水稻灌浆期籽粒中3个与淀粉合成有关的酶活性变化

在水培和盆栽条件下，研究了6个水稻品种(含籼/粳杂交组合、新株型品系)灌浆期强、弱势粒中ADPG焦磷酸酶(EC2.7.7.21)、淀粉合成酶(EC2.4.1.21)和淀粉分枝酶或Q-酶(EC2.4.1.18)的活性变化及其与灌浆充实的关系。3个酶的活性变化与籽粒灌浆动态相关联：淀粉酶最高活性出现的时间稍前或同步于最大灌浆速率的时间；ADPG焦磷酸酶     

小麦籽粒灌浆过程中有关淀粉合成酶的活性及其效应

在不同土壤肥力条件下, 对不同品质类型小麦品种的籽粒淀粉积累及淀粉合成过程中的关键酶-ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶与淀粉粒结合态淀粉合成酶活性变化进行了研究. 结果表明, ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶与总淀粉和支链淀粉积累速率呈极显著正相关; 淀粉粒结合态淀粉合成酶与直链淀粉积累速率呈极显著正相关,     

水稻籽粒灌浆特性及其与籽粒生理活性的关系

研究了6个水稻品种(组合)的籽粒灌浆特征及其与籽粒生理活性的关系.籽粒充实较好的武育粳3号和9516,强、弱势粒灌浆趋于同步,强、弱势粒的起始灌浆势(R0)、最大灌浆速率(Gmax)、平均灌浆速率(G)以及达到最大灌浆速率的时间(Tmax)差异较小.籽粒充实较差的扬稻4号、汕优63、PC311/早献党18和PC311/IR36,强、弱势粒灌浆表现为异     

土壤水分对小麦籽粒淀粉合成和积累特性的影响

以防雨池栽的方式研究了限量灌溉对冬小麦籽粒淀粉合成和积累的影响.结果表明,冬小麦籽粒中可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉粒结合态合成酶(GBSS)和Q酶 (一种分支酶)均是在灌浆中期(花后14 d)活性最高.中度、严重干旱显著地降低了它们的活性.适宜的灌水处理(处理C和处理D)使三种酶保持较高的活性,这是形成较高产量的生理基础.三     

水稻籽粒灌浆过程直链淀粉的积累及其相关酶的品种类型间差异

对籼、粳、糯3种类型水稻籽粒灌浆过程中直链淀粉含量的变化及其相关酶活性差异的比较分析表明,不论是早籼品种浙733,还是早粳品种浙农104,其直链淀粉含量在籽粒灌浆过程中的变化趋势基本相似,均表现为灌浆初期的直链淀粉含量较低,随着灌浆时间的推移,籽粒中直链淀粉含量明显升高,灌浆后期则略有降低,而对早糯品种早香糯而言,     

水稻淀粉合成关键酶的研究进展

淀粉是稻米的主要成份,其组成和性质决定着稻米品质。在水稻淀粉合成过程中,淀粉合成关键酶发挥了重要的作用。综述了ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合成酶（SS）、淀粉分支酶（SBE）及淀粉脱支酶（DBE）的功能及调控机理,并对目前研究存在的问题进行了探讨。     

RNA干扰水稻SBE3基因的表达对籽粒淀粉合成及其关键酶活性的影响

为探讨RNA干扰水稻SBE3基因的表达对籽粒淀粉合成及其关键酶活性的影响,以水稻品种中花11及以其为受体的转基因株系为材料,分别检测水稻SBE3基因的表达、籽粒发育各时期淀粉合成关键酶活性变化及直链、支链淀粉相对含量。结果表明,导入的SBE3基因RNA干扰结构成功地降低了目的基因的表达,并使其酶活性在籽粒发育各时期均显著降低并提前3 d达高峰期,且不同株系间具有差异。同时也使不同发育时期籽粒的ADPG-PPase和SSS及DBE活性均不同程度地显著降低,尤其以SSS和ADPG-PPase活性峰值降幅最大。此外,两个转基因水稻株系各时期籽粒直链淀粉含量均显著高于对照,而其成熟籽粒千粒重却显著降低,直链淀粉含量越高,千粒重越轻。     

