钾素对玉米子粒淀粉形成及产量的影响

2018-2019年在宁夏银川平吉堡开展田间试验，设6个(0、60、120、180、240和300 kg/hm²)钾肥用量，研究钾素用量对玉米子粒中淀粉合成酶活性、淀粉含量及产量的调控机理。结果表明，施钾显著提高玉米子粒淀粉含量及淀粉合成酶活性，降低直链淀粉与支链淀粉的比值，各处理中以施钾量为180 kg/hm²时子粒淀粉含量、酶活性和产量最高。子粒中淀粉酶活性于开花后35 d达最大值，180 kg/hm²钾肥处理比不施钾肥，腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGP)、淀粉分支酶(SBE)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性分别提高38.97%、22.63%、27.64%、36.19%和28.23%。成熟期180 kg/hm²处理比不施钾肥处理，总淀粉含量提高29.82%，直链淀粉与支链淀粉的比值降低11.36%，产量增加18.14%。综合考虑玉米淀粉合成酶活性、淀粉含量及淀粉组分和产量等因素，宁夏旱区滴灌条件下的适宜施钾量为180 kg/h...     

淀粉含量不同的两类小麦品种籽粒淀粉积累及关键酶活性的变化

为给新疆小麦品质育种提供理论依据,在新疆灌溉农业条件下,选用淀粉含量差异较大的普通小麦品种新春24、E28（高淀粉含量组）和宁春16、安农9912（低淀粉含量组）为材料,测定了籽粒灌浆过程中总淀粉及淀粉组分的含量,同时测定了籽粒束缚态淀粉合成酶（granule bound starch synthase,GBSS）、可溶性淀粉合成酶（soluble starch synthase,SSS）、淀粉分支酶（starch branching enzyme,SBE）和淀粉去分支酶（starch debranching enzyme,DBE）等相关酶的活性,并对其在籽粒灌浆过程中的变化及淀粉积累特征进行了相关分析。结果表明,高淀粉含量和低淀粉含量的小麦品种在籽粒淀粉积累量和积累速率上均存在明显的基因型差异。Logistic 方程拟合淀粉积累过程发现,支、直链淀粉最终积累量取决于积累启动时间的早晚和积累速率的大小,而最大积累速率出现时间的早晚对其调节作用较小。不同类型籽粒中的GBSS、SSS、SBE和DBE酶活性变化均呈现单峰曲线,峰值出现在花后12~24 d不等。4个品种的GBSS酶活性均与直链淀粉的积累速率呈极显著正相关,与总淀粉的积累速率达到显著或极显著正相关,但与支链淀粉积累速率的相关不显著。SBE和SSS酶活性与总淀粉的积累速率和支链淀粉的积累速率呈显著或极显著正相关,而与直链淀粉积累速率的相关不显著。DBE活性与淀粉积累速率的相关性不显著。淀粉合成关键酶活性间的相关性分析表明,高淀粉含量的品种DBE活性与SSS、GBSS和SBE相关达到显著或极显著水平,它们之间可能存在着协同作用。     

CPPU和PP333对杂交稻3个淀粉合成酶活性和米质的影响

在抽穗期和抽穗期后12d对两系杂交水稻培杂青珍喷施CPPU[N-(2-氯－4－吡啶基）－N'－苯基脲]和PP333（多效唑）溶液。结果发现，CPPU和PP333能提高籽粒的可溶性淀粉合成酶（SSS）、结合性淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）活性，其增加以SSS和SBE明显高于GBSS，而GBSS活性具有相对的稳定性。同时，能提高精米率、整精米率和胶稠度，而降低垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量，有利于改良米质。其中，以抽穗期用质量浓度为10mg/L的PP333溶液喷60ml/m^2 抽穗期后12d用质量浓度为2mg/L的CPPU溶液喷施75ml/m^2的处理对促进SSS、SBE和GBSS活性提高与改良品质的作用最大。     

