后的千粒重与籽粒品质,评价不同品种干热风抗性;对筛选出的干热风抗性不同的品种在出苗15d进行热胁迫处理,通过荧光定量PCR测定热胁迫0~4.5h内TaHSPs基因表达量的变化。结果表明,干热风处理后,供试小麦品种旗叶的叶绿素含量均降低,高抗干热风品种降幅较小,热敏感型品种降幅较大;供试小麦品种的千粒重均降低。山农23号等3个品种达到高、中抗干热风等级,且抗性比较稳定,师栾02-1为热敏感型品种。干热风处理后籽粒蛋白质含量升高,总淀粉含量降低,抗干热风小麦品种总淀粉相对含量降幅较小。不同小麦品种幼苗在热胁迫0~4.5h期间,TaHSPs基因表达量均为抛物线趋势,抗干热风品种在热胁迫1h时TaHSP16.9基因表达上调幅度大于热敏感型品种。对于TaHSP17.8基因,抗干热风品种在热胁迫期间,上调表达反应时间均早于热敏感型品种;在热胁迫0.5h时,山农23号、周麦18与泰山9818三个抗干热风品种基因表达均上调至590倍以上,而师栾02-1与济南17号的上调幅度在300倍以下。对于TaHSP23.6基因,山农23号的上调表达峰值远高于其他品种。对于TaHSP26.6基因,热敏感型品种在热胁迫后期的上调倍数高于抗干热风品种,师栾02-1与济南17号两个热敏感型品种在热胁迫4.5h时上调幅度均在4 000倍以上,而抗干热风品种山农23号、周麦18与泰山9818上调幅度均在3 000倍以下。     

花后高温胁迫对春小麦籽粒淀粉合成的影响

为揭示高温胁迫对春小麦籽粒淀粉合成的影响机制,以宁春4号小麦为材料,分别于花后5、10、15和20 d进行高温（35 ℃±3 ℃）胁迫,利用实时荧光定量PCR法（qPCR）研究花后不同时期高温胁迫下小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达,并将基因表达量与对应籽粒淀粉合成酶活性进行相关性分析。结果表明,束缚态淀粉合成酶Ⅰ（GBSSⅠ）基因对高温不敏感,而腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）基因、淀粉分支酶（SBE）基因、可溶性淀粉合成酶（SSS）基因的表达均被高温胁迫抑制;被测的4种淀粉合成相关酶的活性均被高温协迫抑制。自然生长温度下,除GBSSⅠ酶外,SBE、AGPase和SSS酶活性与其对应基因的表达量极显著或显著正相关;高温胁迫使4种被测的淀粉合成相关酶活性与其对应基因表达量的相关性降低。高温胁迫通过抑制小麦籽粒淀粉合成相关酶基因的表达而影响对应酶活性,使小麦籽粒淀粉的积累发生改变;高温胁迫发生时间越早,对小麦籽粒淀粉积累影响越大。     

种植密度对两种穗型冬小麦品种籽粒糖含量和淀粉积累的影响

为探明不同种植密度对两种穗型冬小麦品种籽粒糖含量和淀粉积累的影响,于2004~2005年在大田试验条件下,分析了不同种植密度下多穗型品种豫麦49-198系和大穗型品种兰考矮早八灌浆期间籽粒蔗糖、可溶性糖含量和淀粉积累量的变化。结果表明,随着灌浆进程的推进,两种穗型冬小麦品种籽粒中蔗糖和可溶性糖含量均呈下降趋势,而淀粉含量则持续上升。不同种植密度对小麦品种籽粒糖含量变化和淀粉积累的影响存在差异:多穗型品种豫麦49-198系和大穗型品种兰考矮早八分别以225×104株/hm2和375×104株/hm2种植密度有利于蔗糖和可溶性糖的转化以及籽粒淀粉的积累,从而提高了千粒重;两种穗型品种千粒重变化与光合同化物及淀粉积累的变化趋势相吻合。因此,在生产实践中,应针对不同类型品种籽粒糖和淀粉积累特点确定适宜的种植密度,以达到提高产量的目的。     

