滴灌模式对西辽河平原灌区春玉米不同粒位籽粒淀粉相关酶活性及淀粉积累的影响

为探明西辽河平原灌区不同滴灌模式对春玉米不同粒位籽粒淀粉含量及淀粉合成相关酶活性的影响,本文以‘农华101’为供试玉米品种,设膜下滴灌和浅埋滴灌两种滴灌模式,研究了玉米果穗不同粒位籽粒淀粉积累特征及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、结合态淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)活性变化。结果表明:2019—2020年浅埋滴灌产量较膜下滴灌玉米产量分别高5.0%和4.7%,千粒重分别高7.4%和6.9%;其中浅埋滴灌穗中部百粒重分别提高7.7%和4.1%,穗上部分别提高10.8%和9.8%。春玉米不同部位籽粒淀粉含量、积累量及淀粉合成相关酶活性均为果穗下部>中部>上部;两种滴灌模式下淀粉含量与积累量前期差异较小,生育后期浅埋滴灌果穗中上部淀粉含量与积累量更具优势;AGPase、GBSS和SSS的活性在灌浆后期表现为浅埋滴灌高于膜下滴灌。浅埋滴灌果穗中上部籽粒淀粉积累达到最大速率的时间较膜下滴灌延后,淀粉活跃积累期较长,尤其上部粒位,达到最大积累速率时间延后5.38d,平均积累速率高0.2836 mg·g^(-1)·d^(-1),最终淀粉积累量高16.6%。通径和相关分析表明,达到最大速率的时间、平均积累速率和最大积累速率对淀粉最终积累量影响系数较大,淀粉合成相关酶活性与淀粉积累速率显著正相关。表明浅埋滴灌下果穗中上部灌浆后期籽粒的淀粉相关酶活性强、淀粉活跃积累期长,积累达到最大速率的时间延后,平均积累速率高,是浅埋滴灌较膜下滴灌粒重增加和产量提高的原因之一。

不同小麦品种籽粒淀粉组分及相关酶活性的差异

根据小麦成熟期籽粒淀粉组分的差异 ,用聚类分析的方法 ,将籽粒总淀粉含量相近、直链淀粉和支链淀粉含量存在差异的 9个小麦品种分为 3组 :低直链淀粉组、中直链淀粉组和高直链淀粉组。研究籽粒灌浆过程中 ,直链淀粉与支链淀粉比值 (直 /支比值 )的变化动态、淀粉合成相关酶活性的变化动态及其与淀粉组分积累的关系。结果表明 :高直链淀粉组的直 /支比值在花后 2 8d和 35d显著高于低直链淀粉组和中直链淀粉组 ,说明不同小麦品种直 /支比值的差异是灌浆中后期直链淀粉与支链淀粉积累速率的不同所致。在灌浆期 ,籽粒中淀粉粒结合淀粉合成酶 (GBSS)活性较低 ,同时灌浆中后期 ,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 (ADPGPPase)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 (UDPGPPase)活性较低的品种(低直链淀粉组 ) ,籽粒直链淀粉含量较低。籽粒中较高的可溶性淀粉合成酶 (SSS)活性 ,在灌浆前期有利于直链淀粉和支链淀粉的积累 ,而在灌浆后期 ,则有利于支链淀粉的积累 ,不利于直链淀粉的积累。