灌浆期高温与干旱胁迫对小麦籽粒淀粉合成关键酶活性及淀粉积累的影响

高温与干旱是小麦灌浆期的主要胁迫逆境, 影响小麦同化物的生成及其在籽粒中的积累。本文以郑麦366为试验材料, 采用盆栽和人工气候室模拟相结合的方式, 研究了灌浆期高温(HT)、干旱(DS)和高温干旱复合胁迫(HT+DS)对小麦籽粒淀粉合成关键酶活性、淀粉及其组分的影响。于花后10 d将长势均匀一致的盆栽小麦转移至人工气候室, 至小麦成熟。人工气候室设适温(昼25℃/夜15℃)和高温(昼32℃/夜22℃)两种温度模式, 每种温度模式下又设置正常水分(土壤相对含水量75%左右)和轻度干旱胁迫(土壤相对含水量50%左右)两个土壤水分处理, 以适温、正常水分处理为对照。与对照相比, HT、DS及HT+DS条件下籽粒可溶性淀粉合酶(SSS)和结合态淀粉合酶(GBSS)活性在胁迫初期显著升高, 之后迅速下降; 淀粉分支酶(SBE)、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)和蔗糖合酶(SS)活性在小麦籽粒整个灌浆过程中均低于对照; 上述酶活性还受高温与干旱互作的显著影响。HT、DS及HT+DS逆境下, 小麦籽粒淀粉积累速率减小, 籽粒直、支链淀粉和总淀粉含量下降, 生育期缩短, 粒重和产量降低。其中, HT的影响大于DS, 复合胁迫的影响大于单一胁迫。相关分析表明, SSS和GBSS活性与籽粒直、支链淀粉和总淀粉含量在多数测定时期呈正相关(P<0.01), AGPase、SBE和SS活性在灌浆后期(花后22~26 d)与籽粒直、支链淀粉和总淀粉含量呈正相关(P<0.01)。表明高温干旱胁迫通过淀粉合成关键酶而影响籽粒淀粉的合成与积累, 最终影响小麦产量和品质。     

不同土壤对不同筋力冬小麦品种籽粒灌浆过程中淀粉合成有关酶活性的影响

在池栽条件下，研究了3种土壤（粘土、壤土、沙土）对3个不同筋力（强筋、中筋、弱筋）冬小麦品种籽粒灌浆过程中AGPP，SSS和SBE三个淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明，粘土区藁麦8901和洛麦1号3个酶活性都较高，其变化趋势均呈单峰曲线，除藁麦8901的AGPP花后25 d达到峰值外，其余均在花后20 d达到峰值。表明粘土栽培可能     

小麦籽粒灌浆过程中淀粉去分支酶的类型、活性及其纯化

以小麦品种鲁麦21和烟优361（低支链淀粉含量）、鲁麦1号和济宁13（中支链淀粉含量）、济南16和糯麦2号（高支链淀粉含量）为材料,采用分光光度、聚丙烯酰胺凝胶电泳和高效液相色谱法,对小麦籽粒灌浆成熟过程中异淀粉酶和极限糊精酶的活性变化、类型特征及酶解产物进行了分析,并利用硫酸铵沉淀、葡聚糖凝胶层析（G-100）和阴离子交换柱层析（DEAE）分别对两种淀粉去分支酶进行了分离纯化。结果表明,两种淀粉去分支酶均存在于淀粉合成过程中;在灌浆成熟过程中,6个品种的两种淀粉去分支酶活性都在15 d左右达最高值,且异淀粉酶活性呈单峰曲线,而极限糊精酶活性呈波浪形曲线,在25 d左右又出现另一峰值;纯化后的异淀粉酶和极限糊精酶分子量分别为83和100 kD。高效液相色谱图谱表明,以支链淀粉为底物时生成葡萄糖和糊精,以普鲁蓝为底物时只生成麦芽三糖。     

