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。     

Effect of High Temperature on Sucrose Content and Sucrose Cleaving Enzyme Activity in Rice Grain During the Filling Stage

Global warming is due to continuous increase in greenhouse effect caused by human productive activities. Much attention has been paid to the influence brought by the increase of temperature on crop growth. Many researches in China and other countries are …     

高温对水稻灌浆期籽粒氮代谢关键酶活性及蛋白质含量的影响

 选用粳稻品种越光与籼稻品种IR72为材料,研究了高温对水稻灌浆期籽粒谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合酶（GOGAT）、谷氨酸 草酰乙酸转氨酶（GOT）、谷氨酸 丙酮酸转氨酶（GPT）的活性及蛋白质与氨基酸含量的影响。结果表明,灌浆期高温下水稻籽粒GOGAT、GOT与GPT活性显著或极显著升高,但籽粒GS活性显著或极显著降低;籽粒蛋白质及氨基酸各组分含量极显著增加。高温下籽粒GS活性显著降低并未影响籽粒蛋白质的合成,认为籽粒GS不是限制水稻蛋白质合成的关键酶。     

灌浆结实期弱光对水稻籽粒淀粉积累及相关酶活性的影响

 选用IR72（籼稻）和日本晴（粳稻）为材料，在开花后进行遮光处理，对弱光条件下籽粒淀粉和直链淀粉含量的动态变化及相关酶的活性进行了研究。在弱光条件下，两品种籽粒的淀粉含量减少，直链淀粉含量下降，蔗糖含量降低，ADPG焦磷酸化酶活性的变化较小，可溶性淀粉合成酶和颗粒结合型淀粉合成酶活性减弱，可溶性淀粉分支酶Q酶和颗粒结合型淀粉分支酶活性增强，淀粉去分支酶活性因品种而异，IR72表现为减弱，日本晴则为增强。相关分析表明，遮光下蔗糖输入量的减少量和淀粉合成量的下降量呈显著正相关；ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶活性与淀粉积累速率呈显著正相关。分析指出，遮光下淀粉合成酶活性的降低与淀粉合成量的下降有关，淀粉分支酶活性的升高是直链淀粉占淀粉总量的比率减少的重要原因。     

高温胁迫对水稻籽粒灌浆与稻米品质影响及其机理研究进展

高温胁迫是影响水稻产量和品质形成的主要环境因素之一。本文概述了高温胁迫对水稻籽粒灌浆和稻米品质形成的影响,并从同化物的积累与转运、碳氮代谢关键酶活性、内源激素以及分子机理等方面综述了其生物学机制;讨论了减轻水稻高温危害的关键技术措施和水稻响应高温胁迫机制的重点研究方向,为水稻抗高温育种和栽培提供一定的理论依据。     

蔗糖和激素对水稻离体培养穗籽粒生长的影响

 应用离体穗培养技术研究了蔗糖浓度和不同植物激素对不同源库类型水稻品种籽粒的溶液和蔗糖吸收以及干物积累的影响。离体培养穗的籽粒吸收溶液量随培养液蔗糖浓度的升高而增加，但高蔗糖浓度(盐粳2号为160 mmol／L，亚优2号和汕优63为320 mmol／L)时有抑制作用。离体培养穗对蔗糖的吸收随蔗糖浓度升高而增加。供试的不同源库类型品种籽粒干物质和淀粉的积累均受低蔗糖浓度促进，但进一步提高蔗糖浓度则抑制了盐梗2号和汕优63的籽粒增重和淀扮积累。 GA₃和玉米素对汕优63籽粒的溶液吸收和干物质积累有促进作用，GA₃ 对盐粳2号和玉米素对亚优2号籽粒干物质积累有促进效应，但溶液的吸收则有抑制作用。由此初步认为籽粒对水分和蔗糖吸收是两个既相互依赖又相互独立的过程，籽粒糖分的积累与同化物的供应及库强的调节有关。本文还对激素的可能作用进行了讨论。     

灌浆结实期高温对早稻产量和品质的影响

为了研究灌浆结实期高温对水稻产量和品质的影响,本研究采用桶栽方式,于2010年和2011年在人工气候箱分别对乳熟期和蜡熟期的超级杂交稻组合天优998进行连续5 d的高温处理,日最高温度分别设定为32℃、35℃、38℃、40℃和42℃,日较差为6℃,另设自然条件下正常生长的水稻为对照。结果表明,高温对水稻每丛穗数、每穗总粒数和糙米率无显著影响;随着日最高温度的升高,水稻结实率和千粒重降低,产量下降,精米率和整精米率降低;垩白粒率和垩白度明显增加;当日最高温度达35℃以上时,水稻产量和品质显著下降,尤其是乳熟期比蜡熟期受到的影响更为严重;乳熟期至蜡熟期连续高温对水稻产量和品质的影响较单一阶段要大。     

