深度学习在基于序列的蛋白质互作预测中的应用进展

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞信号转导、基因表达和代谢调控等生物过程中发挥重要作用,鉴定蛋白质间的相互作用对于理解复杂生物过程至关重要。预测蛋白质间的相互作用可以为药物发现、蛋白质功能研究和设计等领域提供帮助。近年来,随着人工智能技术的蓬勃发展,深度学习技术在预测蛋白质互作领域做出巨大贡献,其中基于序列的深度学习模型通过学习蛋白质序列信息的深层特征进行互作预测。本文综述了深度学习在基于序列的蛋白质互作预测中的应用,按照算法框架和时间线对该领域进展进行分类归纳,介绍了数据处理、序列编码方法、算法架构以及模型的评估指标等内容,并分析了当前面临的问题以及未来的发展方向。随着深度学习技术的发展,预测蛋白质互作的效率大幅提高,未来需要发展泛化能力更强的预测模型,助力蛋白质互作的预测。

蛋白质与多酚的互作机制及其应用

蛋白质是人体六大营养素之一,广泛存在于各种食物中,而多酚是植物产生的一种次生代谢产物。二者通过共价和非共价相互作用产生“蛋白质-多酚复合物”。这两种相互作用大多在食品中自发,并显著影响食品的功能特性及质量。本文综述蛋白-多酚复合物的形成机制及表征复合物相互作用的现代分析检测技术与方法,论述相互作用对蛋白质溶解度、热稳定性、乳化性、抗氧化性等功能特性的影响,分析蛋白质-多酚复合物对二者生物活性的影响及其在乳液、薄膜、递送系统方面的应用潜力,旨在为深入研究蛋白质-多酚复合物提供理论基础,同时为蛋白质、多酚的高质化利用与产品开发提供新思路。

空肠弯曲菌双分子荧光互补系统构建及其在蛋白质互作研究中的应用

为研究空肠弯曲菌中蛋白质的相互作用,建立适合于该菌稳定高效表达的双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)系统,通过构建基于基因启动子、荧光蛋白以及基因回补方式等不同条件的重组载体,分别导入空肠弯曲菌进行荧光数值比较分析,确定荧光表达最优的参数,建立以porA启动子和Venus荧光蛋白的质粒回补的BiFC体系。用该体系探究空肠弯曲菌鞭毛表达蛋白的互作。结果表明:已知flhF与flhG互作的BiFC-flhF-flhG载体在菌体内表达的荧光值显著高于阴性对照载体,而BiFC-flhF-fliM和BiFC-flhF-fliG与阴性对照无差异,说明BiFC体系建立成功,且flhF与fliG、fliM不存在互作关系。综上,本研究建立了适用于空肠弯曲菌的BiFC体系,可为该菌蛋白质互作研究提供高效便捷的方法。

lncRNA BDNF-AS在氧糖剥夺/复氧复糖条件下的表达、定位及互作蛋白质分析

脑缺血缺氧会引起长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)表达变化。为了探究lncRNA BDNF-AS在氧糖剥夺/复氧复糖条件下的表达、定位及互作蛋白质,将SH-SY5Y细胞缺氧缺糖8 h、复氧复糖24 h,构建氧糖剥夺/复氧复糖细胞模型;采用CCK-8(Cell Counting Kit-8)法检测细胞活力;采用qRT-PCR检测核质中lncRNA BDNF-AS表达水平;利用pull-down和质谱技术对lncRNA BDNF-AS互作蛋白质进行鉴定;利用基因本体论(Gene Ontology,GO)、京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析互作蛋白质的功能及参与的通路;利用STRING数据库分析蛋白质-蛋白质相互作用网络。结果显示:氧糖剥夺/复氧复糖条件下,lncRNA BDNF-AS表达量显著升高,且胞质表达量显著高于胞核;氧糖剥夺/复氧复糖组有120种蛋白质可能与lncRNA BDNF-AS存在潜在的相互作用。进一步的生物信息学分析表明,lncRNA-BDNF-AS可能与UBA52、NKAP、TBK1、RAB1A、RPL38等蛋白质存在互作关系。综上可知,lncRNA BDNF-AS可能通过绑定自噬和凋亡相关蛋白质影响神经细胞功能。