高温胁迫对小麦蛋白质和淀粉品质影响的研究进展

灌浆期高温胁迫是导致小麦产量降低和品质变劣的主要生态因子之一,严重影响小麦生产的稳定性。本文综述了生育后期高温胁迫对小麦籽粒蛋白质数量和质量、淀粉含量和组成的影响以及导致品质变异的遗传、生理生化和分子生物学方面的最新研究进展。加深小麦品质变异分子机理的研究将有助于培育品质稳定的品种,提高对品质稳定性的控制能力。     

Effects of temperature increase,through spring sowing,on antioxidant power and health-beneficial substances of old and new wheat varieties

The effects of heat stress on the potentially health-beneficial compounds of two old durum wheat genotypes, Timilia and Cappelli and a more recent cultivar, Claudio, were analysed following sowing in winter and in spring. Grain profiling was performed for content of: resistant and not-resistant starch, carotenoids, tripeptide glutathione, GSH and glutathione disulfide, GSSG. Hydrophilic and lipophilic grain extracts were analysed for polyphenol content and antioxidant capacity using two in-vitro assays: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical quenching and Fremy's salt radical quenching. The antioxidant activities of hydrophilic and lipophilic extracts determined by the two tests were not related. ANOVA and multivariate discriminant analyses showed that genotypic effects had the most significant role in the determination of grain quality. Spring sowing increased the lipophilic/hydrophilic polyphenol ratio, across all of the genotypes. It also enhanced the content of resistant starch (+68%) for Claudio and GSH (+14%) for Timilia. In contrast, if sown in winter rather than spring, Cappelli accumulated more carotenoids (+8.6%) and Timilia accumulated more resistant starch (+81%). Spring sowing had a detrimental effect on yield, but a positive effect on 1000 kernel weight. Consequently, it may lead to a net accumulation of healthy substances and not a relative increase due to grain shrivelling.     

不同小麦品种籽粒淀粉合成酶基因的表达及其与淀粉积累的关系

为探寻不同专用类型小麦籽粒品质调控的途径,以不同专用类型小麦品种为材料,比较了其籽粒淀粉合成酶基因表达、淀粉合成酶活性以及淀粉积累速率动态特征,并分析了三者之间的相关性。结果表明,整个灌浆期间,籽粒淀粉合成酶基因（AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI）相对表达量、淀粉合成酶（AGPase、GBSS、SSS、SBE）活性及直、支链淀粉积累速率均表现为强筋小麦中优9507〉中筋小麦淮麦18〉弱筋小麦宁麦9号〉糯小麦Wx11。相关分析表明,AGPase1、SSSIII、SBEI基因的相对表达量最大值与AGPase、SSS、SBE活性峰值均呈极显著正相关;GBSSI基因相对表达量最大值与GBSS活性峰值相关不显著;4种淀粉合成酶基因相对表达量最大值均与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率峰值呈极显著正相关;4种淀粉合成酶活性与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关。     

Effects of inhibition of starch branching enzymes on starch ordered structure and component accumulation in developing kernels of rice

Three rice varieties, Te-qing (TQ), Wu-xiang 9915 (WX) and Guang-ling-xiang-nuo (GLXN) with different amylose contents, and their derived lines with inhibition of starch branching enzyme I and IIb (SBEI/IIb) (GLXN-, WX- and TQ-SBEI/IIb^–) were used to investigate and compare the starch ordered structure and component accumulation in developing kernels. The starches in developing kernels of TQ, WX and GLXN all showed a typical A-type crystallinity and had similar short-range ordered structure, but their relative crystallinities gradually decreased in TQ and WX and had no significant change in GLXN with kernel development. For wild-type rices, starch components gradually increased in developing kernels. With inhibition of SBEI/IIb, the accumulation of amylose and amylopectin long branch-chains in kernels was slightly affected, but amylopectin short branch-chains seriously decreased, resulting in a significantly lower dry weight and starch content in kernel. The B-type crystallinity in developing starch gradually accumulated with kernel development of TQ-, Wx- and GLXN-SBEI/IIb^– lines. The inhibition of SBEI/IIb decreased the relative crystallinity but increased the short-range ordered structure of starches. The effects of inhibition of SBEI/IIb on starch ordered structure and component accumulation mainly appeared after 10 days after flowering, and were the most conspicuous for indica rice TQ. Though the inhibition of SBEI/IIb influenced the ordered structure and component accumulation of starch, the starch content and components in developing kernels all showed significantly positive correlations with kernel dry weight.     

