垄沟集雨覆盖对旱作马铃薯块茎淀粉合成关键酶活性、基因表达及淀粉累积的影响

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合成关键酶活性、基因表达及淀粉累积的影响,以马铃薯栽培品种青薯9号为材料,设置全膜双垄和地膜垄作覆盖栽培模式,以露地平播为对照,测定马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性、基因表达及淀粉累积指标。结果表明,从块茎发育全过程来看,全膜双垄和地膜垄作覆盖栽培马铃薯可溶性淀粉合成酶(SSS)活性分别较露地平播显著提高77.70%、22.63%,可溶性淀粉合成酶SSIII基因表达量分别较露地平播显著提高32.26%、119.35%,同时,ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)活性和ADP-葡萄糖焦磷酸化酶AGPase、可溶性淀粉合成酶SSII、颗粒结合型淀粉合成酶GBSSI、淀粉分支酶SBEI、淀粉分支酶SBEII基因表达量均明显降低,而淀粉分支酶(SBE)活性无显著变化;全膜双垄覆盖栽培马铃薯总淀粉含量、直链淀粉含量及直/支链淀粉比较露地平播分别提高5.04%、17.57%和27.81%,达到显著水平,而地膜垄作明显降低了马铃薯总淀粉含量、直链淀粉含量及直/支链淀粉比;SSS活性与GBSSI基因表达量呈显著负相关,与直链淀粉含量及直/支链淀粉比呈显著正相关,其他淀粉合成关键酶活性均与基因表达量、淀粉累积指标无明显相关性。本研究结果对筛选青海东部旱区马铃薯适宜的淀粉优质生产措施具有重要意义。     

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。     

低O2高CO2贮藏环境对马铃薯块茎淀粉-糖代谢的影响

为明确低O₂高CO₂贮藏环境对马铃薯块茎淀粉-糖代谢的影响,本试验以大西洋马铃薯为试验材料,研究体积分数为5%O₂+2%CO₂(CA1)、5%O₂+4%CO₂(CA2)、5%O₂+6%CO₂(CA3)、5%O₂+8%CO₂(CA4)及5%O₂+10%CO₂(CA5)的气体环境对马铃薯在4℃贮藏期间块茎中糖类、淀粉及淀粉-糖代谢相关酶[腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)、淀粉磷酸化酶(SP)及转化酶(INV)]活性的影响,并对块茎中还原糖含量的变化与淀粉-糖代谢相关因子进行相关性分析。结果表明,适宜的低O₂高CO₂贮藏环境可有效抑制淀粉含量、AGPase活性、UGPase活性的下降,并且能够抑制还原糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量及SP、INV活性的上升,CA1环境贮藏的马铃薯块茎在整个贮藏期间淀粉含量显著高于CK(P<0.05),还原糖、蔗糖、果糖及葡萄糖含量显著低于CK(P<0.05),AGPase、UGPase活性显著高于CK(P<0.05),而SP、INV活性均显著低于CK(P<0.05);相关性分析结果表明,还原糖含量与淀粉含量、AGPase活性、UGPase活性呈极显著负相关(P<0.01),与葡萄糖含量、果糖含量、SP活性及INV活性呈极显著正相关(P<0.01)。综上,马铃薯在CA1(5%O₂+2%CO₂)环境下贮藏可有效延缓块茎低温贮藏期间“糖化”现象的出现,AGPase、UGPase、SP、INV在贮藏过程中起到了一定的调控作用。本研究结果为加工型马铃薯的安全贮藏及明确“低温糖化”机理提供了理论依据。     