水稻叶片淀粉积累及早衰突变体esl9的鉴定与基因定位

利用EMS诱变籼型三系保持系西农1B,获得了一个新的水稻叶片淀粉过度积累而导致的早衰突变体esl9(early senescence leaf 9)。该突变体苗期叶片呈淡绿色,分蘖期开始除心叶外的叶片从叶尖开始黄化衰老,逐渐延伸至叶中上部,基部保持绿色,该性状一直持续到成熟。与野生型相比,esl9叶片光合色素含量下降,O_2~-、·OH和H_2O_2等活性氧含量上升,保护酶系统中SOD和CAT活性降低。组织化学分析表明,esl9叶片中积累了大量的淀粉颗粒,淀粉含量显著上升;qRT-PCR结果显示,淀粉合成途径相关基因上调,磷酸丙糖(TP)分配途径基因下调,推测基因突变可能改变了TP的分配途径,导致叶片过度积累淀粉,破坏叶绿体结构,光合系统受阻,活性氧增多,引起叶片黄化衰老。遗传分析表明该突变体受一对显性核基因调控,ESL9位于第11染色体标记S11-110与S11-87之间,物理距离为304.9 kb,这为进一步基因克隆和功能研究奠定了基础。     

水稻生育后期叶片早衰突变体的光合特性与叶绿体超微结构观察

以旗叶早衰的水稻突变体(psf)与其野生型对照(浙恢7954)为材料,对两者在水稻抽穗开花后旗叶衰老过程中的光合速率、叶绿素荧光和叶绿体超微结构比较分析表明,旗叶早衰突变后的每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量均不同程度降低,以对每穗实粒数和结实率的影响程度最明显; 在水稻灌浆期间,psf旗叶的叶绿素含量、叶绿素a/b值、净光合速率(P_n)、PSII潜在活性(F_v/F_o)和最大光化学效率(F_v/F_m)均比其野生型对照明显降低,且随着抽穗开花后天数的推移,供试材料间的差异幅度呈逐渐拉大趋势; psf叶肉细胞中的叶绿体排列、形态大小及其类囊体结构在水稻抽穗开花期基本正常,但随着叶片衰老过程的推进,psf叶肉细胞中的叶绿体相继会出现沿细胞壁周缘化、外部形态缩皱变形、嗜锇颗粒增多变大、类囊体膜系统退化、片层结构完全解体等变化。其中,叶绿体沿叶肉细胞壁排列的周缘化与外形结构的球状化表现,与叶绿体类囊体膜系统损伤和开始降解之前的净光合速率(P_n)下降有关,而由类囊体膜系统受损所带来的F_v/F_m和F_v/F_o下降过程,则相对滞后于P_n和叶绿素含量下降的起始时间。     

水稻卷叶突变体rl28的特性与基因定位

叶片是光合作用的主要器官,适度卷曲有利于改善群体光照,提高光能利用率,因此,发掘和研究叶片发育相关基因是改良株型和植物生长发育研究的重要基础工作。本研究报道了一个新的水稻稳定遗传卷叶突变体rolled leaf 28(rl28),与野生型相比,rl28从拔节期起叶片开始沿中轴脉向内侧卷曲,叶片的卷曲度均极显著高于野生型,且叶夹角也不同程度小于野生型。扫描电镜及石蜡切片观察表明,rl28叶片单位面积气孔数、气孔导度显著高于野生型,蒸腾速率极显著高于野生型,rl28中脉增大及临近的2个泡状细胞数量减少。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,RL28基因被定位在第5染色体标记5-43和5-34之间,物理距离为90 kb。本研究将为RL28基因的图位克隆及功能研究奠定基础。     