Blue Maize: Morphology and Starch Synthase Characterization of Starch Granule

The use of pigmented maize varieties has increased due to their high anthocyanins content, but very few studies are reported about the starch properties of these grains. The aim of this work was to isolate the starch granules from pigmented blue maize and carry out the morphological, physicochemical, and biochemical characterization studies. The proximate composition of starch granules showed high protein contents, after purification, the blue maize starch presented lower protein amount than starch from white maize (control). Although the purity of starch granules was increased, the damaged starch (determined for the Maltase cross absence) was also increased. Scanning electron microscopy showed the presence of some pores and channels in the blue maize starch. The electrophoretic protein profiles showed differences in the bands that correspond to the enzymes involved in the starch biosynthesis; these differences could explain the variation in morphological characteristics of blue maize starches against starch from white maize.     

种植密度对不同小麦品种籽粒淀粉含量及其特性的影响

为探明种植密度对小麦籽粒淀粉含量与品质的影响,以2个强筋小麦品种（郑麦158和郑麦366）和2个中筋小麦品种（平安518和鑫华麦818）为材料,分别在3个种植密度（D225：225×10株·hm^-2;D375：375×10株·hm^-2;D525：525×10株·hm^-2基本苗）条件下,研究种植密度对小麦籽粒淀粉含量及其特性的影响。结果表明,随着种植密度的增加,小麦籽粒总淀粉、支链淀粉含量及支直比呈下降趋势,直链淀粉含量呈上升趋势;淀粉峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、反弹值均呈上升的趋势,以D525处理下数值最高,且与D225处理间差异达显著水平;稀懈值则呈下降趋势,在低密度处理下表现最高。淀粉冻融析水率均在D225密度下最低,不同品种之间以鑫华麦818析水率最低。随着种植密度的增加,大淀粉粒体积、表面积和数目分布百分比升高,而小淀粉粒体积分布百分比降低。淀粉晶体特征不受种植密度的影响,呈典型的A型特征,相对结晶度则随着种植密度增加呈下降趋势。以上结果说明,适宜的种植密度能显著改善小麦淀粉组分和特性。     

西藏冬青稞胚乳淀粉粒发育特征研究

为了解青稞胚乳淀粉及淀粉粒形成与生长特征,以西藏育成青稞品种冬青8号为材料,对籽粒发育过程中胚乳灌浆速度、淀粉积累量及淀粉粒的产生、二维面积、粒径变化进行了分析。结果表明,胚乳发育过程中,干物质和淀粉积累量呈S型曲线,两者呈正相关。花后5d,青稞胚乳中可零星见到粒径和二维面积较小的A型小淀粉粒;花后10~15d,A型小淀粉粒数量显著增大,但粒径和二维面积增加较慢;花后20d,B型小淀粉粒可能已经形成,与A型小淀粉粒组成一个复合群体;花后25d,形成了粒径10μm的A型淀粉粒、粒径5~10μm的B型淀粉粒和粒径5μm的C型淀粉粒;花后30~55d,不同粒径的淀粉粒数量和二维面积逐渐增加,其中,C型淀粉粒数量不断增加直至籽粒成熟。青稞成熟籽粒胚乳中,淀粉粒的粒径为1.45~44.76μm,二维面积为3.56~1 750.8μm2;A型淀粉粒形状为近圆形,表面光滑,个别表面附着有C型淀粉粒,B型淀粉粒形状有近圆形、椭圆形多种类型,C型淀粉粒形状比B型淀粉粒的变异更大。     

氮素对弱筋小麦宁麦9号淀粉形成的调节效应

为了给弱筋小麦保优栽培提供理论依据,选用长江中下游主推的优质弱筋小麦品种宁麦9号作为试验材料,研究氮素对弱筋小麦籽粒淀粉形成的调节效应。结果表明,氮肥运筹比例相同,减少施氮量,支链淀粉、总淀粉含量增加;施氮量相同,氮肥前移,支链淀粉、总淀粉含量增加;氮肥后移对直链淀粉含量的影响随施氮量的不同而不同。低施氮量下,随氮肥后移,直链淀粉含量呈上升趋势;高施氮量下则相反。因此弱筋小麦栽培应降低总氮肥施用量,控制中后期施氮量并使氮肥前移。强、弱势粒淀粉含量差异显著,强势粒淀粉积累量高于弱势粒。不同处理间淀粉粒形态结构存在差异。