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。     

不同株型玉米籽粒淀粉积累及相关酶活性的研究

【目的】研究不同株型玉米籽粒和穗位叶代谢底物、淀粉积累及相关酶活性的变化动态,同时探讨各种酶活性与淀粉含量的关系。【方法】以“先玉335”(紧凑型玉米品种)和“农大518”(平展型玉米品种)为试验材料,于授粉后10 d每隔5 d取植株的穗位叶及相应果穗中部籽粒,分别测定穗位叶蔗糖含量、磷酸蔗糖合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性,以及籽粒2种焦磷酸化酶(ADPGPPase、UDPGPPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性及直链和支链淀粉含量。【结果】2个玉米品种的穗位叶SS活性在整个灌浆期呈现单峰曲线变化趋势,授粉后35～40 d,“先玉335”的SS活性显著高于“农大518”;“先玉335”的SPS活性则在授粉后25~35 d显著高于“农大518”。在整个灌浆期,2个玉米品种籽粒ADPGPPase、UDPGPPase、SSS和GBSS活性的变化均呈单峰曲线,其中“先玉335”籽粒ADPGPPase和UDPGPPase活性峰值出现的时间均比“农大518”晚5 d左右;在整个灌浆期,2个玉米品种籽粒SSS活性和直链淀粉含量无显著差异;在授粉后35～40 d,“先玉335”籽粒ADPGPPase、UDPGPPase、GBSS活性和支链淀粉含量显著高于“农大518”。相关分析表明,玉米穗位叶SS活性与籽粒ADPGPPase、UDPGPPase活性呈显著正相关;穗位叶SPS活性与籽粒SSS活性、直链淀粉含量呈显著正相关;籽粒GBSS活性与SSS和UDPGPPase活性、直链淀粉含量及穗位叶SS、SPS活性均呈显著正相关。【结论】“先玉335”源的光合产物比“农大518”能够更有效地向库端运输和分配;籽粒淀粉含量是各种酶综合作用的结果。     

施氮量对马铃薯块茎淀粉积累及相关超微结构的调节效应

为明确施氮量对不同淀粉型马铃薯块茎淀粉积累及相关超微结构的调节效应,选用高淀粉品种‘克新22号’和低淀粉品种‘克新19号’,设置0（CK）、75、150、225和300 kg/hm²共5个施氮量处理,测定不同施氮量处理的块茎淀粉含量、淀粉产量以及块茎淀粉粒、淀粉体的个数和粒径,并分析了马铃薯块茎淀粉含量与淀粉粒、淀粉体之间的关系。结果表明：施氮量在0~300 kg/hm²时,‘克新22号’和‘克新19号’品种块茎的淀粉含量随施氮量的增加呈不断降低的趋势。其中施氮量为0（CK）kg/hm²时,2个品种的块茎淀粉含量均达最高。2个品种块茎的淀粉产量随施氮量的增加则呈先增加后降低的趋势。其中施氮量为150 kg/hm²时,高淀粉品种‘克新22号’块茎的淀粉产量达到最高,为11.27 t/hm²;而低淀粉品种‘克新19号’施氮量为225 kg/hm²时,块茎淀粉产量达到最高,为8.99 t/hm²。2个品种块茎淀粉粒和淀粉体的数量均随施氮量增加呈不断减少的趋势,淀粉粒和淀粉体的平均粒径随施氮量增加均呈不断变小的趋势,2个品种块茎微观淀粉粒的含量随施氮量增加呈不断降低的趋势,与块茎的淀粉含量随施氮量的增加呈不断降低的趋势一致。2个品种块茎中粒径（d）<30 μm的淀粉粒和淀粉体所占比例均随施氮量的增加呈不断增加的趋势,d≥30~50和≥50 μm的淀粉粒和淀粉体所占比例均随施氮量的增加呈不断降低的趋势。其中施氮量为0（CK）kg/hm²时,2个品种块茎中淀粉粒和淀粉体的数量最多、粒径最大,d<30 μm的淀粉粒和淀粉体所占比例最低,d≥30~50和≥50 μm的淀粉粒和淀粉体所占比例最高。综上所述,不同淀粉型马铃薯块茎淀粉积累及相关超微结构受施氮量的影响较大;应根据不同淀粉型马铃薯块茎的淀粉含量、淀粉产量及淀粉粒和淀粉体等超微结构的变化确定品种适宜的施氮量。     