花后阴雨对小麦籽粒淀粉合成和干物质积累的影响

针对长江中下游小麦开花期常遇连阴雨导致减产的现象,研究阴雨寡照对小麦籽粒淀粉合成和干物质积累的影响,旨在为该地区小麦抗逆稳产栽培提供理论依据。选用长江中下游小麦主栽品种‘扬麦18’(受渍迟钝型)和‘皖麦52’(受渍敏感型)为试验材料,在小麦开花后设置7 d、11 d和15 d的渍水遮阴处理,研究渍水遮阴对小麦籽粒发育过程中淀粉合成相关酶活性及淀粉、干物质积累的影响。结果表明,渍水遮阴处理后,小麦籽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)和结合态淀粉合成酶(GBSS)活性在灌浆前期(花后10～15d)与对照差异不显著,随着灌浆进程的推进,渍水遮阴处理与对照之间差异增大。灌浆中期(花后20 d)小麦籽粒中AGPase和SSS活性达到峰值时,渍水遮阴处理11 d、15 d的‘扬麦18’和‘皖麦52’籽粒中AGPase活性分别较对照下降1%、10%和11%、24%,SSS活性则下降5%、11%和9%、32%,且渍水遮阴处理11 d和15 d的小麦籽粒中SSS和GBSS活性在灌浆后期显著低于对照。用Logistic方程分别拟合籽粒淀粉和干物质的积累,花后渍水遮阴处理缩短了籽粒灌浆缓增期,降低了小麦籽粒灌浆的平均速率、淀粉积累的最大速率及平均速率,减少了籽粒淀粉和干物质的积累量。同时,渍水遮阴处理降低了小麦穗粒数和千粒重,使产量显著下降。随着渍水遮阴处理时间的延长,小麦籽粒中淀粉合成相关酶活性、干物质积累量及产量的下降幅度越大。迟钝型品种‘扬麦18’各指标的下降幅度均小于敏感型品种‘皖麦52’。小麦开花后渍水遮阴处理降低了籽粒中AGPase、SSS和GBSS活性,不利于籽粒淀粉合成及干物质的积累,导致产量下降显著。     

花后不同时期高温处理下小麦籽粒的淀粉合成及相关酶基因表达

为探讨弱筋小麦籽粒淀粉合成对花后高温的响应机制,以弱筋小麦扬麦15为试验材料,研究花后不同时期35℃高温处理对籽粒淀粉积累、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性以及淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)表达的影响。结果表明:小麦花后不同时期经35℃高温处理后,其籽粒淀粉积累量、淀粉合成酶活性以及淀粉合成酶基因相对表达量均呈现下降趋势,各处理下降的幅度均表现为:花后5～7d>花后10～12d>花后15～17d>花后20～22d>花后25～27d,且花后5～7d高温处理下降的幅度最大。4种淀粉合成酶基因中,GBSSI和GBSS对温度最为钝感,SSSIII和SSS对温度最为敏感。     

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。     

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。     

大田遮荫对紫心甘薯块根中酶活性的影响

在大田条件下,采用人工遮荫的方法探讨光照不足导致紫心甘薯块根品质下降的酶学机制。研究结果表明:在遮荫条件下,2个甘薯品种济薯18和Ayamurasaki叶片RUBPCase活性显著降低;叶片和块根中ATPase活性下降;块根ADPGPPase和UDPGPPase活性均显著降低,降低幅度随胁迫强度而增加;遮荫对块根可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase,SSS)和淀粉粒结合态淀粉合成酶(granulebound starch synthase,GBSS)活性的影响存在品种间差异,济薯18块根SSS活性显著降低,GBSS活性则不同程度高于对照,而Ayamurasaki的SSS活性却高于对照,GBSS活性则随遮光胁迫强度而降低;遮荫对花青素合成的关键酶苯丙氨酸解氨酶(Phenglalanine Ammonia Lyase,PAL)活性影响则很小。因此,遮荫胁迫从源库流各环节影响了紫心甘薯品质合成相关酶,其中RUBPCase、ATPase、ADPGPPase和UDPGPPase活性显著降低是导致紫心甘薯块根品质下降的主要原因。     

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。     

硼素对马铃薯淀粉合成和积累的影响

以克新13号马铃薯品种为试验材料,采用不同浓度的硼砂溶液叶面喷施,通过测定块茎中淀粉、蔗糖和还原糖含量以及相关酶活性,研究喷施硼砂溶液对马铃薯淀粉合成和积累的作用.结果表明:适量硼砂(4～6 g·L-1)叶面喷施处理后,提高了马铃薯块茎蔗糖转化酶和蔗糖合成酶活性,促进马铃薯块茎中的蔗糖、还原糖的合成,块茎中淀粉合成和积累量增高,改善了块茎相关品质.     

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-...     

轻度干热风条件下喷施复合寡糖提高冬小麦叶片生理活性和籽粒淀粉合成关键酶活性

【目的】植物刺激素寡糖具有提高作物抗逆能力的功效。研究复合寡糖制剂(KROPICO)提高冬小麦抗干热风的能力,为冬小麦干热风灾害化学防控提供技术支撑。【方法】在干热风灾害发生频繁的典型区域—河北省衡水市进行大田试验。试验设置3个寡糖喷施处理,即拔节期喷施1次(BT)、开花期喷施1次(HT)、拔节期和开花期各喷施1次(BTHT);另设拔节期和开花期分别各喷施1次清水(CK)和KH₂PO₄ (CKP),共5个处理。开花30天时测定了旗叶叶绿素相对含量(SPAD)、离体叶片失水速率(RWL)、叶面积指数(LAI)和淀粉合成关键酶活性,调查了产量和产量构成因素。【结果】试验期间小麦经历了两次轻度干热风胁迫。与CK相比,BTHT处理的小麦旗叶SPAD和LAI值分别显著增加了12.36%和77.78%;BT与BTHT处理能分别显著降低第一次干热风后旗叶叶片失水速率(RWL) 15.08%和21.73%,但在第二次干热风后各处理间无明显差异;HT处理的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)活性显著提高了16.91%;BTHT处理的束缚态淀粉合成酶(GBS...     