阿仑膦酸钠治疗骨质疏松模型大鼠机制的串联质量标签蛋白质组学分析

背景:目前关于阿仑膦酸钠治疗骨质疏松症的作用机制及作用靶点,仍需深入研究。目的:探究阿仑膦酸钠调节骨质疏松模型大鼠骨代谢的作用机制,并进行差异表达蛋白生物信息学分析。方法:雌性SD大鼠随机分为模型组、阿仑膦酸钠组、假手术组,每组12只,前两组均采用去卵巢法建立骨质疏松症模型,造模4周后阿仑膦酸钠组大鼠予阿仑膦酸钠灌胃;另外两组予等体积生理盐水。连续灌胃12周后测定胫骨骨密度,采用串联质量标签联合液相色谱-串联质谱法联用技术对大鼠腰椎进行蛋白质组学分析,筛选出差异表达蛋白,并进行基因本体、京都基因和基因组百科全书通路及蛋白相互作用网络分析。结果与结论:①筛选出阿仑膦酸钠组与模型组组间上调/下调差异表达蛋白分别为32个/51个;②基因本体富集分析结果显示,差异表达蛋白主要参与结合、催化活性等分子功能以及细胞过程、代谢过程等生物过程;③京都基因和基因组百科全书富集分析结果显示,阿仑膦酸钠组/模型组组间差异表达蛋白功能主要参与泛酸和辅酶A的生物合成过程;④蛋白相互作用分析结果表明,阿仑膦酸钠组/模型组组间共同差异表达蛋白中Hspa1l、Enpp3、Unc45a、Myh9、Cant1位于蛋白互作网络节点并与骨代谢密切相关;⑤结果显示,阿仑膦酸钠可能通过调控差异表达蛋白及泛酸和辅酶A生物合成过程来调节骨质疏松模型大鼠的骨代谢。

核酸-蛋白质互作的生物化学研究方法

研究核酸-蛋白质的互作是揭示生命活动机理的基础,文章简要综述了用于研究核酸-蛋白质互作的各种生物化学方法。从体内、体外两个研究角度,针对核酸、蛋白以及复合物3个研究水平,概述了硝化纤维膜过滤实验、足迹法、EMSA、Southwestern杂交等经典分析方法的原理、发展和运用。还着重介绍了最近在表观遗传学领域中广泛运用的nChIP、xChIP等基本染色质免疫沉淀(ChIP)技术及其衍生出的ChIP-on-chip等方法。

人类蛋白质结构互作网络--结构域对网络拓扑与蛋白质功能的影响

高通量的蛋白质互作数据与结构域互作数据的出现,使得在蛋白质组学领域内研究人类蛋白质结构互作网络,进一步揭示蛋白质结构与功能间的潜在关系成为可能.蛋白质上广泛分布的结构域被认为是蛋白质结构、功能以及进化的基本功能单元.然而,结合蛋白质的结构信息(例如蛋白质结构域数目、长度和覆盖率等)来研究这些表象后的内部机制仍然面临着挑战.将蛋白质分为单结构域蛋白质与多结构域蛋白质,并进一步结合蛋白质互作信息与结构域互作信息构建了人类蛋白质结构互作网络;通过与人类蛋白质互作网络进行比较,研究了人类蛋白质结构互作网络的特殊结构特征;对于单结构域蛋白质与多结构域蛋白质,分别进行了功能富集分析、功能离散度分析以及功能一致性分析等.结果发现,将结构域互作信息综合考虑进来后,人类蛋白质结构互作网络可以提供更多的单纯的蛋白质互作网络无法提供的细节信息,揭示蛋白质互作网络的复杂性.

基于蛋白质互作知识的生物学通路扩充新方法

生物学通路被广泛应用于基因功能学研究,但现有的生物学通路知识并不完善,仍需进一步扩充。生物信息学预测为通路扩充提供了一种有效且经济的途径。文章提出了一种融合蛋白质?蛋白质互作知识以及Gene Ontology(GO)数据库信息进行基因通路预测的新方法。首先选取目标基因在蛋白质?蛋白质互作层面上的邻居所在的Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)通路为候选通路,然后通过检验候选通路中的基因是否在与目标基因关联的GO节点富集来判断目标基因的通路归属。分别利用Human Protein Reference Database(HPRD)和Biological General Repository for Interaction Datasets(BioGRID)数据库中的蛋白质?蛋白质互作信息进行预测。结果表明,在两套数据中,随着互作邻居个数的增加,预测的平均准确率(在所有目标基因注释的通路中被成功预测的比例)及相对准确率(在至少有一个注释通路被成功预测的基因集中,所有注释通路均被预测正确的基因所占的比例)均呈现上升趋势。当互作邻居个数达到22时,预测的平均准确率分别达到96.2%(HPRD)和96.3%(BioGRID),而相对准确率分别为93.3%(HPRD)和84.1%(BioGRID)。进一步利用新版数据库对旧版数据库中被更新的89个基因进行验证,至少有一个更新通路被预测正确的基因有50个,其中43个基因的更新通路被完全正确预测,相对准确率为86.0%。这些结果显示该方法是一种可靠且有效的通路扩充方法。