不同施氮水平对高粱子粒淀粉积累规律的影响

本试验以我院选育品种"赤杂28"为试验材料,设立5个不同施氮处理,研究了不同施氮水平对高粱子粒淀粉积累的影响。研究表明,适当的氮肥量即N-9.3(纯氮9.3 kg/667 m2)处理和N-13.9(纯氮13.9 kg/667m2)处理能分别提高子粒灌浆初期(7~21 d)和末期(35~49 d)总淀粉和支链淀粉的含量及积累速率。高施氮量和低施氮都不利于子粒总淀粉和支链淀粉的积累。中等施肥水平即N-9.3(纯氮9.3 kg/667m2)处理对子粒直链淀粉的积累最有利。随灌浆过程的推进,高粱子粒中总淀粉、支链淀粉、直链淀粉的积累速率均呈单峰曲线变化,其中总淀粉、支链淀粉积累速率的峰值出现在子粒灌浆后第28天前后。支/直链淀粉的比值随二者积累的差异,呈双峰曲线变化。     

木薯不同时期施钾对淀粉合成关键酶活性和淀粉积累的影响

以木薯品种新选048为材料,在施氧化钾(K₂O)300 kg/hm²的水平下,分别在种植前作基肥、苗期作苗肥和结薯期作结薯肥3个不同时期施用,探讨不同时期施钾对木薯淀粉合成关键活性和淀粉积累的影响。结果表明,苗期施钾块根产量和淀粉产量最高,其次是种植前施钾,再次是结薯期施钾。木薯不同时期施钾对块根蔗糖、还原糖、可溶性总糖含量有显著的影响,苗期施钾更有利于提高块根的蔗糖、还原糖和可溶性糖含量。木薯不同时期施钾的淀粉合成关键酶的活性有显著差异,苗期施钾对提高块根腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、游离态淀粉合成酶(SSS)活性、淀粉分支酶(SBE)和叶片蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性效果最好。可见,木薯苗期施钾不仅能有效促进木薯生长,还能提高木薯块根产量和淀粉含量。     

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。     

施氮时期对寒地不同品种水稻产量和品质的影响

施氮时期对不同处理两个品种水稻产量影响差异很大,方差分析FV7=38.27**;FV10=19.01**;都达到了极显著水平。大穗型水稻V7的处理1(基肥)产量最高,分别比其它处理(3,2,4)增产9.64%,12.22%,14.96%。穗数型水稻V10的处理2(基肥+蘖肥)产量最高,分别比其它处理(3,4,1)增产6.35%,13.03%,19.08%。施氮时期对水稻蛋白质的含量影响明显,两个品种水稻均以处理3(基肥+穗肥)蛋白质含量最高,其次是施粒肥。随着施氮时期的后移,水稻直链淀粉的含量有下降趋势。     

