水稻灌浆过程中籽粒淀粉合成关键酶活性与蒸煮食味品质

选用稻米蒸煮食味品质有显著差异的4个粳稻品种,对水稻籽粒灌浆过程中淀粉合成关键酶的活性变化及其与蒸煮食味品质关系进行了研究。 不同品质类型的品种间籽粒直链淀粉和支链淀粉含量在灌浆前、中后期表现出差异,这种差异主要表现在灌浆不同时期淀粉积累速率上。籽粒灌浆过程中,不同品质类型的品种中ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性出现峰值的时间无差异,但淀粉分支酶活性出现峰值的时间,劣质品种明显早于优质品种,而且优质品种灌浆中、后期仍然保持较高水平的酶活性。ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶的活性与直链淀粉含量、支链淀粉含量、味度值、RVA谱特性间的相关性和程度因灌浆时期不同而发生变化。在整个灌浆过程中,可溶性淀粉合成酶活性与味度值间的相关均不显著,但灌浆前期和中、后期的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶的活性与味度值间呈显著或极显著相关。选择灌浆前期酶活性低或灌浆后期酶活性高的材料,将有利于提高稻米蒸煮食味品质。     

不同品质类型水稻子粒淀粉合成关键酶动态分析

选用直链淀粉含量不同的3个粳稻品种,研究灌浆过程中淀粉合成关键酶活性变化及其与稻米直链淀粉含量及食味品质的关系。结果表明：不同品质类型品种酶活性变化趋势基本一致,牡08-1404的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶峰值出现早,灌浆中、后期衰减速度快,而且优质品种灌浆中、后期仍然保持较高水平的酶活性。灌浆前期3种酶活性与直链淀粉含量呈正相关,灌浆后期呈负相关,其中抽穗后30d的ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性与直链淀粉含量呈板显著的负相关。通过淀粉合成关键酶活性与稻米食味值相关分析表明,前期食味值与3种酶活性主要呈负相关,但在25-35d酶活性与食味值呈正相关,在35d可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶分别达到显著和极显著正相关。     

灌浆成熟期温度对水稻籽粒淀粉合成关键酶活性及品质的影响

 选用蒸煮食味品质不同的3个粳稻品种，利用温室高温和自然常温，研究了灌浆成熟期温度对水稻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，灌浆成熟期高温条件下，水稻籽粒蛋白质含量提高，直链淀粉含量和味度值降低，劣质品种提高或降低的程度大于优质品种；RVA谱特性对灌浆成熟期温度的反应因品种和特性而异；灌浆过程中，籽粒ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶活性随灌浆进程，酶活性逐渐增加，达到峰值以后，酶活性又逐渐下降，呈单峰曲线，但不同品种酶活性达到峰值的时间和同一时期的酶活性大小有差异；ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶的活性表现对温度的影响反应较为迟钝，而淀粉分支酶活性表现对温度变化的反应较为敏感，温度过高过低都降低该酶活性。     

灌浆结实期弱光对水稻籽粒淀粉积累及相关酶活性的影响

 选用IR72（籼稻）和日本晴（粳稻）为材料，在开花后进行遮光处理，对弱光条件下籽粒淀粉和直链淀粉含量的动态变化及相关酶的活性进行了研究。在弱光条件下，两品种籽粒的淀粉含量减少，直链淀粉含量下降，蔗糖含量降低，ADPG焦磷酸化酶活性的变化较小，可溶性淀粉合成酶和颗粒结合型淀粉合成酶活性减弱，可溶性淀粉分支酶Q酶和颗粒结合型淀粉分支酶活性增强，淀粉去分支酶活性因品种而异，IR72表现为减弱，日本晴则为增强。相关分析表明，遮光下蔗糖输入量的减少量和淀粉合成量的下降量呈显著正相关；ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶活性与淀粉积累速率呈显著正相关。分析指出，遮光下淀粉合成酶活性的降低与淀粉合成量的下降有关，淀粉分支酶活性的升高是直链淀粉占淀粉总量的比率减少的重要原因。     

水稻籽粒蛋白质含量选择对杂交后代蛋白质含量及氮代谢关键酶活性的影响

 以籽粒蛋白质含量有显著差异的杂交后代及亲本为材料,分析了灌浆成熟过程中叶片蛋白水解酶和籽粒谷氨酰胺合成酶活性以及籽粒可溶性蛋白质含量的变化动态。结果表明,在籽粒蛋白质含量相近的亲本衍生的杂交后代中,通过籽粒蛋白质含量的连续定向选择不仅可以获得籽粒蛋白质含量和叶片蛋白水解酶活性及籽粒谷氨酰胺合成酶活性明显变高或变低的杂种后代,而且可获得蛋白质含量和酶活性超亲的后代;稻米蛋白质含量与灌浆过程中的叶片蛋白水解酶活性呈正相关, 籽粒可溶性蛋白质含量与籽粒谷氨酰胺合成酶活性呈显著负相关。     

