氮素营养水平对冬小麦氮代谢关键酶活性变化和籽粒蛋白质含量的影响

通过氮素营养水平对籽粒蛋白质含量差异较大的3个小麦品种的氮素代谢关键酶活性变化及籽粒蛋白质含量影响的研究表明: 增加施氮量能够提高氮素同化关键酶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性, 降低旗叶蛋白质水解酶的活性. 增加施氮量提高籽粒蛋白质含量主要与促进开花后氮素吸收同化能力有关. 不同品种间籽粒蛋白质含量的差异     

种植密度对两种穗型冬小麦旗叶氮代谢酶活性及籽粒蛋白质含量的影响

在大田条件下,研究了种植密度对冬小麦多穗型（豫麦49-198）和大穗型（兰考矮早八）品种旗叶氮代谢关键酶活性和籽粒蛋白质含量的影响。结果表明,不同种植密度对旗叶氮代谢酶活性有显著影响。在花后前15 d,两品种旗叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷氨酰胺合酶（GOGAT）活性均随各自的种植密度增加而增加;硝酸还原酶（NR）活性则表现为中等密度的较低（兰考矮早八：375株 m^-2;豫麦49-198：150株 m^-2）;花后15 d之后,各酶活性随密度增加的变化趋势不尽相同。在一定范围内,两品种籽粒蛋白质含量随种植密度的增加而增加;表明氮代谢酶活性的提高在一定程度上有利于蛋白质含量的积累。     

春小麦不同穗位和粒位籽粒蛋白质积累方式的初步研究

利用多小穗大粒型春小麦品种东农7742，研究了不同穗位和粒位籽粒蛋白质积累方式，结果表明：随着灌浆成熟，各部位籽粒蛋白质含量逐渐增加；穗内成熟籽粒蛋白质含量相差9％；不同穗位籽粒蛋白质积累相对含量的顺序为中部粒＞下部粒＞上部粒；不同粒位蛋白积累相对含量的顺序则是第2小花粒≥第1小花粒＞第3小花粒。不同位置籽粒蛋白质的积累能力与其相应的粒重有一定关系，但并非完全一致，表明着生部位和发育时间的早晚及生理机制的差异，影响着蛋白质的积累过程和最终合成。     

不同小麦品种粒重和蛋白质含量的穗粒位效应分析

小麦籽粒的发育存在时空差异,不同穗粒位的粒重和蛋白质产量也存在差异,剖析粒重和籽粒蛋白质含量的穗粒位效应,有助于深入了解小麦产量和品质的形成机制。于2009—2010和2010—2011小麦生长季进行大田试验,选用3种类型4个品种,分析了不同穗粒位的粒重、蛋白质积累和蛋白质含量的动态变化。结果表明,粒重和蛋白质积累量的穗粒位间变异大于年份(环境)间变异和基因型间变异;蛋白质含量的年份间变异大于基因型间变异和穗粒位间变异,而成熟期穗粒位间变异最大。大粒品种易受环境影响,小粒品种比较稳定。优质面包小麦品种开花后各时期的籽粒蛋白质含量普遍高于中筋小麦,但不同时期、不同年份差异较大。开花后各时期,强势粒的粒重、蛋白质积累量和蛋白质含量显著大于弱势粒,中部籽粒显著大于上部和下部籽粒;随着灌浆进程穗中部与下部籽粒的差异变小,至开花后36 d时,中部和下部籽粒的蛋白质含量无显著差异。随籽粒灌浆进程,不同品种各穗粒位的粒重和蛋白质积累均呈"慢–快–慢"的"S"型曲线变化,蛋白质含量均呈"高–低–高"的"V"型曲线变化,灌浆后期,中部和下部强势粒以及下部弱势粒的蛋白质含量增长速度明显快于其他穗粒位籽粒。粒重最大生长速率出现在开花后18~21 d,快速增重时期为开花后12~26 d;籽粒蛋白质最大积累速率出现在开花后21~24 d,快速积累时期为开花后13~32 d。根据本研究结果,我们认为高产优质小麦品种的特征是籽粒不宜过大,小花位粒数不宜过多,且中、下部籽粒较多,开花后13~26 d灌浆速率快。     

