灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响

 利用人工气候箱 ,设高温 (日均温度 32℃ )和适温 (日均温度 2 2℃ ) 2个温度处理 ,研究了 2个早籼水稻品种在不同温度处理下籽粒灌浆过程中的蔗糖与淀粉含量、直链淀粉占总淀粉的比率及蔗糖合成酶 (SS)、ADPG焦磷酸化酶 (ADPG PPase)、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)、淀粉去分支酶 (DBE)的活性变化动态及其温度处理间的差异。研究结果表明 ,在籽粒灌浆初期 ,高温处理下籽粒中的蔗糖含量、淀粉含量及SS、ADPG PPase、SSS、SBE和DBE的活性均不同程度地高于适温处理 ,而在灌浆中后期 ,不同温度下籽粒中有关酶的活性变化与蔗糖含量、淀粉含量间的关系相对较为复杂 ;水稻籽粒灌浆过程中不同温度下籽粒中的SS、SSS活性差异与其淀粉积累过程的变化特征基本吻合 ,且对温度影响的反应较ADPG PPase敏感 ,可能是温度对籽粒中的淀粉合成代谢过程产生调控的重要位点 ;温度对水稻籽粒中直链淀粉占总淀粉比率的影响极为明显 ,高温处理使籽粒中直链淀粉占总淀粉比率降低 ,且不同温度处理间的差异在水稻灌浆的初期已开始显现 ,其原因可能与高温处理下相对较低的GBSS活性有关。 6种酶相比 ,不同温度处理下籽粒中的直链淀粉占总淀粉比率间差异与GBSS活性变化之间的关系最为密切     

高温胁迫对小麦籽粒品质的影响

以春小麦品种Seri82和Siete Cerros双亲及其17个重组近交系为试材,利用大棚升温处理(模拟灌浆期的高温胁迫环境)和第2播期(模拟全生育期的高温胁迫环境)2个高温环境条件,研究了高温胁迫对小麦籽粒品质的影响.结果表明,高温胁迫提高蛋白质和湿面筋含量;小麦籽粒灌浆后期高温胁迫提高多数基因型的淀粉粘度参数,而全生育期高温胁迫降低这些参数;灌浆期高温胁迫对糊化温度影响较小,全生育期高温胁迫提高糊化温度.     

灌浆初期高温胁迫对水稻籽粒活性氧积累及产量形成的影响

【目的】研究灌浆初期高温胁迫对水稻籽粒活性氧积累及产量形成的影响,为耐热水稻种质资源的筛选和鉴定提供理论依据。【方法】以长江中下游地区普遍推广种植的8个水稻品种为材料,在灌浆初期进行高温胁迫（38 ℃/32 ℃,昼/夜）,研究各水稻品种在灌浆初期高温胁迫下的ROS含量、抗氧化酶活性、淀粉合成相关酶活性、产量及其构成要素以及稻米品质的差异。【结果】与对照相比,灌浆初期高温胁迫导致水稻籽粒O^-₂·和H₂O₂含量及抗氧化酶活性显著增加。在不同水稻品种中,淀粉合成相关酶活性对灌浆初期高温胁迫的响应具有差异性。高温胁迫下,产量损失较大水稻品种的O^-₂·和H₂O₂含量增幅较大,淀粉合成酶活性受高温胁迫影响也较大。灌浆初期高温胁迫导致水稻结实率、千粒质量、收获指数和产量显著下降,其中黄华占和湘两优900的产量损失较小,在灌浆初期的耐热性较强;粤王丝苗、泰优390和湘两优2号的产量损失较大,在灌浆初期的耐热性弱。灌浆初期高温胁迫导致糙米率、精米率和淀粉含量显著下降,垩白粒率和垩白度增加。高温胁迫下,产量损失较大水稻品种的淀粉含量下降幅度较大,稻米品质受高温胁迫影响也较大。在高温胁迫下,水稻产量与ROS含量显著负相关,而与抗氧化酶活性显著正相关。产量、籽粒加工指标、淀粉含量和淀粉合成酶活性的抗逆系数与ROS含量的抗逆系数显著负相关,而与抗氧化酶活性的抗逆系数显著正相关。【结论】灌浆初期高温胁迫导致水稻籽粒ROS过量积累是降低淀粉合成酶活性和淀粉含量,进而导致产量和稻米外观加工品质下降的重要因素。ROS的增加量可作为灌浆初期水稻耐热性评价的参考指标。     

不同施氮时期对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.     

