不同高粱品种碳代谢相关酶、SPS基因表达的比较分析

为探讨不同高粱品种碳代谢相关酶的活性和SPS基因相对表达量的差异,以辽粘3号、辽杂11号、辽糯12号、辽杂53号4个高粱品种为试验材料,分别测定苗期、拔节期、抽穗期、成熟期高粱叶片和抽穗期、成熟期高粱籽粒碳代谢相关酶(SS、SPS、SSS、ADPG-ppase、UDPG-ppase)的活性,并比较分析4个高粱品种叶片及籽粒SPS基因表达的差异,探究它们之间的关系,从生理和基因角度选育出具有优良品质的高粱品种。分析结果发现,抽穗期、成熟期辽粘3号高粱叶片的SS、SPS、SSS、UDPG-ppase活性最高,显著高于其他3个高粱品种;成熟期辽粘3号高粱籽粒的SS、SPS、SSS、ADPG-ppase、UDPG-ppase活性也显著高于其他品种;对4个高粱品种的SPS基因表达量进行分析发现,苗期、抽穗期、成熟期辽粘3号高粱叶片的SPS基因表达量均为最高,抽穗期、成熟期高粱籽粒SPS基因表达量表现为辽糯12号>辽粘3号>辽杂53号>辽杂11号。综上所述,辽粘3号高粱品种叶片和籽粒在各个时期的碳代谢相关酶活性比较高,并且苗期、抽穗期、成熟期辽粘3号高粱叶片SPS基因相对表达量也相对较高,辽粘3号高粱籽粒SPS基因相对表达量仅次于辽糯12号,所以辽粘3号高粱品种可作为高粱生产中的首选品种,对筛选高质量的高粱品种具有重要的指导意义。

向海湿地不同植被土壤碳代谢相关酶活性分布特征

在向海湿地内选择芦苇(Phragmites australis)、碱草(Leymus chinensis)、碱蓬(Suaeda glauca)、黄花蒿(Artemisia annua Linn)4种植被,以其土壤为研究对象,通过采取4个不同深度(0~10,10~20,20~40,40~60 cm)的土壤样品,测定了土壤碳代谢相关酶的活性,运用单因素多重分析及相关分析探讨了其分布特征及与土壤环境要素的相关性.结果表明:4种植被下的土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶活性大体呈现为黄花蒿植被土壤最高、芦苇植被土壤最低的现象,3种酶活性差异显著(P<0.05);芦苇和碱蓬土壤蔗糖酶和纤维素酶活性从土壤表层至深层(0~40 cm)逐渐升高,芦苇、碱草和黄花蒿土壤淀粉酶活性从土壤表层至深层逐渐递减;土壤含水量:芦苇土壤>碱草土壤>碱蓬土壤>黄花蒿土壤,土壤电导率:碱草土壤>芦苇土壤>碱蓬土壤>黄花蒿土壤,土壤pH值:芦苇土壤>碱草土壤>碱蓬土壤>黄花蒿土壤,随着土层深度的增加土壤电导率和pH值逐渐升高但土壤含水量逐渐降低;3种土壤酶活性与土壤含水量和pH值均呈负相关关系,土壤蔗糖酶和纤维素酶活性与土壤电导率均呈负相关关系,但土壤淀粉酶活性与土壤电导率呈正相关关系.