酵母铬与L-肉碱互作对肉鸡蛋白质代谢的影响

为研究酵母铬与L-肉碱对肉鸡蛋白质代谢的影响及其互作效应,试验选用480只1日龄艾维茵肉仔鸡随机分为12组,每组40只,采用3×4(铬×L-肉碱)二因子多水平有重复交叉试验设计,在玉米-豆粕型基础日粮中添加不同水平的酵母铬(以铬计:0,400,600μg/kg)与L-肉碱(0,30,50,100mg/kg),以基础日粮组为对照组,试验期7周。结果表明:单独添加铬或L-肉碱对血清总蛋白和球蛋白未产生显著差异,但均能显著提高试验期末血清白蛋白,并降低血清尿酸含量,其中600μg/kg铬水平或100mg/kgL-肉碱水平还显著提高了肉鸡肌肉中粗蛋白的含量。二者同时添加对血清总蛋白和肌肉粗蛋白未产生显著互作效应,但对血清白蛋白、球蛋白、白蛋白/球蛋白、尿酸各项蛋白质代谢指标均呈现显著互作效应。同时添加400μg/kg铬与30或50mg/kgL-肉碱可以显著提高肉鸡肌肉中粗蛋白的含量。综合考虑各项指标,同时添加400μg/kg铬与30mg/kgL-肉碱,比其它各组更有利于肉鸡的蛋白质代谢。

膳食油脂-蛋白质互作产物与人体健康

近年来,食品热加工危害物的研究已成为食品安全研究的热点和前沿领域。相关的研究结果表明,膳食中油脂与蛋白质在热加工过程中的互作,可能是一些有害物和潜在健康风险的重要来源。富含油脂的食品在加工、贮藏过程中形成的氧化产物大部分具有反应活性,能够进一步修饰食品中的蛋白质,导致蛋白质结构改变,进而改变其消化性,降低营养质量。同时,油脂氧化产物修饰蛋白质形成的部分膳食油脂-蛋白质互作产物也是健康风险诱发因素。目前,有学者针对膳食油脂-蛋白质互作产物的形成机理及与人体健康的关系展开研究,然而,尚未见针对膳食中油脂-蛋白质互作产物的产生机制与人体健康关系的系统研究。本文介绍膳食中油脂的氧化过程及其氧化产物,分析膳食油脂氧化产物对蛋白质的修饰机理,并重点阐述膳食油脂-蛋白质互作产物与人体健康的关系。

水氮互作对小麦籽粒蛋白质、淀粉含量及其组分的影响

以两个不同品质类型的小麦品种(强筋品种豫麦34、弱筋品种豫麦50)为材料,在大田条件下,研究了3个灌水处理(W1:拔节水;W2:拔节水+花后15d灌浆水;W3:拔节水+灌浆水+花后28d麦黄水)和3个氮肥水平(0、150、270kg.hm-2)对籽粒蛋白质、淀粉含量及其组分的影响.结果表明:270kg.hm-2的施氮量有利于提高强筋小麦(豫麦34)籽粒蛋白质含量,籽粒清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量明显提高,谷/醇增大;支链淀粉和总淀粉含量提高,直/支下降;籽粒产量增加.弱筋小麦(豫麦50)在150kg.hm-2的施氮量下,清蛋白和醇溶蛋白含量增加,球蛋白和谷蛋白含量下降,谷/醇降低;支链淀粉和总淀粉含量提高;不施氮肥或氮肥施用过多(270kg.hm-2)均影响籽粒蛋白质和淀粉的积累,使产量下降.W2处理促进了籽粒蛋白质和淀粉积累,W1或W3处理均不利于籽粒蛋白质和淀粉积累,且导致籽粒产量下降.水、氮互作效应中,强筋和弱筋小麦分别以全生育期270kg.hm-2和150kg.hm-2施氮量配合拔节水+灌浆水(W)为比较理想的水氮运筹方式.

