植物激素对杂交稻籽粒灌浆及蔗糖合酶活性的影响

 以亚种间杂交稻两优培九和品种间杂交稻汕优63为材料,对籽粒灌浆期间的内源激素含量和酶活性进行了测定分析,并结合外源激素对水稻籽粒灌浆过程的调控试验,分析了脱落酸对蔗糖代谢关键酶——蔗糖合酶活性的调节作用。结果表明,灌浆前期强势粒中生长素、玉米素核苷和脱落酸（ABA）含量明显高于弱势粒,并与籽粒最大灌浆速率、平均灌浆速率、籽粒充实率和粒重均呈显著或极显著正相关。强势粒中蔗糖合酶活性明显高于弱势粒,且达到峰值的时间也早于弱势粒。籽粒灌浆速率、籽粒充实率、粒重和淀粉积累速率与蔗糖合酶活性呈显著正相关。花后8 d对稻株喷施低浓度ABA显著提高了籽粒中ABA含量和蔗糖合酶活性,增加了粒重和籽粒充实率。喷施ABA合成抑制剂氟草酮作用则相反。上述结果说明,植物激素尤其是ABA对水稻籽粒灌浆有重要的促进作用,其作用在很大程度上是通过调节籽粒蔗糖合酶活性实现的。     

施氮对冬小麦旗叶蔗糖含量及籽粒淀粉合成的影响

为给小麦高产优质栽培提供依据,在高产田块上,设置三个氮肥用量(90、180、270 kg N·ha-1),研究了施氮对两个冬小麦品种豫麦49和太空6号开花后旗叶蔗糖、籽粒淀粉合成动态及产量的影响.结果表明,施氮对两品种旗叶蔗糖含量及SPS酶活性、籽粒蔗糖含量及SS酶活性、籽粒淀粉积累速率及产量均有显著影响,但影响特点因品种而异.豫麦49在施氮量90～270 kg·ha-1范围内,随施氮量的增加,旗叶和籽粒的蔗糖含量、SPS和SS活性以及籽粒淀粉积累速率均呈增加趋势.太空6号在施氮90～180 kg·ha-1范围内,上述指标在灌浆中后期与施氮量呈正相关;当氮肥用量增加至270 kg·ha-1时,各项指标均下降.相关分析表明,两供试冬小麦品种籽粒蔗糖含量与旗叶蔗糖含量分别呈极显著和显著正相关(豫麦49 r=0.703**,太空6号r=0.530*);豫麦49籽粒淀粉积累速率与其籽粒蔗糖含量和SS活性之间呈显著和极显著正相关(r=0.578*,r=0.701**),太空6号籽粒淀粉积累速率仅与籽粒SS之间呈显著的正相关(r=0.625*),而与籽粒蔗糖含量之间相关性不显著(r=0.121).施氮量270 kg·ha-1时,豫麦49产量最高;太空6号需氮量相对较低,产量达最大值时的施氮量为180 kg·ha-1.     

稻麦及豆科作物籽粒发育过程中的内源激素水平变化

稻麦与豆科作物的籽粒中均含较高IAA、GA、CTK与ABA，其中IAA与ABA以胚乳糊粉层中的含量最高。大多研究认为籽粒本身可以合成ABA。在籽粒形成阶段，CTK含量峰值出现，GA、IAA与ABA水平也逐渐升高，但在整个籽粒发育过程中仍属含量较低时期。因而此阶段CTK水平对胚乳细胞分化与籽粒库容形成有较大影响；在籽粒灌浆阶段，GA与IAA含量达到高峰，而ABA含量与籽粒灌浆速率呈线性相关，CTK水平降低；在籽粒成熟阶段，各种激素水平均降低，但其降低开始的时间先后不一致。众多的研究表明，利用外源激素的栽培措施，通过改变环境因素或施用外源激素等方法来调节籽粒内源激素水平变化，从而达到促进籽粒发育、提高产量的目的。     