不同施氮时期对玉米根系分布及其活性的影响

 以郑单 958为材料 (9株·m- 2 ,每次施氮 90kg·ha- 1) ,研究了不施氮、基施氮、基施氮 + 10叶展追氮和基施氮 +吐丝期追氮共 4个处理对吐丝后 17d玉米单株根系形态、分布及活性的影响。结果表明 ,施氮增加了 0～13 0cm土层中根系干重、长度、根长密度、表面积和根系活力 ,其中基施氮 +吐丝期追氮根重、根长、根长密度和根表面积为 2 6.0g、53 8.6m、0 .3 9cm·cm- 3 和 879.6cm2 ,比不施氮分别增加 2 7.5%、6.6%、5.4%和 9.7% ;不施氮根重和根表面积在上层土 (0～ 40cm)中分布比例为 75%和 87% ,施氮提高到 83 %和 90 %以上 ,绝对量均为基施氮 +吐丝期追氮 >基施氮 + 10叶展追氮 >基施氮 >不施氮 ;基施氮和 10叶展追氮提高了表层土 (0～ 2 0cm)中根重和根表面积分布 ,降低了亚表层土 (2 0～ 40cm)中分布 ,吐丝期追氮提高其在亚表层土中分布。施氮期主要影响上层土中根长、根半径和根系活力 ,推迟施氮期能提高根系活力和亚表层土中根长。在 0～ 13 0cm土层中 ,基施氮根半径比不施氮 (0 .50mm)增加 2 2 % ,追施氮后根半径为 0 .3 0mm且追期之间影响不明显     

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。     

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.     

玉米籽粒淀粉积累及相关酶活性分析

【目的】分析玉米籽粒发育过程中灌浆速率、蔗糖代谢、淀粉积累及相关酶活性的变化,了解玉米籽粒淀粉积累的控制机理。【方法】以高淀粉玉米（费玉3号）和普通玉米（豫玉22）为材料,进行大田试验,采用比色法测定蔗糖含量,采用双波长法测定淀粉及其组分含量的变化动态,参照Douglas等的方法测定蔗糖合成酶（SS）活性,参照Nakamura等的方法测定腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）和去分支酶（DBE）的活性。【结果】灌浆速率、蔗糖含量、淀粉积累速率及SS、GBSS、SBE活性的高低均存在明显的基因型差异,授粉后10 d后,费玉3号上述指标均高于豫玉22。相关性分析表明,灌浆中后期SS活性与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率均呈（极）显著正相关;ADPGPPase、DBE活性与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率的相关性未达到显著水平;GBSS活性与直链淀粉积累速率呈极显著正相关,与籽粒灌浆速率相关性不显著;SBE活性与支链淀粉积累速率和籽粒灌浆速率呈极显著正相关。【结论】ADPGPPase和DBE不是影响玉米籽粒中淀粉积累的关键酶;SS是淀粉积累的限速因子;GBSS对直链淀粉积累起重要的调节作用;SBE对支链淀粉积累起关键作用。     

水稻灌浆期籽粒中淀粉合成关键酶的活性变化及其与灌浆速率和蒸煮品质的关系

 以10个水稻品种(系)为材料,研究了灌浆期籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPase)、淀粉合成酶(SSase)和淀粉分支酶(Q-酶)活性变化及其与灌浆速率、胶稠度(GC)、碱化值(ASV)和直链淀粉含量(AC)的关系。结果表明,籽粒中ADPGPase、SSase和Q-酶活性变化呈单峰曲线,前两个酶活性峰值出现的时间在最大灌浆速率的时间(Tmax)之前,Q-酶活性峰值的时间与Tmax趋于同步。上述各酶在灌浆前期的活性、灌浆期的最大活性和平均活性与平均灌浆速率、最大灌浆速率和籽粒中淀粉的含量(mg·粒     

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.     

水分胁迫下糜子籽粒淀粉合成关键酶及与灌浆特性的关联

以‘榆糜2号’为材料,采用盆栽试验,以正常供水为对照,研究拔节期中度和重度水分胁迫、抽穗期中度和重度水分胁迫对糜子籽粒淀粉合成关键酶活性变化和籽粒灌浆特性。结果表明:水分胁迫抑制糜子籽粒灌浆过程中的淀粉分支酶(Q酶)、蔗糖合成酶(SS)、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)3种酶活性,不同胁迫程度相比,重度水分胁迫对淀粉合成关键酶活性影响较大,中度水分胁迫次之;不同胁迫时期相比,拔节期水分胁迫对淀粉合成关键酶活性影响较大,抽穗期水分胁迫次之。3个酶的变化与籽粒灌浆动态相关联,Q酶和蔗糖合成酶活性峰值出现的时间在糜子籽粒最大灌浆速率出现的时间之后,AGPP最高活性出现的时间提前或同步于最大灌浆速率的时间。相关分析表明,Q酶、SS和AGPP活性与平均灌浆速率和最大灌浆速率均呈显著或极显著正相关。可见,水分胁迫使糜子籽粒淀粉合成关键酶活性受到抑制,从而导致籽粒灌浆速率和产量降低。     