播种密度对冬小麦不同穗位与粒位结实粒数和粒重的影响

利用重穗型小麦品种兰考矮早八和中间型品种周麦18,研究了不同播种密度对结实粒数与粒重的小穗位和粒位效应的影响。结果表明,不同穗型冬小麦品种小穗位结实粒数、小穗重及不同粒位粒重均随着小穗位自基部至顶部呈先增后降的二次曲线变化;不同穗型冬小麦品种穗部籽粒的分布差异显著,主茎穗的结实特性及粒重均优于分蘖穗;随着播种密度的下降,穗部结实特性和粒重有优化的趋势,重穗型品种兰考矮早八对密度的反应更为敏感,中间型品种周麦18小穗位和粒位对播种密度的调节效应较强;不同部位小穗粒重因结实粒数的差异表现出不同的粒位效应,下部和中部小穗位的第2粒位粒重较大,而位于上部和顶部小穗位第1粒位粒重较大,第3粒位粒重次于第1和第2粒位,第4粒位粒重最小。在小麦栽培中,应在保证主茎穗的基础上适当增加分蘖穗的比例。并在保证结实粒数的基础上提高粒重,尤其是下部小穗的结实粒数和粒重。同时,在保证第1、2粒位粒重的前提下最大限度地发挥第3、4粒位的粒重潜力,可以使小麦实现高产稳产。     

氮肥运筹对盐碱地水稻籽粒氮代谢关键酶活性和蛋白质含量的影响

为明确氮肥运筹对盐碱地水稻籽粒氮代谢关键酶活性和蛋白质含量的影响,以粳稻品种垦粳8号为材料,通过田间试验设置5种氮肥运筹,即不施氮肥(N0)、农民常规施氮(N1,纯N总量150 kg/hm~2,基肥∶蘖肥∶穗肥=6∶3∶1)、平衡施氮(N2,纯N总量150 kg/hm~2,基肥∶蘖肥∶穗肥=4∶3∶3)、平衡减氮(N3,纯N总量135 kg/hm~2,基肥∶蘖肥∶穗肥=4∶3∶3)、氮肥前移(N4,纯N总量150 kg/hm~2,基肥∶蘖肥∶穗肥=5∶3∶2),以N1为对照,分析不同氮肥运筹方式对盐碱地水稻抽穗期剑叶和籽粒中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性以及籽粒中蛋白质含量、蛋白质组分、氨基酸含量的影响。结果表明,与N1相比,N2、N3和N4提高了水稻抽穗期剑叶中的NR、GS、GOGAT活性,尤其是N2和N3的NR、GS、GOGAT活性分别显著提高了74. 21%,63. 22%,45. 46%和28. 95%,34. 28%,27. 27%;抽穗后籽粒中NR、GS、GOGAT活性随灌浆进程的推进而降低,且各时期的变化趋势与抽穗期剑叶一致。N2和N3清蛋白、球蛋白、谷蛋白含量分别显著提高了28. 30%,14. 29%,10. 32%和20. 76%,9. 89%,8. 70%,醇溶蛋白分别显著降低了7. 55%和9. 43%,总蛋白质含量分别提高了9. 59%,7. 26%,N4蛋白质含量及其组分均有所提高,其中,谷蛋白显著提高了7. 08%。N2和N3籽粒总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸含量分别显著提高了29. 78%,31. 14%,29. 09%和19. 11%,17. 96%,19. 39%,N4显著提高了总氨基酸和非必需氨基酸含量。综上,平衡施氮和平衡减氮有利于抽穗期剑叶以及籽粒灌浆过程中的NR、GS、GOGAT活性维持较高水平,调控蛋白质含量及其组分以及氨基酸含量,有效改善稻米的营养品质。     

行距配置对大穗型品种兰考矮早八旗叶氮代谢酶活性、籽粒产量及蛋白质含量的影响

在大田高产栽培条件下。研究了行距配置对大穗型冬小麦品种兰考矮早八花后旗叶硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、籽粒产量、蛋白质含量及单位面积蛋白质产量的影响。结果表明,15cm行距处理下,旗叶在灌浆中后期具有较高的氮代谢酶活性。籽粒产量随行距减小而增加,而籽粒蛋白质含量却减小,籽粒蛋白质产量与籽粒产量表现相同趋势。因此,适当缩小种植行距,降低了籽粒蛋白质含量,但有利于提高籽粒产量和单位面积蛋白质产量。     

小麦穗籽粒数、单粒重及单粒蛋白质含量的小穗位和粒位效应

通过系统分析2个品种与2个施氮水平的试验资料,确立了小麦穗籽粒数、单粒重、单粒蛋白质含量与蛋白质产量的小穗位和粒位效应。结果表明,不同小穗位结实籽粒数、小穗重,不同粒位粒重、单粒蛋白质含量与蛋白质产量均呈现二次曲线分布。2个品种穗部籽粒的分布存在显著差异,多粒型品种在不同施氮水平下每小穗结实粒数、单粒     