大豆蛋白质含量相关QTL间的上位效应和QE互作效应

利用Charleston×东农594重组自交系构建的SSR遗传图谱及混合线性模型方法对2002—2006连续5年的大豆蛋白质含量进行QTL定位,并作加性效应,加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。共检测到10个控制蛋白质含量的QTL,分别位于第B2、C2、D1a、E和N连锁群,其中1个表现为遗传正效应,9个表现为遗传负效应,另检测到15对影响蛋白质含量的加性×加性上位互作效应的QTL,解释该性状总变异的13.75%。环境互作检测中,发现9个QTL与环境存在互作,贡献率达到4.47%。

大豆蛋白质和油分含量QTL定位及互作分析

【目的】定位大豆蛋白质和油分含量QTL及互作分析,为大豆品质性状QTL精细定位和分子辅助育种提供基础。【方法】以Charleston和东农594为亲本,构建了含147个株系的重组自交系,以F2:19—F2:20代重组自交系为试验材料,利用Windows QTL Cartographer V.2.5软件的复合区间作图法和多重区间作图法,对该群体的蛋白质和油分含量进行QTL定位分析,并利用QTL Network 2.1软件分析QTL间的上位性效应及环境互作效应。【结果】采用CIM和MIM 2种算法在2011和2012年哈尔滨、红兴隆、佳木斯和牡丹江每年3个地点共6个种植环境下共定位了9个蛋白质和11个油分含量QTL。蛋白质含量QTL分布在6个连锁群,分别在A1、C2、D1a、G、H和O连锁群上,对表型效应的贡献率为5.3%—18.6%,在H连锁群上的qPro-H-1贡献率最大,为18.6%,在D1a连锁群上的qPro-D1a-2贡献率最小,为5.3%,在单种植环境下有5个蛋白质含量QTL被2种算法同时检测到,分别是qPro-O-1、qPro-A1-1、qPro-D1a-1、qPro-D1a-2和qPro-C2-2。油分含量QTL分布在8个连锁群,分别在A1、A2、B1、C2、D1a、E、L和M连锁群上,对表型效应的贡献率为7.1%—24.4%,在B1连锁群上的qOil-B1-2贡献率最大,为24.4%,在C2连锁上的qOil-C2-3贡献率最小,为7.1%,在单种植环境下有2个油分含量的QTL被2种算法同时检测到,分别为qOil-C2-1和qOil-M-1。另外,有2个油分含量QTL在2个以上种植环境重复检测到,为2011年哈尔滨和2011年红兴隆2个种植环境下同时检测出的qOil-A1-1,2011红兴隆、2011牡丹江和2012哈尔滨3个地点同时被检测出的qOil-B1-2。在互作效应分析中,共检测出3对蛋白质上位效应QTL和4对油分上位效应QTL,在蛋白质上位性分析中,上位效应值在0.2068—0.3124,贡献率在0.0227%—0.0265%,分布在A1、C2、D1和E连锁群上,其中,qPro-A1-3与qPro-C2-1效应值为负,其余2对效应值为正,连锁群A1,D1a均有2个QTL发生互作。在油分上位性分析中,上位效应值在0.0926—0.1682,贡献率在0.0294%—0.0754%,分布在A1、C2、I、J、N和O连锁群上,其中,qOil-C2-4与qOil-N-1效应值为负,其余3对效应值为正,在N连锁群的qOil-N-1同时与2个QTL发生互作,分别是C2连锁群上的qOil-C2-1和qOil-C2-4。在与环境互作中,qPro-D1a-3与qPro-E-1在2012年佳木斯地点没检测出,其余6对都检测出与环境的互作效应,贡献率分别为0.0001%—0.0378%,互作效应都较小,明显小于自身的加性效应。【结论】定位到9个蛋白质相关QTL和11个油分相关QTL,并发现3对蛋白质含量上位性效应QTL和4对油分含量上位性QTL。

小麦质核互作型雄性不育系及其保持系花药差异蛋白质组学分析

为了能从蛋白质水平揭示小麦细胞质雄性不育的分子遗传机制,采用IEF/SDS-PAGE双向凝胶电泳技术,对小麦质核互作型雄性不育系(S)-1376A及其保持系(A)-1376B在花药发育的单核期、二核期蛋白质进行了差异蛋白质组学研究,经考马斯亮蓝染色,得到了重复性较好的双向电泳图谱.PDQuest软件在分子质量9.0～100.0ku、等电点4～7线性范围内,可识别约610个蛋白质点,对28个差异表达的蛋白质点采用基质辅助激光解吸分离飞行时间质谱进行肽指纹图谱分析,并利用Mascot软件在NCBInr数据库搜索,鉴定出12个差异表达蛋白,其中5个差异表达蛋白可能与雄性不育有关,分别是泛素结合酶E2、甘氨酸富集蛋白、抗坏血酸过氧化物酶、假定半胱氨酸蛋白酶抑制剂及1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶小链克隆512,它们参与了物质能量代谢、细胞程序化死亡及花发育调控等过程,推测不育系(S)-1376A雄性不育性可能与这些生理生化代谢有关.研究结果为揭示雄性不育机理提供了理论依据.