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。     

高温对早籼稻花后籽粒氮代谢关键酶活性及蛋白质含量的影响

为探讨高温对不同早籼稻品种(食用稻株两优611和饲用稻湘早籼24号)开花后籽粒中氮代谢关键酶活性及蛋白质含量的影响,利用人工气候室在籽粒灌浆成熟期进行高温(昼/夜温度为34℃/29℃)和适温(昼/夜温度为25℃/22℃)处理,光照13 h/d,对2个早籼稻品种灌浆成熟期籽粒重、籽粒中蛋白质含量及谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性的变化进行了研究。结果表明,供试2个早籼稻品种花后在高温下籽粒增重快,增重持续时间短,成熟后粒重较适温处理低;蛋白质含量较适温处理高;灌浆过程中GS和GOGAT活性先升后降,均在开花后10 d出现峰值。适温下籽粒增重慢,持续时间长,粒重高于高温处理;花后GS和GOGAT活性呈缓慢下降趋势。花后高温对籽粒蛋白质含量的影响因不同品种而异,高温条件下湘早籼24号花后25 d籽粒中蛋白质含量比适温条件下增加4.45 mg/g,株两优611增加2.23 mg/g。以上结果说明,灌浆成熟期高温有利于提高早籼稻尤其是饲用早籼稻籽粒氮代谢关键酶活性及蛋白质含量。在生产中选择适宜的播种期,使籽粒灌浆成熟期处于适宜高温度条件下,有利于提高早籼稻稻米蛋白质含量。     

籽粒建成期高温胁迫持续时间对糯玉米籽粒产量和淀粉品质的影响

【目的】阐明籽粒建成期高温胁迫持续时间对糯玉米籽粒产量和淀粉品质的影响,为糯玉米品质调优提供支持。【方法】以苏玉糯5号和渝糯7号为材料,人工辅助授粉后利用智能温室进行高温(35℃)胁迫处理,胁迫时间分别为花后1—5 d、1—10 d和1—15 d(DAP),研究其对糯玉米籽粒产量,籽粒淀粉和蛋白质含量,淀粉理化指标(粒度大小和分布、链长分布、晶体结构、糊化特性、热力学特性)的影响。【结果】籽粒建成期高温胁迫显著减少每穗粒数和降低籽粒粒重,进而导致产量损失。与对照相比,1—5、1—10、1—15 DAP高温胁迫下籽粒产量分别降低39.3%、47.4%和50.9%。高温胁迫使籽粒中蛋白质含量升高,淀粉含量降低。高温胁迫增加了淀粉粒平均粒径,且增幅随高温胁迫持续时间延长而逐渐降低。不同处理下淀粉最大吸收波长、晶体结构和回复值均呈典型的糯性特征。高温胁迫增加了淀粉中长链比例,且其在1—10 DAP高温胁迫下苏玉糯5号最高,渝糯7号最低。结晶度对高温胁迫持续时间的响应品种间、年度间有显著差异。1—10 DAP高温胁迫对糊化特征值无显著影响,1—5和1—15 DAP高温胁迫下峰值黏度、崩解值、谷值黏度、终值黏度和糊化温度显著增加,且峰值黏度、崩解值、谷值黏度增幅以1—15 DAP高温胁迫下较大。与对照相比,高温胁迫使热焓值降低,胶凝温度、回生热焓值和回生值升高。热焓值在1—5 DAP高温胁迫下最低,胶凝温度在1—5 DAP高温胁迫下最高,回生值在不同高温胁迫持续时间下无显著差异。【结论】籽粒产量在籽粒建成期高温胁迫下显著降低,降幅随胁迫持续时间延长逐渐增大。高温胁迫增加了籽粒蛋白含量、抑制了淀粉积累。高温胁迫通过增加淀粉平均粒径和淀粉中长链比例来影响淀粉糊化和热力学特性,1—15 DAP高温胁迫下淀粉峰值黏度和崩解值最高,回复值最低;1—10和1—15 DAP高温胁迫处理下的胶凝温度低于1—5 DAP,但回生值不同高温胁迫处理下无显著差异,但均高于对照。     