不同穗型冬小麦品种灌浆期旗叶碳氮代谢特点及籽粒淀粉积累动态

灌浆期两个不同穗型冬小麦品种:多穗型品种豫麦49和大穗型品种豫麦66旗叶光合速率、SPS活性和WSC含量的变化均呈单峰曲线,但豫麦66的峰值出现偏晚,而且灌浆中后期叶片代谢活性下降缓慢,显示出源端较强的同化物持续供应能力.两品种旗叶NR活性变化趋势基本相同,但开花后5～20d内,豫麦49旗叶NR活性高于豫麦66,开花后20～35d内情     

磷对小麦旗叶氮代谢有关酶活性和籽粒蛋白质含量的影响

选用中筋品种鲁麦22和强筋品种济南17在大田条件下研究了不同磷素水平（P₀,不施磷;P₁,每公顷施P₂O₅ 105 kg;P₂,每公顷施P₂O₅ 210 kg）对小麦旗叶氮代谢有关酶活性、籽粒蛋白质积累和蛋白质组分含量的影响。结果表明,磷提高了灌浆前期和中期小麦旗叶硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）的活性,以及灌浆中期旗叶内肽酶（EP）的活性,其中对济南17的促进作用大于鲁麦22,而同一品种的P₁和P₂之间无显著差异;施磷亦提高了开花后14 d之前旗叶可溶性蛋白质含量和7 d之前游离氨基酸含量,与P₀相比,P₁有利于旗叶灌浆前期游离氨基酸的积累以及灌浆期间向籽粒的再分配,而过高的磷素水平（P₂）对于灌浆后期旗叶游离氨基酸向籽粒再分配的影响较小;磷对籽粒蛋白质合成积累的促进作用在灌浆前期较大,后期较小,表现为前期施磷处理籽粒蛋白质含量显著高于P₀,随着灌浆进程,差异逐渐缩小,最终2个品种P₁处理成熟籽粒中蛋白质含量最高;不同磷素水平对2个小麦品种蛋白质组分的影响不一,对于2个小麦品种籽粒中清蛋白和球蛋白含量之和P₁与P₀无显著差异,而P₁水平下籽粒谷蛋白和醇溶蛋白含量显著在鲁麦22中提高,在济南17中提高幅度较小,说明P₁水平对改善小麦的营养品质意义不大,但能够改善其加工品质;P₂水平下,济南17的加工品质有变劣的趋势。磷对小麦籽粒蛋白质各组分含量影响的复杂性要求在生产中,应针对不同品质类型小麦品种制定不同的优化栽培措施。     

追氮量对不同冬小麦籽粒蛋白质含量以及面粉加工品质的影响

为了研究不同追氮量对冬小麦籽粒蛋白质及其组分含量和面粉加工品质的影响,在大田条件下以4个冬小麦品种为材料,设置了三个不同追氮量处理,分析了不同追氮处理下冬小麦籽粒蛋白质含量和加工品质参数.结果表明,在0～240 kg/hm2追氮范围内,总蛋白及其组分含量随追氮量的增加而提高,总蛋白和谷蛋白含量与追氮量呈显著正相关(r=0.998*,0.999*).在一定范围内,增加追氮量有利于改善小麦的主要加工品质,与对照相比干湿面筋含量、稳定时间等加工品质指标均显著提高,沉降值和面包体积有所提高,但差异不显著.小麦面粉加工品质在不同品种问差异显著.     