大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A及其保持系的花药蛋白质组比较研究

大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A是以栽培大豆组合(N8855×N1628)F2不育株为母本,以N1628为父本,通过连续回交选育而成的,N1628(或NJCMS2B)为其同型保持系。对NJCMS2A和NJCMS2B的二胞花粉期花药进行蛋白质组比较分析,获得重复性好的双向电泳图谱,在分子量18.4～116.0kD、等电点4～7线性范围内,检测到约217个蛋白点,其中差异表达蛋白点25个,包括在NJCMS2A中出现而在NJCMS2B中缺失的蛋白点13个,在NJCMS2A中缺失而在NJCMS2B中出现的蛋白点10个,另有2个蛋白点的表达量在NJCMS2B中比在NJCMS2A中明显增强。利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术对差异表达蛋白进行分析,获得肽质量指纹图谱,用Mascot软件搜索NCBInr数据库,鉴定出14个差异表达蛋白,其中10个在NJCMS2A中出现而在NJCMS2B中缺失和4个在NJCMS2A中缺失而在NJCMS2B中出现。对热激蛋白22kD、半胱氨酸蛋白酶、V型H+-ATP酶A亚基、MADS盒蛋白和淀粉分支酶等主要差异蛋白进行功能分析,推测不育系NJCMS2A雄性不育性可能与能量代谢紊乱、细胞程序化死亡(PCD)、淀粉合成受抑制和花器官发育调节基因作用失控等有关。

茶多酚与牛奶蛋白互作对蛋白质离体消化率的影响

采用胃蛋白酶体外消化法和HPLC法测定了茶多酚与牛奶蛋白互作后蛋白质的离体消化率和几种主要儿茶素含量的变化,并用酒石酸铁比色法测定了两者互作后不同结合状态茶多酚的含量。结果表明:在牛奶蛋白含量为0.5%、茶多酚含量在0-10.0 g/kg的模拟奶茶溶液中,蛋白质的离体消化率随茶多酚浓度的增大而下降,茶多酚含量≥2.0 g/kg时牛奶蛋白的离体消化率显著降低;等体积的纯牛奶和茶水同时食用时,茶水中茶多酚含量≥2.5 g/L时牛奶蛋白的离体消化率显著降低。实验结果还表明,食用条件下茶多酚与牛奶蛋白的结合以物理结合为主,而其中EGCG和ECG 2种儿茶素与牛奶蛋白有较强的反应活性,对牛奶蛋白的离体消化率起主要影响作用。

大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其保持系的花药差异蛋白质组学研究

【目的】对大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其同型保持系NJCMS1B的二胞花粉期花药进行差异蛋白质组学研究,探讨大豆质核互作雄性不育的分子机制。【方法】采用双向凝胶电泳技术对其蛋白质进行分离,凝胶用考马斯亮蓝染色,使用PDQuest软件分析蛋白质图谱,利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术对差异表达蛋白进行质谱分析,获得肽质量指纹图谱,用Profound和Mascot软件搜索NCBInr数据库,初步鉴定差异表达蛋白并分析其功能。【结果】在分子量18.4～116.0kD、等电点4～7线性范围内,检测到约212个蛋白点,差异表达蛋白点24个。其中10个在NJCMS1A中出现而在NJCMS1B中缺失,12个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中出现,2个表达量在NJCMS1B中比在NJCMS1A中明显增强。鉴定出11个差异表达蛋白,其中7个在NJCMS1A中出现而在NJCMS1B中缺失,4个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中出现。【结论】对主要差异表达蛋白如ACC氧化酶、半胱氨酸蛋白酶、V型H+-ATP酶A亚基、MADS盒蛋白、淀粉分枝酶和UDP-葡萄糖焦磷酸化酶等进行功能分析,推测不育系NJCMS1A雄性不育性可能与能量代谢紊乱、细胞程序化死亡(PCD)、乙烯过度合成、淀粉合成受抑制和花器官发育调节基因作用失控等有关。