施氮时期对花后高温胁迫下春小麦淀粉形成的影响

【目的】春小麦灌浆期频繁遭受高温胁迫,导致小麦产量降低、品质变劣。研究缓减高温危害的栽培措施,对春小麦高产稳产优质具有重要意义。【方法】本研究采用裂区试验设计,以宁夏灌区主栽品种宁春4号为供试材料,研究定氮条件下不同追肥时期对高温胁迫下春小麦淀粉形成的影响。【结果】高温胁迫导致籽粒中总淀粉含量和淀粉关键酶活性下降,而拔节期、孕穗期追施氮肥可以缓减高温危害。孕穗期处理下,高温与常温相较总淀粉含量减少7.18%。在常温条件下,孕穗期较分蘖期追施氮肥,总淀粉含量、ADPG-PPase、SBE、SSS分别增加24.6%、32.2%、39.7%、37.7%。【结论】方差分析表明,温度与施氮时期对淀粉含量及淀粉关键酶活性有显著影响,其中,拔节期、孕穗期追施氮肥可以有效缓减高温对籽粒淀粉含量、淀粉关键酶及产量的影响,说明适当的氮肥后移可以有效缓解高温对春小麦品质及产量的影响。     

灌浆结实期温度对不同类型品种直播水稻稻米品质的影响

通过设置不同直播播期,研究了在直播条件下淮北地区灌浆结实期温度对不同类型水稻品种的稻米品质影响。主要结果:稻米主要品质性状受灌浆结实期温度影响很大,整精米率、直链淀粉含量等品质性状表现为易受影响;糙米率、蛋白质含量等品质性状则相对较为稳定,受影响较小;稻米淀粉RVA特征值间的受影响程度存在很大差异,其中消减值、崩解值等特征值受影响较大,热浆粘度、糊化温度等特征值受影响则较小。不同品种类型的同一品质性状对灌浆结实期温度反应的敏感程度有一定差异。     

水稻籽粒灌浆特性及品质对孕穗期

以3个不同直链淀粉含量的水稻品种为材料,研究了孕穗期弱光对水稻籽粒灌浆及稻米品质的影响,并用Richards方程拟合籽粒的灌浆过程。结果表明,孕穗期弱光处理后,籽粒终极生长量(A)有所降低,起始灌浆势(R0)、最大灌浆速率(Gmax)、平均灌浆速率(G)的变化则因品种而异;糙米率、精米率显著下降,整精米率、垩白率、直链淀粉及蛋白质含量的变化因品种而异;精米率、糙米率与籽粒A值呈显著或极显著正相关,直链淀粉含量、整精米率与籽粒的R0、Gmax、G呈显著或极显著负相关,垩白率与籽粒的G、R0、Gmax呈显著或极显著正相关。在弱光区,可以采用育种、栽培技术、化学控制等手段来改变与稻米品质密切相关的籽粒灌浆参数值,以减轻弱光胁迫对稻米品质的危害程度。     