外源激素对水稻籽粒碳氮代谢相关酶基因表达影响

试验选用寒地穗重型超级稻品种松粳9号和穗数型优质品种龙稻18号,通过盆栽试验在灌浆初期喷施外源激素6-苄基腺嘌呤(6-BA)和脱落酸(ABA),齐穗期增施氮肥及喷清水对照处理,系统比较分析外源激素对水稻籽粒淀粉和蛋白质合成相关酶基因及OsRSR1基因转录表达量的影响,旨在阐明外源激素对水稻籽粒碳氮代谢相关酶基因转录表达的影响并为建立优质高产水稻栽培技术提供理论依据。结果表明,水稻籽粒OsGBSS1、OsSSSI、OsISA1、OsAGPL2、OsSBEIIb和OsGS1;3基因mRNA表达量随灌浆进程呈先升后降单峰曲线变化趋势,在灌浆中期表达量最高;转录因子OsRSR1基因mRNA表达量随灌浆进程呈先降后升V字形变化趋势,在灌浆中期表达量最低;喷施6-BA、ABA和增施氮肥均显著上调OsGBSS1、OsSSSI、OsISA1、OsAGPL2和OsSBEIIb基因mRNA表达量,上调幅度达22.35%~525.97%,显著下调转录因子OsRSR1基因mRNA表达量,下调幅度达3.45%~27.93%;喷施6-BA和增施氮肥显著上调籽粒OsGS1;3基因mRNA表达量,上调幅度达241.79%~457.24%,喷施ABA显著下调籽粒OsGS1;3基因mRNA表达量,下调幅度达13.12%~29.55%,基因转录表达量调控是外源激素和氮素营养等对生物性状调控作用的分子基础,外源激素或氮素营养对稻米蒸煮食味品质的影响通过籽粒碳氮代谢相关酶基因转录表达量调控实现。

“库”对可溶性糖及碳氮代谢相关酶基因表达影响

【目的】分析不同"库"容量对水稻灌浆后期叶、茎、鞘中可溶性总糖含量及剑叶蔗糖代谢相关酶活性、Rubisco和谷氨酰胺合成酶同工型基因转录表达量的影响。【方法】选用寒地粳稻穗重型超级稻品种‘松粳9号’和穗数型高产品种‘龙稻11号’作为供试材料进行盆栽试验。在灌浆期分别进行不同剪穗处理,分别是无穗、半穗和全穗处理。【结果】表明,在同等的"源"条件下减小"库"容量有利于提高籽粒的粒重和成熟度,随着"库"容量的增加所需的灌浆时间就越长;没有"库"容时光合产物主要贮藏在叶、茎、鞘等营养器官中,但有"库"容时主要转移到"库"中,"库"越大转移的光合产物也越多;灌浆后期SPS、AI、SuS活性呈下降,期间的酶活性大小表现为全穗>半穗>无穗,"库"容量越大SPS、AI、SuS酶活性以及Rubisco和谷氨酰胺合成酶同工型基因的转录表达量也越高;Rubisco同工型基因和谷氨酰胺合成酶同工型基因的上调表达会促进蔗糖代谢相关酶活性。【结论】水稻高产甚至超产不仅要构建大的"库"容量,而且还要保障灌浆时间。

有机碳肥对叶用莴苣生长品质及碳氮代谢酶活性的影响

为探究有机碳肥在水培叶用莴苣应用上的最佳叶面喷施浓度,以全年耐抽薹生菜为试材,设置1600、1200、800、400倍液浓度水平,以清水作对照,研究叶面喷施不同浓度液态有机碳肥对叶用莴苣生长、品质以及碳、氮代谢相关酶活性的影响。结果表明:叶面喷施液态有机碳肥对水培叶用莴苣的生长具有促进作用,提高了碳、氮代谢相关酶的活性。其中,1200倍液处理的效果最佳,叶用莴苣株高、最大叶长、最大叶宽、地上部及根鲜干质量、总叶绿素含量、VC含量、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性、硝酸还原酶(NR)活性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性、地上部氮积累量均显著高于对照。

钾肥对水稻籽粒碳氮代谢相关酶基因表达的影响

盆栽条件下研究不同钾素施入量对不同穗型水稻品种灌浆成熟期籽粒碳氮代谢相关酶基因转录表达量的影响,旨在为阐明钾素营养对水稻淀粉品质形成分子调控机理提供理论依据。结果表明,灌浆过程中籽粒碳氮代谢相关酶基因GBSS1、AGPL2、SSSⅠ、SBEⅡb、ISA1和GS1:3转录表达量呈先升后降趋势,转录因子OsRSR1基因转录表达量呈先降后升趋势;随钾素施入量增加,灌浆期间籽粒GBSS1基因转录表达量逐渐下调,对其衰减率影响小;籽粒AGPL2、SSSⅠ、SBEⅡb、ISAⅠ基因转录表达量逐渐上调,而AGPL2衰减率先升后降,SSSⅠ衰减率降低,SBEⅡb衰减率升高,对ISAⅠ衰减率无明显影响;使籽粒转录因子RSR1基因转录表达量逐渐下调,而上升率升高;使籽粒GS1:3基因转录表达量逐渐上调,衰减率先升后降。基因转录表达量调控是外源钾素对生物性状调控作用分子基础,外源钾素营养对稻米蒸煮食味品质影响通过籽粒碳氮代谢相关酶基因转录表达量调控实现。

