垄沟集雨覆盖对旱作马铃薯块茎淀粉颗粒形态、颗粒分布及糊化特性的影响

为探讨垄沟集雨覆盖栽培对旱作马铃薯块茎形成过程中淀粉颗粒形态、颗粒分布及糊化特性的影响,以马铃薯栽培品种青薯9号为材料,设置全膜双垄(M2)和地膜垄作(M1)覆盖栽培模式,以露地平播为对照(MO),采用扫描电镜、激光粒度仪、粘度分析仪,测定马铃薯块茎形成过程中淀粉的颗粒形态、分布及糊化特性指标.结果表明,从块茎发育全程...     

黑膜覆盖对旱地马铃薯块茎淀粉积累和关键酶活性的影响

为探明宁南半干旱雨养农业区马铃薯块茎中淀粉和关键酶活性对黑色地覆盖膜的响应机理,在2016年和2017年以宁南山区马铃薯主栽品种青薯9号为材料,通过两年大田试验,研究了黑膜覆盖(BF)、白膜覆盖(WF)和不覆膜(NF)对马铃薯块茎中淀粉及其组分积累、淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明,与WF和NF相比,BF的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量分别增加11.37%~35.68%、8.56%~27.05%、8.33%~27.60%,淀粉积累速率提高13.80%~37.90%;BF、WF、NF条件下块茎ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、UDPG焦磷酸化酶(UGPase)、淀粉分支酶(SBE)、可溶性淀粉合酶(SSS)、束缚态淀粉合酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化,BF的淀粉合成关键酶活性明显高于WF和NF。与WF和NF相比,BF的AGPase活性分别增加12.81%和40.24%;UGPase活性分别增加15.34%和36.52%、SBE活性分别增加16.64%和44.17%、SSS活性分别增加13.69%和34.76%、GBSS活性分别增加15.75%和45.44%。BF产量较WF和NF分别提高14.54%和57.23%。相关分析表明,马铃薯块茎中直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量与AGPase、UGPase、SBE、SSS、GBSS活性在多数测定时期呈正相关(P<0.01)。因此,在干旱半干旱地区采用黑色地膜覆盖栽培能够通过影响淀粉合成关键酶,进而提高马铃薯块茎中的淀粉及其组分含量,最终影响马铃薯的产量。     

不同类型玉米籽粒淀粉积累、相关酶活及基因表达差异分析

为探究不同类型玉米淀粉形成机理,对普通玉米、甜玉米、糯玉米淀粉积累、相关酶活及基因表达进行测定,分析不同类型玉米淀粉积累、相关酶活及基因表达之间的差异及相互关系。结果表明,不同类型玉米总淀粉和直链淀粉百分含量为:普通玉米>糯玉米>甜玉米,支链淀粉百分含量为:糯玉米>普通玉米>甜玉米,灌浆期间总淀粉和直链淀粉含量3个玉米类型间差异显著;灌浆期间,普通玉米各淀粉合成相关酶活性最高,甜玉米淀粉合成相关酶活性最低,糯玉米则介于普通玉米和甜玉米之间,但其GBSS酶活性很小。灌浆期间3个类型玉米除GBSS酶活性差异不显著外,其他淀粉合成相关酶活性差异显著;普通玉米淀粉合成相关基因表达量总体均高于甜玉米和糯玉米,甜玉米和糯玉米相关突变基因仍存在表达。表明不同类型玉米淀粉含量和组成上差异明显;普通玉米淀粉的形成需要淀粉合成相关酶相互作用,淀粉合成相关酶活性的缺失会改变淀粉组成;不同类型玉米淀粉合成相关基因表达差异显著,但都存在转录活性。对普通玉米进行相关性分析同时发现,淀粉的合成不仅受到转录调控,还受到转录后调控,淀粉的合成是淀粉合成各酶之间相互协调的结果。     