粳稻杂种后代胚乳可溶性淀粉合成酶及同工型基因表达特性分析

以籽粒直链淀粉含量为选择指标,从东农423×藤系180F2代起连续定向选择培育成的籽粒直链淀粉含量有显著差异的F10后代东农1006(直链淀粉含量为18.82%)、东农1012(直链淀粉含量为7.70%),同样,从系选1号×通769后代中选出东农1001(直链淀粉含量为17.51%)、东农1024(直链淀粉含量为7.40%)比较分析了灌浆过程中籽粒直链淀粉含量和可溶性淀粉合成酶活性及同工型基因表达量等变化特征。结果表明,灌浆不同时期籽粒直链淀粉含量低的后代及亲本直链淀粉量始终低于直链淀粉含量高的后代及亲本;成熟期籽粒直链淀粉含量低的亲本和后代籽粒支链淀粉含量均显著高于籽粒直链淀粉含量高的亲本和后代,抽穗后10d、17d、24d的籽粒直链淀粉含量与支链淀粉含量间均呈负相关,但相关未达显著水平;抽穗后10d、17d、24d的可溶性淀粉合成酶活性与籽粒直链淀粉含量的相关系数分别为0.8115**,-0.7554*,-0.5957,与支链淀粉含量的相关系数分别为-0.0694,0.5453,-0.0207;在灌浆过程中亲本及后代的胚乳OsSSSⅠ、OsSSSⅡ-1、OsSSSⅡ-3、OsSSSⅢ-1和OsSSSⅢ-2基因随籽粒灌浆进程其mRNA转录表达量逐渐增加,达到峰值后又逐渐下降,呈单峰曲线变化;而OsSSSⅢ-2和OsSSSⅣ-2基因mRNA转录表达量在灌浆各时期都比其他基因大;灌浆不同时期直链淀粉含量高的后代与高亲相比、直链淀粉含量低的后代与低亲相比,既有转录表达量增加的基因,也有降低的基因;可溶性淀粉合成酶活性与OsSSSⅠ、OsSSSⅡ-3、OsSSSⅢ-2的mRNA转录表达量正相关,相关达显著水平;与OsSSSⅡ-1、OsSSSⅣ-2的mRNA转录表达量正相关,但相关未达显著水平,与OsSSSⅢ-1的mRNA转录表达量呈负相关,但相关未达显著水平。     

钾素用量对春玉米淀粉合成酶活性及产量的影响

在不同施钾肥条件下对春玉米子粒淀粉合成酶活性进行研究。结果表明,ADPG焦磷酸化酶、淀粉合成酶的活性在春玉米子粒灌浆过程中均呈单峰曲线变化,在一定的施钾肥用量范围内,增加钾肥用量,提高了ADPG焦磷酸化酶、淀粉合成酶活性,使ADPG焦磷酸化酶活性峰值出现日期提前。施钾肥能显著提高春玉米产量,四单19在施钾肥100kg/hm2时产量最高;丰禾10在施钾肥150kg/hm2时产量最高。淀粉合成酶活性与产量的相关性分析表明,在玉米吐丝后的21～35d,ADPG焦磷酸化酶活性与产量呈显著正相关;在吐丝后42d,可溶性淀粉合成酶(SSS)活性与产量呈极显著正相关;在吐丝后14～28d,束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性与产量呈显著正相关。     

氮素穗肥对杂交籼稻籽粒灌浆影响及其与淀粉合成关键酶活性间关系

【目的】为明确氮素穗肥对杂交稻籽粒灌浆和淀粉合成关键酶活性的影响。【方法】选用两个直链淀粉含量差异较大的杂交稻品种锦优1319(高直链淀粉)和蓉优702(低直链淀粉),在不同的氮素穗肥处理下(设0、60、90和120 kg/hm² 4个纯氮水平,分别用CK、N1、N2、N3表示)研究氮素穗肥水平对籽粒灌浆和淀粉合成关键酶活性的影响。【结果】不同穗肥处理下杂交稻籽粒灌浆特性差异显著,且不同类型品种表现各异,其中氮素穗肥的施用显著降低了稻米的直链淀粉含量。锦优1319的G_max和G_mean随氮素穗肥水平的变化均表现为N2>CK>N1>N3,而蓉优702则表现为N3>N2>CK>N1;施用氮素穗肥显著增加了花后5～25 d籽粒腺苷二磷酸焦磷酸化酶(ADPG)和淀粉分支酶(DBE)的活性,降低了花后5～15 d籽粒GBSS活性,降低了花后5～25 d籽粒淀粉合成酶(SSS)和SBE活性。【结论】高直链淀粉品种锦优1319籽粒灌浆的最佳氮素穗肥施用量低于低直链淀粉品种蓉优702：其中锦优1319...     