外源γ-氨基丁酸调控小麦灌浆生理机制

为探讨γ-氨基丁酸(GABA)对小麦灌浆期旗叶同化物生产与转运以及产量的影响,以济麦22为材料,采用大田试验在小麦花后叶面喷施GABA,测定小麦灌浆期旗叶中内源激素含量、总抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)含量、碳氮代谢相关酶活性,以及茎秆中蔗糖和游离氨基酸(AA)含量,并分析这些指标变化对成熟期小麦产量的影响。结果表明,与对照(喷施清水)相比,小麦旗叶中脱落酸(ABA)含量于喷施GABA后7 d、赤霉素(GA 3)和细胞分裂素(CTK)含量于喷施后21 d、T-AOC于喷施后14和21 d均显著提高,MDA含量于喷施后14和21 d显著降低,α-淀粉酶活性、酸性蛋白酶(ACP)活性于喷施后7 d、β-淀粉酶活性于喷施后7和21 d、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性于喷施后7和14 d、碱性蛋白酶(AKP)活性于喷施后14 d均显著增强,而中性蛋白酶(NP)活性于喷施后21 d显著降低;茎秆中蔗糖含量于喷施后7和14 d显著增加,天冬氨酸(Asp)含量于喷施后7、14和21 d、游离氨基酸(AA)含量于喷施后21 d均显著降低,谷氨酸(Glu)含量在喷施后各时间点与对照差异均不显著。叶面喷施GABA的小麦千粒重和产量均显著增加,增幅分别为6.23%和9.09%。这说明GABA可能通过调节叶片内源激素含量以及增强总抗氧化能力,减少小麦叶片氧化损伤,提高碳氮代谢相关酶活性,促进光合同化物装载以及向籽粒转运,最终提高小麦千粒重和产量。

光、氮及其互作对设施绿竹叶片碳氮代谢的影响

本试验以日光温室南、北两列绿竹为研究对象,南、北两列绿竹冠层光照强度分别为强光(Ls)和弱光(Ln),每列绿竹分别设置不施氮(N0)、低氮(N1:325 g·丛^-1)、高氮(N2:650 g·丛^-1)3个氮肥水平,探究不同光照强度和氮素水平对设施绿竹新叶、老叶碳氮代谢的调控效应,探明设施绿竹生长的适宜光氮条件。结果表明,未施氮时,Ls处理下绿竹新叶叶绿素含量、荧光参数ABS/CSo、φPo显著小于Ln,碳氮代谢相关酶活性、有机碳和全氮含量显著大于Ln,PIABS和C/N无显著差异;氮肥添加后,Ln和Ls处理下新叶叶绿素含量达最大的氮肥水平分别为N1/N2和N2,ABS/CSo最大均为N0,φPo和PIABS最大均分别为N2和N2,谷氨酰胺合成酶(GS)、硝酸还原酶(NR)、淀粉酶(AMY)和蔗糖合成酶(SS)活性最大均为N2和N2,有机碳含量最大分别为N1/N2和N1,全氮含量最大分别为N1/N2和N2,C/N最大分别为N0和N0/N1。此外,绿竹叶片叶绿素荧光参数和碳氮代谢相关酶活性对不同氮肥水平响应程度低于不同光强,尤其在老叶中更明显。相比新叶,老叶PIABS在强光下小于弱光,互作效应对其NR、SS酶活性影响未达显著,C/N也在未施氮时达到最小值。因此,本试验中光强因素是绿竹叶片碳氮代谢变化的主导因素,南列绿竹因其较强光照会抑制其叶片功能,短期内可通过自身防御系统保护叶片整体功能,北列绿竹因较弱光照生长速率和吸收氮素能力较慢使叶片对氮素敏感性较差。氮肥添加可增大设施绿竹叶片碳氮代谢活性,但二者并未呈正比,新叶对氮的响应较老叶敏感,高氮处理(N2)使叶片碳氮代谢功能包括叶绿素含量、碳氮代谢相关酶活性、全氮积累量增大,并加快生长速率。