冬小麦不同穗位籽粒淀粉粒差异及其与粒重的相关性

为研究小麦不同穗位籽粒淀粉粒差异及其与粒重相关性, 以露天池栽冬小麦济麦20, 测定不同小穗位成熟颖果胚乳细胞大小、淀粉粒的数目、体积和表面积分布及胚乳发育过程中淀粉体数量变化。结果表明, 小麦胚乳淀粉粒发育具有显著的粒位、穗位效应, 相同小穗位, 强势粒淀粉体起始时间比弱势粒早4~5 d。相同粒位, 中部小穗籽粒淀粉体最先发育, 上部小穗次之, 下部小穗最晚。淀粉体数量在中部小穗籽粒最多, 随着灌浆进程, 下部小穗逐渐赶上并超过上部小穗。成熟籽粒淀粉粒数目分布总趋势为B_L型>B_S型>A型; B_S型淀粉粒表现强势粒>弱势粒, 且随小穗位的升高而呈增加趋势; B_L型则相反。淀粉粒的数目分布导致其体积与表面积分布表现出相同的变化趋势。粒重与大、小淀粉体数目相关系数随灌浆进程逐渐增大, 且前者大于后者; 成熟期分别达到0.88^**和0.78^**。粒重增加与大、小淀粉粒数目增长的相关系数分别高于0.96^**和0.93^**, 前者在穗位间差异不显著, 后者表现为下部小穗>上部小穗>中部小穗。小麦胚乳淀粉粒形成及粒度分布既具有强弱势籽粒间的粒位效应, 也具有显著的小穗位效应; 弱势籽粒仍有通过增加淀粉粒数量以减小其与强势籽粒间粒重差异的调控空间。     

两种穗型粳稻不同粒位籽粒垩白性状的比较分析

选用典型的直立穗型和弯曲穗型粳稻品种为材料,对两种穗型粳稻穗上不同粒位籽粒外观品质性状的差异及其分布特点进行了研究。结果表明,粳稻品种的穗型特征与品种间的垩白粒率、垩白度和透明度高低无直接的联系。同一稻穗内的不同部位间籽粒相比,垩白粒率、垩白度基本都表现为下部>中部>上部,透明度则基本相反。同一稻穗内的不同枝梗间相比,着生在二次枝梗上籽粒的垩白粒率和垩白度相对较高,而一次枝梗上的籽粒相对较低,透明度则相反。同一枝梗间的不同着粒部位相比,一次枝梗上6个粒位的垩白粒率和垩白度第1,5,6粒位较低,第2,3位较高,二次枝梗上3个粒位的垩白粒率和垩白度第1粒位最低,第2粒位最高,透明度则相反。粳稻穗型特征与品种间外观品质的优劣并无直接联系,同一稻穗内不同籽粒间的外观品质好坏与其颖花在穗上的开花顺序有密切联系。     

薄壳苦荞的氮代谢关键酶活性与品质分析

薄壳苦荞可直接脱壳加工米,是苦荞米产业发展的重要种质资源.本研究选用杂交育成的薄壳品种'贵米苦荞55号'为材料,对灌浆期叶片、茎和籽粒中氮代谢的关键酶活性、总氮含量、蛋白质和总黄酮含量等进行分析测定.基于One-way ANOVA分析结果发现,灌浆期苦荞叶片NR活性、茎NR活性、籽粒NR活性、叶片GOT活性、茎GOT活性、籽粒GOT活性、叶片GPT活性与茎GPT活性存在显著变化.灌浆期间'贵米苦荞55号'叶片NR活性均显著高于'晋荞麦2号',籽粒NR活性仅在灌浆后10和15d显著提高;叶片GOT活性在多个时期显著降低,但籽粒GOT活性在灌浆后5、25和30 d显著提高.而苦荞叶片、茎和籽粒中全氮含量不存在显著变化.推测苦养生殖生长与营养生长重叠导致了不同组织对氮源的竞争,进而影响了灌浆期植株各器官的氮代谢水平.'贵米苦荞55号'种子球蛋白和醇溶蛋白含量显著提高,谷蛋白含量显著降低,但总蛋白质和总黄酮含量与'晋荞麦2号'无明显差异,说明其具有较高的营养与保健价值,薄壳苦荞米可作为典型的低谷蛋白高黄酮谷物用于日常饮食.研究结果可为薄壳苦养的高产优质育种与栽培技术研究提供科学参考.     

两种穗型粳稻穗上不同粒位籽粒几个营养和蒸煮品质性状的比较分析

选用典型的直立穗型和弯曲穗型粳稻品种, 研究了穗上不同粒位籽粒的几个重要营养和蒸煮品质性状差异及其分布特点。结果表明, 穗型特征与蛋白质含量、直链淀粉含量和食味值高低无直接必然的联系, 但是对穗不同部位间这些指标及其粒位顺序有较大影响。对3个直立穗型品种而言, 蛋白质含量、直链淀粉含量表现为穗下部＞中部＞上部, 食味值则相反, 而对3个弯曲穗型品种而言, 蛋白质含量、直链淀粉含量的表现规律不明显, 食味值表现为穗上部＞中部＞下部; 同一稻穗不同枝梗间相比, 着生在二次枝梗上的稻米蛋白质含量相对较高、直链淀粉含量和食味值相对较低, 而着生在一次枝梗上的稻米蛋白质含量相对较低、直链淀粉含量和食味值相对较高; 同一枝梗间的不同着粒部位相比, 下部二次枝梗第2、3粒位的蛋白质含量较高、食味值较低, 中上部一次枝梗1~6粒位的蛋白质含量较低、食味值较高, 而直链淀粉含量在粒位间规律不明显; 直立穗型品种单一稻穗不同粒位间的差异大于弯曲穗型品种, 其主要原因可能是直立穗型品种着粒密度过大。     