氮钾对杂交水稻B优827籽粒淀粉含量及淀粉合成酶活性的影响

以优质杂交籼稻B优827为材料,通过施用不同水平的氮、钾肥,并在B优827灌浆时段测定籽粒的直链淀粉、总淀粉含量以及淀粉合成酶的活性,分析氮、钾对水稻灌浆过程中籽粒淀粉积累、淀粉合成关键酶活性的影响,以及直链淀粉的积累与淀粉合成关键酶活性间的相关性。B优827的直链淀粉含量在开花后20 d内呈线性增加,开花20 d后有所下降;可溶性淀粉合成酶活性变化呈单峰曲线,开花后12 d酶活性达到了最高值,以后随天数增加而迅速降低;淀粉粒结合型淀粉合成酶活性变化呈单峰曲线,开花后15 d酶活性达到最高值,开花后15 d籽粒直链淀粉含量也接近最高值;灌浆中后期可溶性淀粉合成酶（SSS)、淀粉粒结合型淀粉合成酶（GBSS)与直链淀粉含量呈现出显著的正相关关系。增施氮肥可以提高SSS和GBSS活性,施钾肥在生育前期提高SSS和GBSS活性,后期抑制两者的活性;氮肥和钾肥均有促进淀粉积累的作用,但氮肥施用量过高时会抑制淀粉的积累。适当控施氮肥、增施钾肥是提高B优827籽粒产量的有效途径。     

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。     

不同小麦品种籽粒淀粉合成酶基因的表达及其与淀粉积累的关系

为探寻不同专用类型小麦籽粒品质调控的途径,以不同专用类型小麦品种为材料,比较了其籽粒淀粉合成酶基因表达、淀粉合成酶活性以及淀粉积累速率动态特征,并分析了三者之间的相关性。结果表明,整个灌浆期间,籽粒淀粉合成酶基因（AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI）相对表达量、淀粉合成酶（AGPase、GBSS、SSS、SBE）活性及直、支链淀粉积累速率均表现为强筋小麦中优9507〉中筋小麦淮麦18〉弱筋小麦宁麦9号〉糯小麦Wx11。相关分析表明,AGPase1、SSSIII、SBEI基因的相对表达量最大值与AGPase、SSS、SBE活性峰值均呈极显著正相关;GBSSI基因相对表达量最大值与GBSS活性峰值相关不显著;4种淀粉合成酶基因相对表达量最大值均与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率峰值呈极显著正相关;4种淀粉合成酶活性与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关。     

面条品质不同的小麦品种籽粒淀粉特性及淀粉合成的差异

为给小麦面条品质改良提供理论依据,以4个携带全部3个Wx蛋白亚基的普通小麦品种为试材,检测其籽粒灌浆期淀粉合成关键酶活性的动态变化,并对籽粒淀粉理化特性和面条加工品质进行比较.结果表明,籽粒灌浆过程中,济麦19和济麦20 的淀粉粒束缚淀粉合成酶(GBSS)活性明显较低,而参与支链淀粉合成的关键酶如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性差异不明显,最终其籽粒直链淀粉含量显著低于鲁麦14和鲁麦21,面粉膨胀势、糊化峰值粘度和崩解值较高,面条加工品质优良.淀粉合成关键酶活性与直、支链淀粉增长速率显著相关,说明遗传背景不同是造成淀粉合成和最终加工品质差异的重要原因.不同淀粉合成关键酶活性之间密切相关,说明参与淀粉合成的酶是相互影响、共同作用的;直、支链淀粉增长速率高度相关,说明二者的合成是相互制约、同步进行的.携带全部3个Wx蛋白亚基的普通小麦品种的GBSS活性可以存在显著差异,从而形成不同的淀粉理化特性和面条加工品质,因此完全有可能在不缺失Wx蛋白的普通小麦中选育出优质面条品种.参与淀粉合成的关键酶是相互影响的,单独改变一种或几种淀粉合成关键酶的表达或活性,可能对淀粉品质的遗传改良作用较小.     