大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A和其保持系的不同器官蛋白质组比较

质核互作雄性不育在杂种优势利用中起着重要作用,探讨质核互作雄性不育发生的机理具有重要的理论和实践意义。本研究开展大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的不同器官蛋白质组比较分析。以大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A和其保持系NJCMS1B的种子、叶片和花药为材料,采用双向凝胶电泳技术对其蛋白质进行分离,考马斯亮蓝染色,获得重复性好的蛋白质双向电泳图谱,利用PDQuest软件处理分析,寻找差异表达蛋白。结果发现不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B的种子2-DE图谱间存在7个差异表达蛋白点,其中3个在NJCMS1A中表达而在NJCMS1B中缺失,3个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中表达,1个在NJCMS1A中表达量明显增强;苗期叶片2-DE图谱间基本一致,没有差异表达蛋白点;单核小孢子期花药2-DE图谱间有9个差异表达蛋白点,其中3个在NJCMS1A中表达而在NJCMS1B中缺失,6个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中表达;二胞花粉期花药2-DE图谱间有24个差异表达蛋白点,其中10个在NJCMS1A中表达而在NJC-MS1B中缺失,12个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中表达,2个在NJCMS1B中表达量明显增强。两系花药间存在较多差异表达蛋白点,种子间仅有少量差异表达蛋白点,而苗期叶片间基本没有差异表达蛋白点,说明不育基因表达具有时空性和器官特异性,与育性有关的蛋白主要在花药中表达。

水氮互作对济麦20籽粒蛋白质品质及氮素和水分利用效率的影响

为给强筋小麦高产优质栽培的水氮合理运筹提供理论依据,以强筋小麦济麦20为试验材料,在大田条件下设置了3个施氮水平:0 kg.hm-2(N0)、180 kg.hm-2(N1)、240 kg.hm-2(N2);每个施氮水平下设置4个灌水处理:不灌水(W0)、底水+拔节水+开花水(W1)、底水+冬水+拔节水+开花水(W2)、底水+冬水+拔节水+开花水+灌浆水(W3),每次灌水量60 mm,研究了水氮互作对强筋小麦济麦20籽粒蛋白质品质及其相关酶活性、产量及氮素和水分利用效率的影响。结果表明,旗叶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、内肽酶、羧肽酶和氨肽酶活性均为N2处理最高,N0处理最低。各施氮水平下硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性均以W0处理最低,W3处理与W1和W2处理相比,灌浆后期硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性提高,但各蛋白质水解酶活性降低。不施氮条件下,W3处理促进了籽粒蛋白质积累;施氮条件下,W1、W2和W3处理的籽粒蛋白质含量无显著差异。每公顷施纯氮180 kg条件下,W1处理的沉淀值高于其他灌水处理,湿面筋含量、面团稳定时间、籽粒产量、氮肥表观利用率和氮肥农学效率与W2处理无显著差异,高于W0和W3处理,水分利用效率高于W2和W3处理。综合考虑籽粒品质、产量、氮素和水分利用效率,施氮量为180 kg.hm-2、全生育期灌底水+拔节水+开花水的N1W1处理为高产优质高效的最佳组合。

水氮互作对小麦籽粒蛋白质组分和品质的影响

为了给强筋小麦高产优质高效栽培提供理论依据,选用高产强筋小麦品种济麦20为材料,研究了施氮量和灌溉量对小麦籽粒蛋白质组分和品质的影响。结果表明,施氮量由120 kg/ha(N1)增加至240 kg/ha(N2),籽粒蛋白质含量、清蛋白和球蛋白含量增加(醇溶蛋白+麦谷蛋白含量)/(清蛋白+球蛋白含量)比值(谷醇/清球比值)降低,面团稳定时间降低。同一施氮量条件下,由不灌水(W0)到灌2水(W1),籽粒蛋白质含量增加,谷醇/清球比值降低,面团稳定时间缩短;由灌2水(W1)到灌3水(W2)和5水(W3),籽粒蛋白质含量降低,蛋白质组分中清蛋白和球蛋白含量升高,醇溶蛋白和麦谷蛋白含量降低,谷醇/清球比值降低,面团稳定时间亦缩短。试验结果表明,在本试验条件下,增加施氮量和灌水量导致面团稳定时间缩短,其原因是清蛋白和球蛋白占总蛋白含量的比例,即谷醇/清球比值降低。