不同氮、磷施用量对甜菜叶片中蔗糖代谢有关酶活性的影响

甜菜叶片中蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、转化酶的活性随土壤施氮、磷的量不同而变化,氮磷营养对蔗糖磷酸合成酶的活性调节表明,随施氮量的增加（0～300kg/hm^2）,叶片蔗糖磷酸合成酶的活性相应地提高,在同等施氮条件下,增加磷的施用量可提高蔗糖磷酸合成酶的活性.在苗期,施用氮、磷肥对蔗糖合成酶的活性没有影响.生育后期,蔗糖合成酶的活性随施氮量的增加而活性提高.但在较高的施氮水平下,提高磷的施用量可降低蔗糖合成酶的活性.生育期内氮、磷对转化酶无明显的调节作用.     

水稻灌浆过程中籽粒淀粉合成关键酶活性与蒸煮食味品质

选用稻米蒸煮食味品质有显著差异的4个粳稻品种,对水稻籽粒灌浆过程中淀粉合成关键酶的活性变化及其与蒸煮食味品质关系进行了研究。 不同品质类型的品种间籽粒直链淀粉和支链淀粉含量在灌浆前、中后期表现出差异,这种差异主要表现在灌浆不同时期淀粉积累速率上。籽粒灌浆过程中,不同品质类型的品种中ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性出现峰值的时间无差异,但淀粉分支酶活性出现峰值的时间,劣质品种明显早于优质品种,而且优质品种灌浆中、后期仍然保持较高水平的酶活性。ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶的活性与直链淀粉含量、支链淀粉含量、味度值、RVA谱特性间的相关性和程度因灌浆时期不同而发生变化。在整个灌浆过程中,可溶性淀粉合成酶活性与味度值间的相关均不显著,但灌浆前期和中、后期的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶的活性与味度值间呈显著或极显著相关。选择灌浆前期酶活性低或灌浆后期酶活性高的材料,将有利于提高稻米蒸煮食味品质。     

养分胁迫对水稻籽粒灌浆充实影响的蛋白质组学研究

 以杂交早稻威优916为试验材料,采用水培方式栽培,生育后期设置养分胁迫和全营养液两种处理,从蛋白质组学角度研究后期持续的养分胁迫对水稻籽粒灌浆的影响,以期为水稻高产栽培提供科学依据。籽粒蛋白质经双向电泳分离后共获得了37个发生差异表达的蛋白质,经串联质谱分析(ESI Q MS/MS),27个蛋白质功能得到鉴定,包括4个参与光合作用的蛋白质、13个与籽粒充实发育相关的蛋白质、9个逆境相关的蛋白质及1个呼吸代谢相关的蛋白质。分析结果表明,养分胁迫下,逆境相关蛋白质在籽粒灌浆的前中期大量上调表达,籽粒光合作用减弱,后期呼吸作用增强,籽粒的氮代谢受到显著影响,谷蛋白及胚蛋白表达相对滞后,蛋白质和脂肪合成减少,从而造成籽粒灌浆不足,产量降低。     

灌浆期高温下外源喷施2,4-表油菜素内酯对浙禾香2号产量及品质的影响

为明确水稻灌浆期高温下喷施2,4-表油菜素内酯（2,4-epibrassinolide, EBR）对水稻产量构成因素及品质的影响,以优质稻品种浙禾香2号为试验材料,在灌浆期进行15 d高温（HT）和适温（NT）处理,同时喷施浓度为0.15 mg/L的EBR和相同浓度的油菜素内酯合成抑制剂油菜素唑（Brassinozole, BRZ）,以喷施相同量的清水为对照。结果表明,灌浆期高温处理显著降低浙禾香2号的结实率,但对粒重的影响较小;高温处理降低稻米的加工品质、外观品质和食味品质;高温下外源喷施EBR能够显著提高浙禾香2号的产量、糙米率和整精米率,显著降低垩白粒率、垩白度和蛋白质含量。试验结果为进一步明确EBR缓解水稻高温热害的效应提供理论基础。     

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.     