小黑麦、小麦和黑麦淀粉粒形态特征及酶解特性的差异

为了解小黑麦胚乳细胞程序性死亡(PCD)的过程,观察了小黑麦籽粒灌浆过程中胚乳PCD、淀粉积累和相关内源激素乙烯和脱落酸的变化,并对PCD抑制因子之一Defender Against cell Death-1(DAD-1)进行了氨基酸序列分析.结果发现,小黑麦胚乳发育过程伴随着PCD过程,籽粒淀粉积累速率、单个籽粒中ABA含量在整个籽粒灌浆过程中呈单峰曲线变化,乙烯的释放速率从花后15 d持续下降;动植物DAD-1之间同源性较高.小黑麦籽粒中淀粉的快速积累时期和胚乳PCD的快速发生时期相重合,胚乳PCD可能影响了胚乳中贮藏淀粉的合成和积累.     

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。      

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。     

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。     

小黑麦籽粒灌浆过程中胚乳细胞程序性死亡

为了解小黑麦胚乳细胞程序性死亡（PCD）的过程,观察了小黑麦籽粒灌浆过程中胚乳PCD、淀粉积累和相关内源激素乙烯和脱落酸的变化,并对PCD抑制因子之一Defender Against cell Death1 （DAD1）进行了氨基酸序列分析。结果发现,小黑麦胚乳发育过程伴随着PCD过程,籽粒淀粉积累速率、单个籽粒中ABA含量在整个籽粒灌浆过程中呈单峰曲线变化,乙烯的释放速率从花后15 d持续下降;动植物DAD1之间同源性较高。小黑麦籽粒中淀粉的快速积累时期和胚乳PCD的快速发生时期相重合,胚乳PCD可能影响了胚乳中贮藏淀粉的合成和积累。     

六倍体小黑麦株高形成中内源激素含量的变化

为了解六倍体小黑麦株高形成与内源激素的关系,以六个不同株高的六倍体小黑麦品种（系）为材料,对小黑麦在株高形成时期叶片中内源激素含量的动态变化进行了分析。结果表明,矮秆小黑麦品种的ABA、ZR和GA含量在所调查时期均显著高于高秆品种,而IAA含量在生长后期则显著低于高秆品种。同时高秆小黑麦中IAA/ABA、GA/ABA与（IAA＋GA）/ABA的比值均高于矮秆小黑麦,但ZR/IAA、ZR/ABA比值的变化趋势则与IAA、GA含量的变化趋势相反。可见不同株高类型的小黑麦在株高形成过程中内源激素具有显著差异。     

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。     

冬小麦叶茎粒可溶性糖含量变化及其与籽粒淀粉积累的关系

在池栽条件下研究了鲁麦22和鲁麦14两个冬小麦品种旗中、倒二茎、籽粒糖含量及籽粒淀粉积累速率的变化。结果表明，小麦叶片可溶性糖和蔗糖含量在开花后15－20d出现高峰；茎可溶性总糖、蔗糖和果聚糖含量变化呈单峰曲线，最高含量亦出现在花后15－20d，而籽粒可溶性总糖和蔗糖含量在灌浆期呈下降趋势，花后20d至成熟期各器官糖含量与籽粒淀粉积累密切相关。     

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。     

灌浆期高温对冬小麦叶源与粒库生理特征的影响

为研究灌浆期高温对冬小麦灌浆和产量的影响,以耐热型品种淮麦33和高温敏感型品种华成3366为材料,于灌浆期(花后14～20 d)进行高温处理,以田间自然温度生长的小麦为对照,研究高温对旗叶叶绿素含量、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量和糖含量以及籽粒淀粉含量和淀粉合成关键酶活性的影响,并对小麦粒重、产量等指标进行测定。结果表明,高温处理显著降低了淮麦33和华成3366旗叶的叶绿素含量,降幅分别为5.88%和9.86%;降低了两品种旗叶的抗氧化酶活性,提高了旗叶MDA、可溶性糖和蔗糖含量;高温处理也显著降低了两品种籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、结合态淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性,并减少了支链淀粉和总淀粉含量,其中淮麦33和华成3366的籽粒总淀粉含量分别下降了5.63%和8.77%;高温处理主要降低了淮麦33小穗第3粒位的粒重及华成3366小穗第1、2和3粒位的粒重,2018-2019、2019-2020年度淮麦33和华成3366的产量分别下降了5.07%和16.33%、6.23%和8.90%。与高温敏感型品种华成336...     