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。     

不旱作与节水灌溉对小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性变化的影响

【目的】通过对灌溉与旱作条件下不同品质类型小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的研究,阐明不同灌溉制度下小麦淀粉积累的酶学机制。【方法】在灌溉和旱作两种栽培条件下,研究了两个小麦品种蔗糖代谢、籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征。【结果】旱作栽培有利于增加小麦灌浆前中期淀粉积累速率、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）的活性,表明旱作栽培能提高小麦籽粒灌浆前期生理活性、促进籽粒淀粉的合成与积累。通过比较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,淀粉积累速率与蔗糖合成酶（SS）、AGPase、SSS和GBSS的变化趋势一致,表明这些酶在淀粉合成中起重要作用,而源器官制造的光合产物的减少并不是抑制籽粒淀粉积累的因素。【结论】旱作栽培能提高小麦灌浆前、中期的淀粉积累速率和淀粉合成酶活性,在籽粒灌浆后期则显著降低淀粉积累速率及其酶活性,表明旱作栽培能使库活性增强,促进籽粒淀粉的合成与积累。     

不同烘烤条件下烟叶淀粉降解酶活性变化

以烤烟品种红花大金元和K32 6的中部叶为材料,研究了烘烤过程中烟叶淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性变化及烘烤条件对淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性的影响。结果表明:烘烤过程中,烟叶淀粉酶活性出现2次高峰,分别处于烘烤的变黄中期和定色前期;鲜烟叶中淀粉磷酸化酶活性较高,随着烘烤过程的推进,至2 4h达第1次高峰,之后降低,4 8h时出现低谷,随后红花大金元于6 0h达第2次高峰,而K32 6于72h达第2次高峰。在整个烘烤过程中,采用低温低湿变黄,慢速升温定色的烘烤条件,烟叶内淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性较高,有利于烟叶淀粉的降解。     

Starch Accumulation and Enzyme Activities Associated with Starch Synthesis in Maize Kernels

The filling rate and the starch accumulation in developing maize kernel were analyzed. The changes of enzyme activities associated with sucrose metabolism and starch biosynthesis were investigated. The purpose is to discuss the enzymatic mechanisms responsible for starch synthesis. Two types of maize cultivars （Zea mays）, high starch maize （Feiyu 3） and normal maize （Yuyu 22）, were grown in a corn field. The factors involved in starch synthesis were performed during the growth period. The kernel filling rate, the sucrose content, the starch accumulating rates and the activities of SS （sucrose synthase）, GBSS （granule-bound starch synthase）, SBE （starch branching enzyme） of Feiyu 3, which has high starch content, were significantly higher than those of Yuyu 22, which has low starch content, after 10 DAP （days after pollination）. Correlation analysis indicated that ADPGPPase （ADP-glucose pyrophosphorylase） and DBE （starch debranching enzyme） were not correlated with the starch accumulating rates and the kernel filling rate, but the SS activity at the middle and late period were highly significantly correlated with the starch accumulating rates and the kernel filling rate. The GBSS activity was highly significantly correlated with the amylose accumulating rate, but not correlated with the kernel filling rate. The SBE activity was highly significantly correlated with the amylopectin accumulating rate and the kernel filling rate. It was not ADPGPPase and DBE, but SS was the rate-limiting factor of starch biosynthesis in developing maize kernels. GBSS had an important effect on amylose accumulation, and SBE had a significant effect on amylopectin accumulation.