施钾对夏玉米子粒发育过程中糖代谢相关酶活性的影响

选用高淀粉玉米品种费玉3号及低淀粉玉米品种豫玉22为材料,研究了钾肥不同用量对玉米开花后子粒淀粉积累、淀粉合成关键酶活性的影响;分析不同处理对直、支链淀粉含量的影响以及淀粉合成关键酶活性与直、支链淀粉积累的关系。结果表明,施K2O 225kg/hm2的处理显著比不施钾肥处理提高了两品种子粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPG-PPase）的活性与尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 （UDPG-PPase）,显著提高了费玉3号子粒中可溶性淀粉合成酶（SSS） 的活性;施钾降低了豫玉22子粒SSS、束缚态淀粉合成酶（GBSS）的活性。施K2O 225kg/hm2提高了两品种穗位叶蔗糖含量和蔗糖合成能力,促进了子粒淀粉的合成;显著提高子粒直链、支链及总淀粉含量及积累速率,收获时总淀粉含量分别提高13.6%和8.2%,施钾更容易提高费玉3号子粒淀粉含量。中、高量钾提高了高淀粉玉米费玉3号子粒可溶性糖含量,有利于淀粉的合成;而对低淀粉玉米豫玉22子粒可溶性糖含量没有显著影响。除可溶性糖含量外,品种与施钾的交互作用对以上各指标的影响均达到显著性水平。     

施氮量对宁夏旱区马铃薯块茎淀粉形成和产量的影响

为探索不同施氮量对宁夏旱区马铃薯块茎淀粉形成和产量的影响机理,分别于2017年(平水年)和2019年(丰水年)在宁夏南部山区开展大田试验,以马铃薯栽培品种青薯9号为材料,采用单因素随机区组试验设计,以不施氮肥(N0)为对照,研究施纯氮量75(N1)、150(N2)、225 kg·hm^-2(N3)对马铃薯淀粉含量、淀粉形成关键酶及产量的影响。结果表明,随着施氮量的增加,总淀粉和支链淀粉含量呈先上升后下降的趋势,以N2最高,分别较N0显著提高21.23、26.42个百分点(2017年)和19.74、24.93个百分点(2019年);而直链淀粉含量随着施氮量的增加而增加,在N3达到最高,比N0增加1.59个百分点(2017年)、1.78个百分点(2019年)。腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)和淀粉分支酶(SBE)均以N2最高,分别较N0增加了57.38%、36.83%(2017年)和67.19%、29.01%(2019年);而可溶性淀粉合酶(SSS)和束缚态淀粉合酶(GBSS)活性则以N3最高,分别较N0增加33.90%、49.51%(2017年)和46.02%、51.00%(2019年)。相关、通径分析结果表明,淀粉含量与淀粉合成关键酶均呈正相关,AGPP、SSS、GBSS在淀粉合成过程中的直接贡献较大;与N0相比,N1~N3在2017年和2019年的产量分别增加了10.72%~21.02%和8.40%~16.30%,以N2的产量最优;综合产量回归曲线分析可知,达到最高产量的最佳施氮量为150~184(2017年)、150~196 kg·hm^-2(2019年)。因此,建议宁夏旱区马铃薯施氮量为150~200 kg·hm^-2,该条件能有效提高淀粉形成关键酶活性,加快淀粉形成和积累,促进马铃薯产量增加,从而提高当地农民的经济收益。     

全膜垄作栽培对马铃薯产量及土壤水分利用效率的影响

研究了垄作栽培模式对土壤水分利用效率及马铃薯产量的影响。结果表明,马铃薯全膜双垄垄播栽培商品薯率高、结薯数多,折合产量35 606.1 kg/hm2,较露地垄作增产7 310.6 kg/hm2,增产率25.8%。建议在庄浪县大面积推广马铃薯黑色全膜双垄垄播栽培技术。     