强、弱筋小麦籽粒形成期蔗糖、淀粉合成相关酶活性及其与氮代谢的关系

2005—2006年生长季, 以小麦强筋品种藁城8901和弱筋品种豫麦50为材料, 研究了灌浆期籽粒和旗叶氮代谢底物含量与相关酶活性变化、蔗糖淀粉合成相关酶活性及籽粒淀粉积累特征, 分析了氮代谢与籽粒淀粉积累的关系。结果表明, 旗叶蔗糖合酶(SS)和磷酸蔗糖合酶(SPS)、籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合酶(SSS)、束缚态淀粉合酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)活性均呈单峰曲线变化。两品种比较, 除AGPP活性峰值豫麦50低于藁城8901外, 其他酶活性峰值均是豫麦50高于藁城8901。相关分析表明, 藁城8901支链淀粉积累速率与SS、SPS、AGPP和SBE活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.9377**、0.8857**、0.6489**和0.5980**; 直链淀粉积累速率与SS、SPS活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.7616**和0.7750**。豫麦50支链淀粉积累速率与SS、SPS、AGPP、GBSS和SBE活性呈极显著或显著正相关, 相关系数分别为0.8182**、0.6762**、0.7028**、0.8749**和0.5433*; 直链淀粉积累速率与SS、SPS和SBE活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.8528**、0.8428**和0.8603**。两品种硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性在开花后逐渐降低, 且藁城8901的NR活性一直高于豫麦50。硝态氮和氨态氮含量与NR、GS活性呈极显著正相关; 藁城8901的NR、GS活性与SS、SPS活性呈显著负相关, 而豫麦50只有GS与SPS达显著负相关(r = -0.5212*)。上述结果表明, 不同品质类型小麦籽粒淀粉合成积累受氮代谢相关酶活性的影响, 藁城8901较高的NR活性抑制与蔗糖合成有关酶SS、SPS的活性, 导致淀粉合成积累速率降低。由此可见, SPS/NR比值对淀粉合成具有重要调节作用。     

施氮量对硬粒小麦和普通小麦籽粒蛋白质的影响

硬粒小麦４２８６和普通小麦小偃６号和小偃１０７籽粒蛋白质含量随施氮量的增加呈递增趋势,但增幅不同;蛋白质产量呈常态变化;单粒蛋白质含量及其变化与籽粒蛋白质含量变化相似。施氮量以１５７．５ｋｇ／ｈｍ＾２时籽粒蛋白质产量较高。     

豫谷18功能叶碳氮代谢关键酶活性研究

本文研究了豫谷18在籽粒灌浆过程中功能叶碳氮代谢关键酶活性变化,结果表明,在产量形成关键期,豫谷18功能叶中硝酸还原酶（NR）、谷胺酰胺合成酶（GS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、谷氨酸脱氢酶(GDH) 活性均高于对照冀谷19。在几种酶的共同作用下,豫谷18维持和延长了叶片功能期,增强了光合作用及蛋白质合成等能力,为籽粒产量提高奠定了基础。     

长期施肥对夏玉米叶片氮代谢关键酶活性的影响

以“国家褐潮土土壤肥力与肥料效益长期监测基地”的大田肥料长期试验为平台,研究了长期施肥对夏玉米叶片中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH）活性的影响。结果表明,长期N、P、K化肥配合（NPK处理）以及N、P、K化肥与有机肥或秸秆配合施用（NPKM与NPKS处理）,叶片氮代谢酶（NR、GS、GOGAT和GDH）在籽粒灌浆时期均具有较高的活性,有利于玉米籽粒产量的形成;长期N、P、K化肥非平衡施肥的处理（NP、N、NK、PK处理）以及不施肥的CK,叶片氮代谢酶活性变化差异较大,且活性高峰期和籽粒灌浆关键期时间不一致,植株整体生产能力较弱,玉米籽粒产量较低。不同的酶对籽粒产量的贡献不同,因而系统研究长期定位配比施肥处理下玉米叶片的氮代谢酶活性具有重要的意义。