不同品质类型小麦籽粒蛋白质、淀粉积累过程的基因型差异

对 3个具有不同蛋白质含量的大面积推广小麦品种宁麦 9号 (低蛋白 )、苏麦 6号 (中蛋白 )和重庆面包麦(高蛋白 )籽粒灌浆期蛋白质、淀粉含量的动态变化进行了研究。结果表明 ,(1) 3个品种在籽粒灌浆过程中 ,粒重的增加、籽粒蛋白质、淀粉含量存在极显著的差异 ;(2 ) 3个品种在开花后 2 2 d前经历了淀粉含量的快速增加、蛋白质含量下降期 ;(3)三个品种在整个灌浆至乳熟阶段淀粉持续积累 ,至花后 37d仍有较高的积累速率 ;重庆面包麦乳熟期(开花后 32 d之后 )蛋白质积累较宁麦 9号和苏麦 6号快 ,而宁麦 9号乳熟期蛋白质积累几乎停止     

水氮交互对弱筋小麦蔗糖含量和籽粒淀粉积累及品质的影响

为了解弱筋小麦产量和品质的水氮调控效应,于2003~2004年度在大田条件下研究了水氮因素及其交互作用对弱筋小麦旗叶蔗糖合成、籽粒淀粉积累、产量和品质性状的影响。结果表明,就弱筋小麦品种豫麦50而言,150kg/hm2的氮肥用量有利于促进旗叶蔗糖合成,增加籽粒淀粉积累量和籽粒产量,而氮肥施用量过多(270kg/hm2)或全生育期不施氮肥均不利于弱筋小麦产量和品质的形成;在试验条件下,灌拔节水 灌浆水(花后15d)有利于后期旗叶蔗糖合成和籽粒淀粉积累,其籽粒产量最高,品质性状最优;而灌拔节水(1水)或拔节水 灌浆水 麦黄水(3水)均不利于旗叶蔗糖合成和籽粒淀粉积累,导致籽粒产量和品质不同程度的下降。从水、氮的交互效应看,以全生育期施氮量150kg/hm2并保证拔节水和灌浆水是弱筋小麦较为理想的水氮运筹方式。     

外源水杨酸对高温胁迫下小麦籽粒灌浆特性的影响

为探究外源水杨酸(SA)对高温胁迫下小麦产量形成特性的影响,以扬麦18为试验材料,于2018-2020年进行盆栽试验,分别在小麦抽穗期(SAHG)、开花期(SAAG)、花后5 d(SA5G)以及花后10 d(SA10G)对其喷施水杨酸(SA),在灌浆期(花后15～19 d)采用被动式模拟增温方法对其进行高温胁迫,分析不同处理对小麦产量及其相关指标的影响。结果表明,与常温对照(NN)相比,灌浆期高温胁迫(NG)显著降低了小麦的产量和千粒重,不同时期喷施SA显著降低了高温胁迫下产量和千粒重的下降幅度,不同处理缓解效果表现为SAAG>SA5G>SA10G>SAHG。外源SA处理缓解了高温胁迫对小麦不同穗位强、弱势粒粒重的损害,对上部小穗及弱势粒粒重的影响较为显著,从而缓解了高温胁迫下小麦产量的降低。喷施SA显著降低了灌浆期高温胁迫下籽粒蔗糖含量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶(SS)活性的降低幅度,提高了籽粒中吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、细胞分裂素(CTK)的含量。推测喷施SA通过调控小麦籽粒内源激素水平提高籽粒糖类物质含量,进而缓解高温胁迫对产量影响。     