叶面喷施硫酸锌对马铃薯淀粉合成和积累的影响

"克新13号"马铃薯品种用不同浓度的硫酸锌叶面喷施后,测定叶片与块茎中淀粉、蔗糖和还原糖含量以及相关酶活性。结果表明,适量硫酸锌(2~4 g.L-1)叶面喷施处理后马铃薯叶中蔗糖磷酸合成酶、蔗糖转化酶以及块茎蔗糖转化酶和蔗糖合成酶活性均提高,促进马铃薯叶和块茎中的蔗糖、还原糖的合成,块茎中淀粉合成和积累提高。     

小麦籽粒胚乳淀粉合成酶基因表达及酶活性分析

为研究小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与酶活性的特征,选用4个淀粉含量差异较大的普通六倍体小麦新春24、E28（高淀粉含量组）和宁春16、安农9912（低淀粉含量组）为试验材料,采用实时荧光定量RT-PCR ,对灌浆期籽粒淀粉合成酶相关基因的表达进行研究,并对其表达量与相应酶活性的相关性做了分析。结果表明,束缚态淀粉合成酶基因(GBSS)、可溶性淀粉合成酶基因(SSS)、淀粉分支酶基因( SBE)、淀粉去分支酶（DBE）基因均呈单峰曲线变化。利用实时荧光定量PCR技术检测9个基因在不同淀粉含量的4个供试品种花后不同时期的相对表达量,结果表明,花后6d这些基因开始表达,在灌浆的中期（花后12~18d不等）有表达的小高峰,但在不同时期,2个高淀粉含量的品种中各种酶活性及其酶基因的相对表达量均比2个低淀粉含量的品种相对较高;这些基因表达谱与酶活性相关分析显示, 除GBSS外其他几种淀粉合成酶基因均与相应酶活性呈显著或极显著正相关,而且GBSS酶活性到达峰值时间稍迟于DBE、SSS、SBE等酶,说明DBE、SSS、SBE基因可能主要通过转录水平来控制籽粒淀粉的合成,而GBSS基因可能主要通过转录后水平来控制籽粒淀粉的合成。     

全覆膜垄作种植对旱作马铃薯生长和土壤特性的影响

针对内蒙古长城沿线丘陵区土壤保水保肥性差,春旱严重及马铃薯产量和降雨利用率低的问题,采用地膜覆盖和垄作种植相结合的技术手段,通过连续2年的田间试验,研究了露地平作(CK)、全膜垄作(全膜双垄垄上播(A1)、全膜单垄垄上播(A2)、全膜单垄垄上微沟播(A3))和全覆膜平作(A4)5种栽培方式对旱作农田土壤酶活性与相应土层土壤含水量、温度、pH及马铃薯生长的影响。结果表明:整个生育期内,全覆膜和垄作提高了土壤增温保墒能力,A1、A2、A3和A4处理,与CK相比,土壤含水量分别提高了32.76%,23.60%,42.92%,17.58%,土壤温度分别提高11.51%,9.41%,6.87%,4.83%,同时显著降低0—20cm土层土壤pH,提高了相应土层土壤过氧化氢酶和脲酶活性,进而增加芽鲜重、根鲜重和芽粗,提高了根系活力,降低了丙二醛含量。与CK相比,产量分别提高48.62%,34.22%,52.85%,21.70%,显著增加了降雨利用率和肥料偏生产力。可见,全膜垄作种植可改善土壤质量,提高作物产量和降雨利用率,且以A1和A3效果最优,更适合作为内蒙古长城沿线丘陵区节水高产栽培模式。     

梯田马铃薯覆盖栽培模式试验初报

在甘肃省庄浪县山地梯田试验了马铃薯不同覆盖栽培模式。结果表明,通用全膜垄上播种栽培模式马铃薯生育期适中,商品率高,经济性状好;该模式下,折合产量最高,为47 824.1 kg/hm2,较露地栽培增产 9 305.6 kg/hm2,增产率24.16%。全膜垄作侧播折合产量44 444.4 kg/hm2,较露地栽培增产5 925.9 kg/hm2,增产率15.38%;全膜微垄垄播折合产量42 824.1 kg/hm2,较露地栽培增产11.18%。通用全膜垄上播种较当地主栽模式全膜垄作侧播产量增幅较大,全膜微垄垄播较全膜垄作侧播略有减产。     