抽穗结实期不同时段高温对稻米品质的影响

【目的】研究抽穗结实期不同时段高温处理对稻米品质的影响,阐明高温对稻米品质的影响机理及其时段效应。【方法】选用耐热性不同的两个水稻品系,利用人工气候室进行抽穗结实期不同时段温度试验,研究抽穗结实期高温对稻米外观品质、加工品质、直链淀粉含量、胶稠度、蛋白质含量、RVA特征谱、Mg/ K及籽粒的淀粉粒结构的影响。【结果】抽穗结实期高温使两品系稻米长宽比变小,垩白粒率和垩白度增加,糙米率、精米率、整精米率降低,直链淀粉含量和蛋白质含量增加,胶稠度降低;淀粉RVA谱特征值崩解值降低,冷胶粘度、消减值和糊化温度升高,峰值时间延长,Mg、K含量增加,Mg/K比值降低;淀粉粒扫描电镜显示,高温条件下,淀粉粒间结合较为疏松,籽粒内大多以单个淀粉粒的形式存在,折光率下降,胚乳透明度降低,导致垩白形成。相同处理条件下,耐热品系996稻米品质受高温影响低于热敏感品系4628。抽穗结实期不同时段高温对稻米品质影响存在显著差异,以始穗后8—14 d对稻米品质影响最大,其次为始穗后15—21 d、1—7 d、始穗后22—28 d影响较小。【结论】始穗后8—21 d是温度对稻米品质影响的关键时期,对稻米品质形成具有决定作用,而结实后期（始穗22 d后）环境温度对稻米品质影响较弱。     

Changes in starch quality of mid-season indica rice varieties in the lower reaches of the Yangtze River in last 80 years

Rice (Oryza sativa L.) quality depends mainly on the characteristics of starch stored in kernels. Understanding the changes in starch characteristics in kernels during variety improvement would have great significance to improve rice quality. This study was designed to investigate the starch characteristics in the kernels and associated physiological traits of indica rice varieties in the lower reaches of the Yangtze River in China in last 80 years. Eight representative mid-season indica rice varieties were grown in the field. The results showed that the grain yield was significantly increased with the improvement of varieties and such an increase was mainly attributed to the increase in total number of spikelets. The tall varieties applied in the 1940s–1950s had higher protein content, relative crystallinity and infrared (IR) ratio of 1 045/1 022 cm⁻¹. The semi-dwarf varieties applied in the 1980s–1990s had higher gel consistency, amylopectin content, IR ratio of 1 022/995 cm⁻¹, and breakdown value. With the improvement of varieties, the amylose content, large-sized starch granule number and volume distribution, onset and peak of gelatinization temperature, gelatinization and retrogradation enthalpy, setback value, pasting temperature, viscosity of peak, hot and final, and 1-aminocycopropane-1-carboxylic acid (ACC) concentrations in panicles and root bleeding were gradually decreased, whereas the medium-sized starch granule number and volume distribution, activities of key enzymes in grains, and zeatin (Z)+zeatin riboside (ZR) contents in panicles and root bleeding at grain filling stage were gradually increased. Correlation analysis showed that starch thermodynamic characteristics were closely related to starch structure and components, key enzymes and hormones. The results suggest that starch quality was enhanced through the optimization of starch components, structure, thermodynamics, and the regulation of key enzymes in grains and hormones in panicles and root bleedings at grain filling stage during the improvement of mid-season indica rice.     

灌浆成熟期氮素营养对水稻增产及淀粉品质的影响

选用4个直链淀粉含量差异显著的粳稻品种,研究齐穗期施氮肥对水稻产量性状、籽粒蛋白质含量和淀粉RVA谱特性影响,以及米粉蛋白质水解处理对淀粉RVA谱特性影响。结果表明,齐穗期施氮肥可显著或极显著提高稻谷千粒重、成熟度和结实率及稻米蛋白质含量,降低直链淀粉含量,增减幅度因品种不同而异;齐穗期施氮肥可极显著降低高直链淀粉含量品种最高黏度、最低黏度、最终黏度及下降黏度值,而低直链淀粉含量品种为与之相反极显著增加,黏滞峰消减值既有极显著增加品种,也有极显著降低和无变化品种;蛋白质含量有极显著差异的米粉被碱水处理后蛋白质含量均降低到2.48%~2.64%,施粒肥与否水解处理后供试材料间米粉蛋白质含量均无显著差异;施粒肥与否去除稻米蛋白质可极显著增加米粉最高黏度和下降黏度值,并极显著降低粘滞峰消减值、最低黏度、最终黏度,其中下降黏度值增加幅度和粘滞峰消减值降低幅度较大,且低直链淀粉含量品种变化幅度比高直链淀粉含量品种大。     