低温等离子体制备CEO-SBA-15/马铃薯淀粉膜性能优化及结构表征

为提高CEO-SBA-15在马铃薯淀粉膜中的分散性以增强复合膜的物理性能,通过低温等离子体处理制备改性的CEO-SBA-15/马铃薯淀粉膜,以等离子体处理时间,马铃薯淀粉、甘油、CEO-SBA-15用量为考察因素,对复合膜的性能进行正交试验优化,对其进行微观结构表征,以及对复合膜进行物理、透气以及光学试验。结果表明,等离子体处理使CEO-SBA-15较均匀地分散在马铃薯淀粉膜中,且适合等离子体合成复合膜的最佳因素配比为等离子体处理马铃薯淀粉溶液时间6 min,马铃薯淀粉用量5 g/100 mL、甘油用量1.5 g/100 mL、CEO-SBA-15用量0.5 g/100 mL。X-射线衍射光谱与傅里叶变换红外光谱分析证实等离子体处理淀粉改性使CEO-SBA-15与马铃薯淀粉分子间形成较强的氢键;紫外光谱分析表明等离子体处理的复合膜具有较好的抗紫外光作用以及较好的透光率。此外,等离子体合成的复合膜包装物理性能得到增强,其透氧率、透水率、溶胀度较未改性处理的复合膜分别降低了4.32g/(m²·h)、4.48g/(m²·h)、79.15%,拉伸强度...     

石蒜鳞茎膨大过程中碳水化合物代谢相关基因的差异表达研究

为探讨石蒜[Lycoris radiata (L’Her.) Herb.]鳞茎膨大过程中碳水化合物积累的变化规律,本研究依据前期已构建的材料,分析了石蒜鳞茎膨大过程中碳水化合物含量、相关酶活性以及碳水化合物代谢相关基因的表达变化。结果表明,随着石蒜鳞茎的膨大,蔗糖含量不断升高,蔗糖代谢酶SUS以及淀粉合成酶AGPase、SSS和GBSS的活性不断增强,从而加快淀粉的合成,这一过程可能受到编码蔗糖代谢及淀粉合成相关酶基因的正向调控,如SUS1、SUS2、SUS4、UGPA、AGPS2、AGPL2、SS2、SS3、GBSS1、SBE1、SBE2、SBE3等。另外,本研究还发现分别在AMY3和BAMY7、BAMY8、BAMY9基因的调控作用下,石蒜鳞茎膨大过程中α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性也增强,从而加速淀粉的分解,提高鳞茎中可溶性糖含量,并可能在糖转运相关基因的作用下加快向鳞茎发育部位的转运,为鳞茎的后续膨大过程提供能量。本研究初步揭示了石蒜鳞茎膨大过程中碳水化合物代谢活动的变化规律,并挖掘到一些可能在此过程中发挥重要作用的调控基因,为后续利用分子生物学等手段加速石蒜鳞茎的膨大提供了理论依据。     

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。     

甘薯淀粉性质与其粉丝品质的关系

为了弄清不同品种甘薯淀粉所制粉丝品质差异的原因,该研究通过对各种甘薯淀粉的理化性质、热力学特性、分子结构与甘薯粉丝品质的测定,并以绿豆淀粉做对照,对三者与其粉丝品质进行了相关性分析。结果表明：淀粉理化性质对粉丝品质影响较大,按相关系数大小依次是：膨润力＞溶解度＞表观直链淀粉含量＞蛋白质含量＞颗粒大小。回生对粉丝品质的影响远远大于糊化对其的影响。快速黏度分析参数与粉丝品质有显著的相关性,可作为预测其相应的粉丝品质的重要手段之一。淀粉分子结构对粉丝品质影响更大,按显著程度依次是：直链淀粉（A _m ）含量＞支链淀粉（A _P ）短链量＞A_P长链量＞A_m分支数＞A_P短链长度＞A_m链长＞A_P长链长度。