CO2浓度增高对水稻籽粒淀粉代谢相关酶活性的影响

以高产优质粳稻松粳9号和稻花香2号为材料,利用开放式空气CO₂浓度富集系统（FACE）实验平台,研究CO₂浓度增高对水稻籽粒淀粉代谢相关酶活性的影响。试验设正常大气CO₂浓度（400±40μmol·mol-1）和高CO₂浓度（600±60μmol·mol-1）,测定开花后两个水稻品种籽粒中ADPG焦磷酸化酶、淀粉合成酶和淀粉分支酶活性的变化。结果表明,CO₂浓度增高对不同灌浆进程中酶活性的影响程度有显著差异,对乳熟期之后ADPG焦磷酸化酶、可溶性和颗粒型淀粉合成酶活性的表达均有较明显的促进作用,仅阻碍了乳熟期籽粒中淀粉分支酶活性的表达;淀粉代谢相关酶活性对CO₂浓度增高的响应因品种而异,松粳9号籽粒中ADPG焦磷酸化酶活性受CO₂浓度增高的影响较大,而稻花香2号淀粉合成酶活性受其影响更大。说明随着灌浆进程的推进,CO₂浓度增高对淀粉生物合成途径中关键酶活性表达的影响程度存在明显的时段特征,且不同品种的响应程度有显著差异,总体来看,CO2浓度增高可在一定程度上促进淀粉代谢相关酶活性的表达。     

覆盖方式对旱地马铃薯阶段耗水量特征和产量的影响

为明确不同覆盖方式对旱地马铃薯田土壤耗水、耗水规律、水分利用效率、产量及产量形成的影响,在陇中半干旱农区设置了玉米秸秆带状双行覆盖(SSM2)、玉米秸秆带状单行覆盖(SSM1)、玉米秸秆全覆盖(SFM)、地膜春覆盖(PMS)和地膜秋覆盖(PMA)5种覆盖方式,以传统露地平作为对照(CK)。结果表明:2年试验中,玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理土壤贮水消耗量较CK分别增加13.5,14.8 mm。玉米秸秆带状覆盖能显著提高降水对马铃薯耗水贡献率,不同降雨年型内均以SSM2处理贡献率最高,2年分别为95.6%和94.3%。于CK相比,覆盖处理均降低了生育前期(播种-块茎形成期)耗水量,地膜覆盖显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,玉米秸秆带状覆盖显著增加了生育后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量。玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别能使马铃薯干薯产量增加27.9%和24.2%,干薯水分利用效率提高23.1%和19.3%。综上可知,玉米秸秆带状覆盖处理能显著增加马铃薯生育时期内农田土壤贮水消耗量,并改善马铃薯生育前期和生育后期耗水,减少旱地马铃薯农田无效耗水,能显著提高马铃薯干薯产量和水分利用效率。     

施氮对块茎形成期高温胁迫后马铃薯块茎产量、淀粉含量和相关酶代谢活性的影响

为了明确不同施氮量对高温胁迫后马铃薯块茎淀粉合成酶、淀粉含量及产量的影响,本研究于2019-2020年在宁南山区海原县进行田间试验.供试品种为青薯9号,通过搭建高温棚构建高温环境,设2个温度处理(T1:块茎形成初期高温胁迫,T2:自然温度),4个氮肥水平(不施氮N0:0 kg·hm-2,低氮水平N1:75 kg·hm-...     

