不同施磷量对小麦(Triticum aestivum L.)种子成熟后萌发特性的影响

为研究小麦(Triticum aestivum L.)生长过程中不同施磷水平对收获后种子的萌发特性的影响,本研究选用冬小麦品种'新冬20号'和'新冬23号',在3种施磷水平(对照0 kg/hm2、低磷105 kg/hm2、高磷210 kg/hm2)下收获的小麦籽粒为材料,通过扫描电镜观察种子萌发过程中胚乳淀粉粒的形态变化,比较不同发芽时期籽粒淀粉酶和酸性磷酸酶活性以及胚根和胚芽发育状况。结果表明:2个参试品种发芽6 d时,低磷处理下的籽粒淀粉粒降解程度高于对照和高磷,低磷条件下的籽粒α-淀粉酶活性显著高于对照和高磷;'新冬20号'和'新冬23号'小麦籽粒发芽6-8 d,低磷处理下的胚根长显著高于高磷;发芽8 d,新冬20号高磷处理下的单株干重分别为低磷和对照的86.3%和90.7%,新冬23号高磷处理下的单株干重分别为低磷和对照的90.6%和84.5%。2个品种高磷处理下的单株干重均显著低于对照和低磷。这说明小麦生长过程中适宜的施磷量(低磷)有利于种子发芽过程中胚根的生长和干物质的积累,过量施磷则有抑制作用。

磷素对小麦(Triticum aestivum L.)淀粉粒微观特性的影响及其形成机理

【目的】磷是小麦生长发育必需的三大营养元素之一。小麦淀粉粒表面存在微孔和微通道结构,对淀粉的生物合成和理化特性有重要影响。探索磷素对淀粉粒微观特性的影响及其形成机理,可为研究不同磷素条件下小麦淀粉的生物合成及品质变化机理提供新途径。【方法】采用新疆冬小麦主栽品种新冬23号为参试材料,设置3种施磷水平,不施磷(CK:P_2O_5 0 kg·hm^(-2))、常规施磷(CP:P_2O_5 105 kg·hm^(-2))和高量施磷(HP:P_2O_5 210 kg·hm^(-2)),所用肥料为重过磷酸钙,于小麦播种后160 d(大约5%的植株已返青)开沟条施,并于花后7、14、21、28和35 d取样。通过扫描电镜观察不同磷素水平成熟期淀粉粒微观结构以及淀粉粒在内源(种子萌发)和外源淀粉酶(淀粉葡萄糖苷酶)酶解条件下的形态变化,同时测定淀粉粒经淀粉葡萄糖苷酶水解后产生的还原糖浓度;通过激光共焦显微镜观察淀粉粒微通道结构的变化;通过实时荧光定量PCR研究籽粒发育过程中淀粉合成酶与降解酶基因表达量,并通过原位杂交技术对淀粉降解酶关键基因进行定位。【结果】不同磷素条件下小麦胚乳淀粉粒形态未发生明显改变,但CP处理条件下更容易观察到淀粉粒的微孔结构,且其内部显示出较多荧光;另外,籽粒发芽6 d时,CP处理条件下淀粉粒表面的孔洞最多。经外源淀粉葡萄糖苷酶处理后,HP和CP处理条件下更容易观察到被水解成两半的A型淀粉粒,同时其产生的还原糖浓度也显著提高,这说明不同磷素条件下淀粉粒表面和高部微观结构发生了变化。常规施磷条件下,小麦胚乳淀粉合成与降解相关酶基因的表达量显著高于不施磷和高量施磷。施磷条件下胚乳外缘amy4、bam1和bam5转录水平提高,且常规施磷条件下转录水平更高。【结论】常规施磷条件下胚乳边缘淀粉酶基因转录水平的提高可能影响了淀粉合成酶和降解酶之间的平衡,进而影响淀粉粒的合成和微观特性变化。