白粉病对小麦品种西农979籽粒淀粉合成关键酶基因表达的影响

为了揭示白粉病对花后小麦籽粒淀粉合成的影响机制,以小麦品种西农979为材料,利用实时荧光定量PCR技术研究白粉病不同发病程度对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达的影响。结果表明,随着感病程度的增加,小麦籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因AGPase、淀粉分支酶基因SBE和可溶性淀粉合成酶基因SSS的表达均被抑制,其酶活性下降;束缚态淀粉合成酶I基因GBSSⅠ的表达量和酶活性均高于对照;去分支酶基因DBE的表达量与对照相比没有明显变化,但其酶活性在病害高峰期高于对照;支链淀粉含量和总淀粉含量显著降低,而直链淀粉含量增加。由此可知,白粉病通过改变籽粒淀粉合成相关酶基因的表达及活性而影响淀粉的积累。     

小麦籽粒淀粉合成动态及其相关酶活性的研究

为了研究小麦籽粒淀粉形成机理与调控技术,选取2个小麦品种,对小麦胚乳发育期间籽粒中直、支链淀粉的积累动态及淀粉合成代谢的几个关键酶——ADPG焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、UDPG焦磷酸化酶(UDPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(S-STS)、束缚态淀粉合成酶(B-STS)与淀粉分支酶(Q-酶)——的活性变化进行了分析。研究结果表明,在小麦籽粒灌浆过程中,直、支链淀粉几乎是同步积累的,不同品种的淀粉积累形成差异表现在两者的相对积累比率上。小麦籽粒发育过程中直链淀粉的含量变化呈“S”形曲线;支链淀粉的含量较直链淀粉含量上升略快。ADPG-PPase、UDPG-PPase、S-STS、B-STS、Q-酶的活性均与淀粉积累速率呈正相关。     

Changes in Activities of Key Enzymes for Starch Synthesis and Glutamine Synthetase in Grains of Progenies from a Rice Cross During Grain Filling

The progenies differed in amylose and protein contents in grains, which derived from a rice cross, Dongnong 423×Toukei 180, were used to study changes in the activities of ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPP), soluble starch synthetase (SSS), starch branching enzyme (SBE) and glutamine synthetase (GS) in rice grains during grain filling. The activities of AGPP, SSS and SBE gradually increased and then declined as a single-peak curve with the process of grain filling in the progenies with high and low amylose contents in grains. The progenies with high amylose content peaked earlier in the AGPP, SSS and SBE activities and had higher AGPP, SSS and SBE activities at the early grain filling stage than those with low amylose content. The GS activity peaked earlier and was higher at the late stage of grain filling in the progenies with high protein content than in those with low protein content. It is suggested that the activities of key enzymes for starch synthesis and glutamine synthetase could be changed in oriented breeding for amylose and protein contents in grains.     

Relationship Between Variation in Activities of Key Enzymes Related to Starch Synthesis During Grain Filling Period and Quality of Eating and Cooking in Rice

Eating or cooking quality is one of the important quality of rice. Amylose content, RVA properties and taste meter value are three important indexes for evaluating cooking and eating quality of rice, which are determined by the chemical and physical com- …     

Effect of Temperature at Grain Filling Stage on Activities of Key Enzymes Related to Starch Synthesis and Grain Quality of Rice

Three japonica rice varieties with different cooking and eating quality were grown at high temperature in the greenhouse and natural field. Effects of temperature at the grain filling stage on these varieties were investigated in terms of the activities of key enzymes related to starch synthesis and cooking and eating quality of rice grain. The high temperature at the grain filling stage increased protein content, and decreased amylose content and taste meter value of rice; inferior grain quality varieties showed a greater magnitude of the increase or decrease than the superior ones. Reaction of rapid visco analyser profiles to the temperature varied with rice varieties. The activities of adenosine diphosphoglucose pyrophosphoryiase （AGPP）, soluble starch synthase （SSS） and starch branching enzyme （SBE） gradually increased to a peak value, and thereafter declined as grain filling progressed. Enzyme activities in different varieties differed in a same filling stage, and also in the time when the enzyme activity reached a maximum. AGPP and SSS were insensitive to the environmental temperature, but SBE was comparatively sensitive to the temperature, and its activity declined when temperature was too high or too low.     