木薯内源ABA含量与块根淀粉积累关系研究

以淀粉含量不同的木薯品种‘辐选01’和‘华南124’为材料,通过测定木薯内源脱落酸(ABA)含量、淀粉积累过程中的关键酶活性以及淀粉积累量,探讨ABA含量与块根淀粉积累的关系。结果表明:不同淀粉含量的木薯品种其内源ABA含量存在差异,尤其在生育后期表现尤为明显;淀粉含量高的品种叶片、茎秆和块根的ABA含量、块根腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPpase)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)及淀粉分支酶(SBE)的活性高于淀粉含量低的品种;结果表明,叶片ABA含量与块根的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)及淀粉分支酶(SBE)活性呈极显著正相关,与蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性呈显著正相关。茎秆ABA与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPpase)呈显著正相关,与可溶性淀粉合成酶(SSS)以及淀粉分支酶(SBE)的活性呈极显著正相关;块根ABA含量与块根腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPpase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)活性呈极显著正相关,与蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性呈现正相关,与块根淀粉分支酶(SBE)活性呈极显著负相关。茎叶、块根ABA含量与块根淀粉积累均呈现极显著正相关。可见,木薯内源ABA在块根淀粉积累中有重要调节作用。本研究为高产、高淀粉木薯品种的选育与栽培提供理论支持和实践指导。      

小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与酶活性特征的研究

为研究小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与酶活性的特征,以普通小麦品种秦麦11(粒重36.942 mg/粒,淀粉含量61.02%)和中优9507(粒重50.636 mg/粒,淀粉含量68.36%)为材料,采用实时荧光定量RT-PCR方法,对灌浆期籽粒淀粉合成酶相关基因的表达进行了研究,并对其表达量与相应酶活性的相关性做了分析.结果表明,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(AGPase)、束缚态淀粉合成酶基因(GBSSI)、可溶性淀粉合成酶基因(SSS)、淀粉分支酶基因(SBE)表达均呈单峰曲线变化,在花后3 d 内检测不到其表达,花后4～6 d 这些基因开始表达.AGPase和SSS在花后12 d左右表达量达到高峰,GBSSI和SBE在花后15 d左右的表达量最大.自花后18 d开始,各基因的表达量均显著下降.中优9507在表达高峰期(即花后第12、15、18 d)的酶基因相对表达量均显著高于秦麦11,且差异均达显著水平.整个灌浆期间中优9507的四种淀粉合成酶活性高于秦麦11,尤其在灌浆中期差异更显著.相关分析表明,AGPase、SSS、SBE基因在花后15 d的相对表达量与相应酶活性间呈极显著正相关,而GBSS基因的相对表达量与GBSS酶活性间相关不显著,暗示AGPase、SSS、SBE基因在籽粒淀粉合成过程中属于转录水平调控,而GBSSI基因属于转录后调控.     

禾本科作物籽粒淀粉化学组分及生物合成研究进展

综述了禾本科作物籽粒淀粉化学组成及其生物合成的基本原理.籽粒淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成,直链淀粉合成主要受二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶( AGPP)、直链淀粉合成酶(GBSS)和淀粉去分支酶(DBE)共同作用,而支链淀粉除受以上酶的催化外还受淀粉分支酶(SBE)的影响.     

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。     

水稻杂交后代灌浆成熟期籽粒淀粉合成关键酶和谷氨酰胺合成酶活性变化的初步研究

 以东农423和藤系180为试材,籽粒直链淀粉和蛋白质含量为选择指标,通过逐代的定向选择形成了遗传背景相近且直链淀粉和蛋白质含量有显著差异的杂种后代,并对水稻灌浆成熟过程中籽粒ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶、谷氨酰胺合成酶活性变化进行了初步研究。高直链淀粉含量杂交后代的籽粒ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶活性峰值显著或极显著高于低直链淀粉含量后代,而且在籽粒灌浆前期蛋白质含量高的后代籽粒谷氨酰胺合成酶活性显著或极显著高于蛋白质含量低的后代。因此,通过直链淀粉和蛋白质含量的连续定向选择可以显著提高或降低灌浆过程中的籽粒碳氮代谢关键酶活性。     

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。     

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.     

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。     

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.