早籼稻米RVA谱特性的品种间差异及其温度效应特征

采用粘度快速测定仪分析了10个不同食味类型早籼品种的淀粉粘滞（RVA谱）特性,并通过人工气候箱控温处理试验对早籼稻米淀粉粘滞特性与水稻灌浆结实期温度间的关系进行了分析。结果发现,食味较优的早籼水稻品种一般具有较大的崩解值和较小的消减值、回冷恢复值,而食味较差的早籼品种则相反,普遍有着较小的崩解值和较大的消减值、回冷恢复值,具有较明显的规律性;而不同食味类型早籼品种在最高粘度、热浆粘度、最终粘度等指标上差异规律则不明显;水稻灌浆结实期温度处理对早籼稻米淀粉粘滞特性的影响主要表现在淀粉糊化过程的回冷特性上,与高温处理相比,水稻在适温处理下灌浆,其稻米淀粉的最终粘滞度、消减值和回冷恢复值呈现出明显的上升趋势,而崩解值的变化则相对较为复杂。适温处理下稻米淀粉RVA谱特征的最终粘滞度、消减值和回冷恢复值等指标的变化,可能正是部分早籼品种“翻秋”种植后其蒸煮食味品质明显变好的一个重要理化指标。     

Temperature Stress at Grain Filling Stage Mediates Expression of Three Isoform Genes Encoding Starch Branching Enzymes in Rice Endosperm

An early-maturity indica rice variety Zhefu 49, whose grain quality and starch structure are sensitive to environmental temperature, was subjected to different temperatures (32°C for high temperature and 22°C for optimum temperature) at the grain filling stage in plant growth chambers, and the different expressions of three isoform genes (SBEI, SBEIII and SBEIV) encoding starch branching enzyme (SBE) in the endosperms were studied by the real-time fluorescence quantitative PCR (FQ-PCR) method. Effects of high temperature on the SBE expression in developing rice endosperms were isoform-dependent. High temperature significantly down-regulated the expressions of SBEI and SBEIII, while up-regulated the expression of SBEIV. Compared with SBEIV and SBEIII, the expression of SBEI gene in Zhefu 49 rice endosperms was more sensitive to temperature variation at the grain filling stage. This study indicates that changes in weather/climate conditions especially temperature stress influence rice grain formation and its quality as evidenced by isoform expression.     

减数分裂期高温对水稻穗粒数影响的定量分析

【目的】穗粒数是水稻产量构成因子之一。为明确减数分裂期高温对水稻穗粒数的可能影响,构建其定量估算模型,【方法】于2014-2015年以两优培九和南粳45为供试材料,于减数分裂期设置不同强度和持续时间的高温处理,以自然无高温环境为对照,分析了减数分裂期不同高温强度和高温持续时间对穗粒数的影响,建立了减数分裂期高温与穗粒数的定量关系,最后根据温度日变化特征,构建了自然环境下的减数分裂期高温对穗粒数的定量影响算法。【结果】减数分裂期高温对穗粒数的影响程度与高温强度、持续时间有关。同样高温条件下,穗粒数随高温持续天数增加呈指数减少;日相对穗粒数随温度增加而减少,可用二次曲线进行描述。穗粒数对高温敏感的终止时间大约为抽穗前5 d。利用2015年试验资料对上述模型进行了检验,两优培九和南粳45穗粒数模拟值的相对均方根差为0.094和0.085,说明模型可很好地模拟减数期高温对穗粒数的影响。【结论】对完善高温对水稻生长过程的定量影响具有重要作用。     

结实期动态高温和干旱对软米粳稻产量和品质的影响

以软米粳稻扬农香28为试验材料,设置结实期动态高温（HT）、干旱（D）和动态高温干旱（HTD）3个处理,并以常温湿润作为对照（CK）,研究结实期动态高温和干旱对软米粳稻产量和稻米品质的影响。结果表明,与CK相比,HT处理的千粒重、结实率和产量显著增加,D处理的千粒重、结实率和产量下降,HTD处理的结实率和产量差异不显著。与CK相比,3种处理均降低了扬农香28的精米率、整精米率、直链淀粉含量和崩解值,提高了垩白粒率、垩白度、蛋白质含量、糊化温度和消减值,其中,精米率、整精米率、垩白粒率和垩白度的差异达显著水平。结实期高温和干旱均影响稻米品质,高温干旱复合处理较单一处理影响更大。     

稻米食味品质对结实期温度的响应研究进展

综述了稻米食味品质对结实期温度的响应特征及稻米食味品质与直链淀粉、支链淀粉和蛋白质含量的关系,并从籽粒灌浆过程中淀粉与蛋白质合成代谢角度阐明了水稻食味品质对结实期温度响应的生理基础,最后展望了结实期温度胁迫对稻米食味品质影响的研究方向。     

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。