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。     

施磷量对弱筋小麦扬麦9号籽粒淀粉合成和积累特性的调控效应

以弱筋小麦扬麦9号为材料,在缺磷土壤（速效磷含量4．1mg／kg）上进行施磷量试验,研究施磷量对小麦籽粒淀粉合成、积累及相关酶活性的影响。结果表明。在施磷（P2O5）0～108kg／ha范围内,增加施磷量,籽粒直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累量、积累速率上升,旗叶蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性和蔗糖含量提高,籽粒蔗糖合成酶（SS）活性增强。籽粒蔗糖含量提高。籽粒ADPG焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合成酶（ssS）、束缚态淀粉舍成酶（GBSS）活性提高,成熟籽粒直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量下降。施磷量超过108kg／ha后,直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累量、积累速率及蔗糖含量、SPS、SS、AGPP、SSS、GBSS酶活性呈下降趋势。     

结实期低温胁迫对水稻强、弱势粒淀粉形成与积累的影响

【目的】研究结实期低温胁迫对水稻强、弱势粒淀粉组分含量、积累速率及关键酶活性的影响，明确淀粉合成关键酶活性变化对淀粉积累速率的调控效应，探究强、弱势粒淀粉形成积累差异对水稻产量的影响。【方法】以耐冷型品种东农428和冷敏型品种松粳10为试验材料，设置1个常温处理(白天温度28℃，14h/夜间温度22℃，10 h，7 d)和4个低温处理(17℃，低温处理时间分别为1、3、5、7 d)，分析了结实期低温胁迫对强、弱势粒淀粉组分积累、合成关键酶活性、水稻产量及构成因素的影响，并探讨了灌浆期各阶段淀粉积累差异与酶活性变化的关系。【结果】与对照相比，结实期低温胁迫降低了两个品种水稻强、弱势粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉分支酶(SBE)的峰值活性以及支链淀粉和总淀粉含量，提高了齐穗后28~38 d 低温处理3、5、7 d的颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)活性和直链淀粉含量。与对照相比，各低温处理酶活性最高和淀粉积累最快的时间均有不同程度的推迟，低温处理7 d的影响最大，强、弱势粒低温处理7 d的支链淀粉和总淀粉含量分别在齐穗后13、18 d降幅最大，直链淀粉含量在28 d增幅最大。相关分析表明，强、弱势粒直链淀粉含量及强势粒支链淀粉、总淀粉含量与其最大积累速率呈极显著正相关，弱势粒支链淀粉、总淀粉含量还受到其最大积累速率出现时间的影响。AGPase、GBSS、SSS、SBE活性变化与淀粉积累速率和积累时间早晚密切相关，对淀粉及淀粉组分含量的变化有着明显的影响。同时，结实期低温胁迫显著降低了水稻的千粒重、结实率和产量，且随低温处理天数的增加降幅逐渐增大。结实期低温胁迫对弱势粒中淀粉合成关键酶活性变化影响大于强势粒，弱势粒淀粉合成积累减慢，含量降低，导致水稻千粒重显著下降，产量降低。【结论】就品种而言，耐冷型东农428具有较高的淀粉合成关键酶活性，淀粉及其组分含量较高，在低温胁迫下产量能维持在较高的水平。因此，强、弱势粒淀粉合成关键酶活性对淀粉合成起着非常关键的调控作用，淀粉组分和含量及其变化对产量有着十分重要的影响。     

齐穗至乳熟期不同温度对水稻南粳9108籽粒激素含量、淀粉积累及其合成关键酶活性的影响

【目的】为了明确灌浆结实前中期不同温度对晚粳稻籽粒灌浆、总淀粉及其组分含量的影响特征及其机理,【方法】以优质食味粳稻南粳9108为材料,利用植物培养箱控温,于水稻灌浆结实期设置高温(HT,日均温度31℃)、中温(MT,日均温度26℃)和低温(LT,日均温度21℃)三个处理,以自然温度为对照(CK),研究灌浆结实前中期持续高低温对晚粳稻籽粒灌浆、内源激素含量、淀粉及其及合成关键酶活性的影响。【结果】随温度上升(21℃～31℃),晚粳稻结实率和千粒重降低;灌浆前中期籽粒总淀粉积累速率加快,但持续时间短,总含量降低,而直链淀粉含量及其所占比例在整个灌浆期均呈降低趋势;灌浆前中期脱落酸(ABA)含量显著增加,赤霉素(GA3)含量降低,玉米素核苷(ZR)含量呈"先增先降"趋势;MT处理有利于提高灌浆结实期籽粒生长素(IAA)含量,HT和LT处理均降低籽粒IAA含量,LT处理下,IAA含量先降后升,而HT处理籽粒IAA含量一直处于较低水平;籽粒可溶性淀粉合成酶(SSS)活性与ZR变化规律相似,也呈"先增先降"趋势,但二者在灌浆结实期并不同步;淀粉分支酶(SBE)活性增加而淀粉脱分支酶(DBE)活性降低。【结论】不同温度显著影响晚粳稻籽粒内源激素含量和淀粉合成关键酶活性的变化,进而影响晚粳稻籽粒灌浆、总淀粉及其组分的积累。