不同粒型稻米碾磨特性及蛋白质分布的比较

以3个具不同品质和粒形特点的典型水稻品种,比较研究了稻米碾磨特性及蛋白质含量与组分在籽粒内部的分布情况。碾磨程度和达到相应碾磨程度所需碾磨时间之间的非线性关系显示糠层由外到内硬度不断增加;淀粉胚乳层硬度保持不变,且高于糠层硬度。不同品种达到相同碾磨程度所需时间差异较大,说明淀粉等物质的沉积密度在品种中存在较大差异。蛋白质含量在籽粒不同部位不是均匀分布的,3个品种糙米中均约85%的蛋白质分布在胚乳层中,清芦占11的蛋白质含量以外层胚乳最高,苏御糯和扬辐粳4901蛋白质含量均以糠层最高。随碾磨程度的提高,籽粒蛋白质含量由表及里呈降低趋势,核心层胚乳只有糠层的1/2左右,但不同类型水稻品种的降低趋势不同。SDS-PAGE分析表明,不同种子贮藏蛋白组分在籽粒内部的分布是相对均匀的,说明不同蛋白质组分在积累过程中,其遗传表达相对同步。     

水稻叶色白化转绿及多分蘖矮秆突变体hfa-1的基因表达谱分析

hfa-1的白化转绿、多分蘖矮秆表型受单隐性核基因hw-1(t)控制。该基因编码含线粒体交替氧化酶AOX结构的叶绿体蛋白,通过参与叶绿体呼吸电子传递链,对类胡萝卜素生物合成途经及其次生代谢途径进行调控。本研究对hfa-1突变体叶色白化转绿过程中的类胡萝卜素生物合成途径、与该途径有关的植物激素代谢途径的相关基因进行表达分析,并分析了hfa-1突变体在白化、转绿两个时期的基因表达谱。结果表明,类胡萝卜素、植物激素(GA、ABA和SL)生物合成相关基因在hfa-1突变体白化期叶片中表达量减低,暗示hw-1(t)基因的突变抑制了苗期类胡萝卜素合成,同时还对涉及该过程相关多个次生代谢途径产生影响。通过基因表达谱芯片和功能分类分析,发现hfa-1叶色白化转绿过程中上调和下调表达基因涉及的生理过程主要在光合作用、应对内源刺激物和胁迫响应等方面;其中电子传递体Cytb6/f复合蛋白合成相关基因上调表达明显,推测Cytb6/f蛋白复合体在电子传递和质醌库还原氧化上对hw-1(t)起一定的补偿功能。     

一个水稻半矮秆突变体的鉴定与遗传分析

高黄矮材料是由黄矮与高秆材料杂交后代F2群体中分离得到的一个半矮秆突变体材料,株高在95 cm左右,比黄矮高约40 cm.该材料在苗期倒2叶叶尖开始出现黄化,分蘖期倒2叶叶尖仍然黄化,倒3叶近1/3叶面黄化干枯、破损现象比较明显.将该突变材料与不同高秆材料杂交,杂种F1表现为高亲本,F2群体株高数据符合3:1分离比例,结果表明该矮生性状受1对隐性基因控制,因其叶尖黄化性状与半矮秆性状共分离,故暂将该基因命名为dy(t)基因;同时将突变材料与其他不同基因型的半矮秆杂交,F2群体均符合9:3:3:1的分离比例,结果表明dy(t)基因与sdl、sdn、sdg基因均不等位,为一新的半矮秆基因.对不同株高材料的幼苗进行不同浓度外源赤霉素(GA3)叶面喷施处理后,结果表明dy(t)基因对该激素敏感.     