Effects of high temperature during grain filling on physicochemical properties of waxy maize starch

Understanding the waxy maize starch physicochemical properties response to heat stress during grain filling could improve starch quality.The effects of heat stress during early(1-15 days after pollination,DAP) and late(16-30 DAP) grain filling stages on the starch physicochemical properties of four waxy maize varieties were evaluated.Crystallinity only increased in Suyunuo 5 after exposure to high temperature at late grain filling stage.The effects of heat stress on digestibility and swelling power were dependent on varieties and stages.Generally,swelling power was increased by heat stress at early grain development stage and digestibility was increased by high temperature at late grain filling stage,respectively.The results of correlation analysis indicated the starch with large granule size could swell well and easy digest.Peak,trough,final,and breakdown viscosities in response to heat stress were dependent on stages and varieties.In general,peak,trough and final viscosities were decreased and increased by heat stress at early grain formation and late grain filling stages,respectively;whereas the breakdown and setback viscosities were similar among the three treatments.Heat stress increased the gelatinization temperatures and retrogradation percentage.Gelatinization range decreased under heat stress at 1-15 DAP but remained constant under heat stress at 16-30 DAP in all varieties.The starch exposed to high temperature at 16-30 DAP presented higher digestibility and peak viscosity and lower retrogradation percentage than those at 1-15 DAP.Therefore,heat stress at early grain formation stage severely affects the physicochemical properties of starch.     

灌浆成熟期稻米味度值和RVA谱特性变化动态分析

选用粳稻品种东优9901和长粒香,研究灌浆成熟期稻米味度值和RVA谱特性的变化规律。结果表明,整精米率和味度值是随灌浆成熟期的延长而逐渐增加,达到峰值以后则逐渐下降,呈单峰曲线,不同品种整精米率和味度值达峰值的时间有差异;稻米RVA特性的各参数在灌浆成熟期呈现不同的变化趋势,从整体看,东优9901在灌浆35～40 d时稻米粘特性最佳,而长粒香在灌浆35～45 d时粘特性最好。     

糯玉米灌浆结实期籽粒淀粉理化特性变化

 【目的】探明糯玉米籽粒淀粉理化特性在灌浆结实期的变化趋势。【方法】以糯玉米新品种NQ01和NQ11为材料,研究其灌浆结实期（花后10、20、30和40 d）籽粒淀粉理化特性的变化。【结果】随着灌浆进程推进,籽粒干重和淀粉含量逐渐升高,籽粒含水率、蛋白质和可溶性糖含量逐渐降低,籽粒鲜重和体积先升后降。淀粉粒随灌浆进程逐渐增大,且以花后10—20 d增加最为明显。结晶类型和碘结合力均表现出典型的糯性特征。差示扫描量热法（DSC）和快速黏度分析仪（RVA）研究表明,随着灌浆进程,转变温度和糊化温度降低,热焓值在花后20—40 d无显著差异,但显著高于花后10 d,回生值和黏度特征值两品种表现不一。【结论】碘结合力、晶体类型和回复值均表现出典型的糯性特征。糯玉米灌浆结实期理化特性有显著差异,淀粉粒大小和品质成分的变化引起了淀粉糊化和热力学特性发生变化,但品种间变化趋势存在差异。     

稻米品质与结实或温度

以６个品种的分期播种试验和５个品种的不同地点栽培试验．研究结实和温度对稻米品质性状的影响，结果表明．稻米的粒形（长／宽）、碱消值、糙米率、精米率等性状受结实期温度影响小，而垩白米率、垩白面积．直链淀粉含量，胶稠度等性状对结实期温度为敏感，但受结实和温度影响的程度因品种不同而异，其中牡丹江１７对结实期温度反应敏感，东农４１６对结实期温度反应不敏感．经品质性状与结实期日均温相关分析表明，垩白米率，垩白面积，胶稠度与结实期温度呈正相关．而直链淀粉含量．碱消值、糙米率，精米率，整精米率均呈负相关．上述研究结果在优质米生产基地建设及品种区域化栽培上具有一定的参考价值．