ABA对水分胁迫下水稻籽粒灌浆的调节

 利用水平分根系统研究了水稻抽穗后水分胁迫条件下ABA对水稻品种汕优63叶片光合特性、糖代谢和籽粒灌浆过程的调节。当一半根系受干旱胁迫时，叶片的水势和相对含量变化很小，但叶片和籽粒内ABA的含量显著增加。整个根系受干旱胁迫时，叶片的水势和相对含水量随着胁迫的增加而显著地降低，ABA含量则显著增加。半干和全干处理的水稻叶片的光合速率和RuBP羧化酶／氧化酶（Rubisco）的活性显著下降。叶片内蔗糖和淀粉的积累和代谢与叶片内ABA的含量和水分状况存在密切的关系，低浓度的ABA和高的叶水势与高的蔗糖积累和蔗糖磷酸合成酶活性相一致，但当叶片ABA的浓度增加时，即使叶片的水势与对照相似，叶片的蔗糖和淀粉积累以及蔗糖磷酸合成酶的活性则显著地下降，叶片的α－和β－淀粉酶活性似与ABA和水分状况关系不密切。ABA对籽粒灌浆有显著的抑制作用，ABA对籽粒灌浆的抑制作用至少部分与其对催化水稻籽粒内蔗糖代谢和淀粉积累的关键酶蔗糖合成酶的抑制有关。另外，干旱处理对叶片光合速率和蔗糖与淀粉积累的抑制程度显著高于半干旱处理，说明干旱本身也对这些过程有直接的效应。根据这些结果，作者认为，当水稻遇到干旱胁迫时，ABA对其光合作用、糖代谢以及籽粒的发育过程都有极其显著的调节作用。还就ABA对这些生理过程调节的可能性进行了讨论     

不同温光型专用小麦品种花后旗叶生理与籽粒淀粉积累特性

为探索不同温光型专用小麦籽粒淀粉的积累规律及其与植株生长状况的关系,在大田条件下,以2类温光型和3种筋型的小麦品种为材料,研究花后旗叶的生理特性和籽粒淀粉及组分积累情况。结果表明,旗叶中叶绿素含量在灌浆前期(0~21d)维持较高,后期迅速下降,但2个弱筋型品种下降速度缓慢;半冬性品种旗叶中可溶性蛋白含量均大于弱春性品种,而丙二醛(MDA)含量小于弱春性品种,差异均达极显著水平(P0.01)。不同筋型籽粒淀粉组分和总淀粉的积累动态以弱筋型品种最具优势,其直链淀粉含量均在花后14d进入快速增长期,支链淀粉和总淀粉含量在花后28d仍在持续增加,最终以半冬性弱筋品种的籽粒产量和淀粉产量最高(P0.01)。灌浆前期(0~21d),叶绿素、可溶性蛋白含量与直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量呈显著和极显著的相关性(P0.01,P0.05);灌浆后期(21~28d),与直链淀粉的相关性不显著,而叶绿素含量与支链淀粉含量的相关性增大。由此可见,旗叶维持较高的叶绿素、可溶性蛋白含量,较低的丙二醛含量在灌浆前期有利于直链淀粉的积累,后期有利于支链淀粉的积累。     

小麦籽粒发育过程中淀粉和激素含量的变化及其关系

为给小麦籽粒生长发育的化学调控提供依据,以蛋白质含量相近、粒重和淀粉含量差异大的小麦品种川麦32和川麦107为材料,研究了籽粒发育过程中淀粉、激素含量的变化及其相互关系.结果表明,大粒品种川麦32授粉后ZR含量高,灌浆中期IAA峰值高,而小粒品种川麦107籽粒发育期间淀粉含量高,GA含量也一直高于大粒品种川麦32,因而说明ZR和IAA含量与籽粒的大小及粒重关系密切,而GA含量与淀粉含量关系更密切.