水稻黑条矮缩病抗性评价方法及抗性资源筛选

水稻黑条矮缩病是水稻主要病毒病害之一。目前由于缺乏规模、高效的黑条矮缩病抗性鉴定体系,制约了抗黑条矮缩病水稻资源的发掘,限制了抗黑条矮缩病的育种进程和基础研究。本研究通过分析水稻黑条矮缩病田间鉴定所需灰飞虱的有效接种密度、带毒率及播期等,提出水稻黑条矮缩病田间鉴定有效接种的灰飞虱密度在800万头 hm^-2左右较为合理,而带毒率应不低于5%。并进一步对现有黑条矮缩病人工接种鉴定的循回期、接种虫量、接种时间及虫龄等进行了优化。利用上述鉴定体系,2010年对来源于20个国家的共1240份水稻种质进行黑条矮缩病田间鉴定,初步获得发病率低于10%的品种34个;2011、2012连续两年对该34个品种进行多年多点重复抗性鉴定,发现来自东南亚地区的3个品种Kanyakumari 29、Madurai 25和Vietnam 160连续3年发病率均低于10%,表现较高的黑条矮缩病的抗性。进一步分期播种鉴定的结果表明,Kanyakumari29在3个播期、3个鉴定点的发病率均低于12%,而Madurai 25和Vietnam 160发病率均低于9%。此外,在人工接种条件下Kanyakumari 29、Madurai 25和Vietnam 160的发病率均低于9%。因此,多年多点田间鉴定和人工室内接种鉴定的结果均表明,Kanyakumari 29、Madurai 25和Vietnam 160稳定、高抗黑条矮缩病。综上所述,本研究建立的田间鉴定与室内鉴定相结合的黑条矮缩病鉴定体系准确、可靠,可用于黑条矮缩病的大规模鉴定,该体系的建立及高抗黑条矮缩病水稻资源的发掘为水稻抗黑条矮缩病基因的鉴定及育种利用提供了重要的方法和材料基础。     

水稻移栽后苗期茎叶光合产物运转与分配特性研究

采用³H核素示踪方法,研究了水稻移栽后苗期茎叶光合产物的运转分配特性。结果表明,栽后4 d标记的茎鞘3H同化物在标记后10 d,有7.6%~9.8%运往新根,6.7%~15.6%运往主茎新叶,6.9%~9.9%运往分蘖茎叶;标记后30 d,约12%分配至新根,10%~14%分配至分蘖茎叶。标记后10~30 d参与再分配的同化物主要来自主茎茎鞘,输入器官主要为分蘖和新根。移栽后20 d标记叶片的3H同化物在标记后10 d,19%~28%分配至主茎新叶,4.6%~13.4%分配至分蘖,3%~5%运往新根。3个品种中,冈优22茎、叶光合产物分配到主茎中的比例较高,K优047分配到分蘖的比例较高,Ⅱ优162输送到新叶中的比例最大。     

水稻叶缘白化突变体mal的遗传分析与基因定位

植物叶色变化对叶绿体发育和叶绿素生物合成等光合系统结构和调控机制的研究有着重要的理论意义。水稻叶缘白化突变体mal (marginal albino leaf),来源于恢复系缙恢10号(Oryza sativa L.ssp. indica)的EMS诱变群体,经过多代自交,其突变性状遗传稳定。与野生型相比,mal突变体整个生育期叶片边缘白化且叶片变窄,抽穗期倒三叶叶片、倒二叶叶边缘以及倒三叶叶边缘的叶绿素含量极显著降低。透射电镜观察发现,mal突变体叶片绿色部位细胞与叶绿体发育完全,白化部分叶肉细胞大部分中空,无明显完整的细胞器,叶绿体内部完全降解。遗传分析表明该突变体受隐性核基因控制,MAL被定位在第8染色体上SSR标记M22和InDel标记ID27之间,物理距离为171 kb。本研究将为MAL基因的图位克隆及功能研究奠定基础。     

水稻类病变突变体c5的遗传分析与目标基因的精细定位

水稻类病变突变体c5是由粳稻品种中花11种子经化学诱变剂EMS (甲基磺酸乙酯)诱变处理得到的。该突变体叶片在三叶期开始出现近似圆形褐色斑点,经DAB染色和台酚蓝染色显示这些斑点积累了过多的H₂O₂并引起程序性细胞死亡。与野生型相比,突变体c5的成熟期株高从110.4 cm减少到74.6 cm,有效分蘖数和每穗着粒数分别减少23.7%和28.5%,千粒重和结实率都显著降低,此外,c5还表现出对白叶枯病菌的广谱抗病性,对10个菲律宾生理小种都有强烈的抗性反应。遗传分析表明,c5的突变性状受单隐性核基因控制。利用c5和明恢86配组形成的包含6269个单株的F₂群体和18个分子标记,将c基因限定在水稻第5染色体长臂STS标记S41和S47之间大约102 kb的遗传距离内。序列分析发现该区间内其中有11个编码基因,且它们与现已报道的类病变基因都不同,暗示c5可能是一个新型类病变性状控制基因。