有机无机肥料及抽穗期气温升高对水稻籽粒淀粉合成相关酶活性及淀粉品质形成的影响

为探讨不同肥料处理下抽穗期高温胁迫对水稻籽粒淀粉酶活性及淀粉品质形成的影响,本试验以优质食味水稻南粳9108为材料,设置施用有机肥(OF)和常规化肥(CF)处理,于抽穗期进行常温(NT)、+2℃(较常温增加2℃,MT)和+5℃(较常温增加5℃,HT)处理,对籽粒淀粉合成特性进行研究。结果表明,抽穗期温度升高降低了蔗糖合成酶(SS)、淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)的活性,提高了蔗糖磷酸合成酶(SPS)和焦磷酸化酶(AGP)的活性。蔗糖含量、淀粉平均粒径、热焓值与峰值温度均表现为HT>MT>NT;淀粉含量、直链淀粉含量与黏度值则随着温度升高而下降。在肥料处理方面,各淀粉相关酶活性均表现为OF>CF,且在OF处理下有较好的淀粉品质。综上所述,温度升高通过抑制淀粉合成,加速了形成淀粉原料的积累,进而导致籽粒中蔗糖含量升高;有机肥处理能促进蔗糖合成并提高淀粉合成相关酶活性。从气候变暖应对措施方面,可选择有机肥替代化肥调控淀粉相关酶活性,进一步改善淀粉品质。本研究结果为减少高温对水稻的危害与提高淀粉品质提供了技术参考。     

微垄覆膜沟播对阴山丘陵地区旱作马铃薯土壤水分及产量的影响

阴山丘陵地区土壤水分状况是限制该地区马铃薯发展的主要因素,如何对天然降雨进行高效、永续利用,提高马铃薯对自然降水的利用率,是该地区马铃薯生产发展的战略考虑。本研究提出了微垄覆膜沟播的种植模式,结果表明:(1)微垄覆膜沟播种植模式明显提高土壤0~60 cm土层贮水量,在马铃薯需水关键时期,出苗后35 d和55 d,微垄覆膜沟播土壤贮水量分别比平作覆膜和露地平作提高25.68%、14.26%和28.92%、18.47%。(2)微垄覆膜沟播种植模式可明显提高马铃薯产量及对降雨的利用效率。(3)微垄覆膜沟播种植模式下的马铃薯每公顷吸收的水分数量比平作覆膜和露地平作分别高25.70%和33.52%。因此,微垄覆膜沟播种植模式可以明显提高马铃薯产量及对自然降水的利用效率,可作为发展内蒙古阴山丘陵地区旱作马铃薯的有效途径。     

Starch deposition in storage organs and the importance of nutrients and external factors

Starch is an important agricultural product deposited in vegetative and reproductive storage organs (sinks) of various crop species. Starch yield may in some cases be limited by photosynthesis, i.e. source-limited. This is particularly true for starch synthesized in potato tubers. Here, the physiological sink is characterized by a symplastic phloem unloading path. In reproductive storage tissues (seeds), however, photosynthates must pass the apoplast on their path from phloem unloading to the storage cell. In cereal grains, phloem unloading of sucrose and poslunloading processes rather than photosynthesis may thus control starch synthesis (sink-limited). Various limiting steps along the path of photosynthate movement from the phloem to the storage cells are considered. The primary organic carbon for starch synthesis is sucrose. Sucrose delivered to the storage cell is metabolized to UDPglucose and fructose by means of sucrose synthase activity. Concerning sucrose breakdown the role of cell-wall bound invertase is not well defined. Competition for UDPglucose consumed for growth or storage may be a crucial process in photosynthate partitioning. High starch yields of crops require an undisturbed growth of the sink organ and an optimal filling of sink amyloplasts with starch. The most important form of organic carbon imported into amyloplasts of storage organs (cereal grain and potato tuber) and used for starch synthesis is glucose 1-phosphate. It is still to be clarified whether the rate of glucose 1-phosphate absorption has a direct impact on starch yield. In cereals, the total amount of starch accumulated depends significantly on the duration of grain filling. Ample nutrient and water supply at the post-anthesis stage prolongs the period of grain filling and hence favours starch production. High temperature reduces the activity of soluble starch synthase with negative consequences for starch accumulation. The biochemical and physiological implications of these stress factors are discussed. Recently, successful transgenic manipulations of starch synthesis in crop plants have increased starch yield.