施钾时期对甘薯济徐23块根淀粉积累与品质的影响及酶学生理机制

【目的】阐明施钾时期对甘薯"济徐23"块根淀粉积累和粒度分布特征的影响及其酶学生理机制。【方法】在大田栽培条件下,以淀粉型品种"济徐23"为材料,设置不施钾肥(T1)、基施钾肥(T2)、封垄期追施钾肥(T3)和茎叶生长高峰期追施钾肥(T4)4个处理,于2008—2009年2个生长季在山东农业大学农学试验站进行试验。采用甘薯块根膨大过程中定期取样的方法留样,测定块根中淀粉、直链和支链淀粉含量,同时测定块根淀粉粒体积分布的中位粒径和大(>19.76μm)、中(3.359-19.76μm)、小(<3.359μm)型淀粉粒所占的体积百分比以及淀粉合成相关酶(SS、ADPGPPase、UDPGPPase、GBSS和SSS)活性,分析不同时期施用钾肥对甘薯各生育时期块根内淀粉及组分含量、淀粉粒度分布特征及淀粉合成相关酶活性的影响。【结果】与对照(T1)相比,施用钾肥提高了块根干物质积累量和淀粉产量,3个施钾处理淀粉产量的增幅分别为24.90%、16.57%和9.24%,随施用时间的推迟淀粉产量增幅降低。封垄期和茎叶生长高峰期追施钾肥显著降低直链淀粉含量而提高支链淀粉含量。基施钾肥提高了大型淀粉粒的体积百分比,茎叶生长高峰期追施则提高中、小型淀粉粒的体积百分比,增幅均达到显著水平。不同时期施钾均可提高块根中SS、ADPGPPase和UDPGPPase的活性,提高淀粉合成前体物质的供应能力,施用钾肥对SS和ADPGPPase活性的作用时间最长为130 d,基施钾肥主要作用时期为块根膨大的前、中期,追施钾肥的主要作用时期为块根膨大的中、后期,施钾越早对UDPGPPase活性的作用时间越长;追施钾肥提高了块根膨大后期SSS活性、而降低了块根膨大后期GBSS活性。总淀粉含量与SS和ADPGPPase活性呈极显著正相关,直链淀粉含量与GBSS和SS活性呈极显著正相关,支链淀粉含量与ADPGPPase和SSS活性呈显著正相关关系。【结论】基施或封垄期追施钾肥显著提高块根干物质积累量和淀粉产量,追施钾肥显著提高支链淀粉含量、降低直链淀粉含量,基施钾肥处理的大型淀粉粒体积百分数高,高峰期施用钾肥处理的中、小型淀粉粒体积百分数高。施钾时期显著影响直链淀粉含量、支链淀粉含量和淀粉产量,这与块根中SS、ADPGPPase、UDPGPPase、GBSS和SSS活性的变化密切相关。

高温对优质水稻籽粒淀粉形成及淀粉合成相关酶活性的影响

为给水稻抗高温胁迫栽培提供依据,采用高温胁迫与自然温度对比的方法,通过盆栽试验和人工气候室控温,研究了花后高温(37℃)胁迫对籽粒淀粉形成及淀粉合成相关酶活性的影响。结果表明,花后高温(37℃)处理后,籽粒支链淀粉及总淀粉积累量均低于对照(CK,常温),表现为CK>T1>T2>T3;但直链淀粉含量均高于对照,表现为CK<T1<T2<T3。同时,高温对2个供试品种籽粒的淀粉形成均较对照有影响,其影响程度因品种而异,花后高温影响SSS、SS、AGpase、GBSS等淀粉合成相关酶的活性,该系列酶活性均出现先升后降的变化趋势,其峰值出现的先后时间不同,由此对产量产生的影响也存在差异。

不同糯性高粱胚乳淀粉形成与积累过程的酶学调控机制及显微结构变化

【目的】高粱是酿造白酒和食醋的主要原料,其淀粉组成和结构是影响高粱酿造品质的主要指标。通过研究淀粉积累过程中相关酶活性和淀粉粒超微结构的变化动态,解析高粱淀粉合成与积累的酶学调控机制,了解不同糯性高粱胚乳淀粉的超微结构特点,以期为酿造高粱的优质育种和栽培技术研究提供理论依据。【方法】以辽粘3号、辽杂19和辽杂10号3种不同糯性的高粱品种籽粒为研究对象,利用酶学及扫描电镜技术检测淀粉积累过程中相关酶活性的变化,观测淀粉积累过程中淀粉粒的形成过程及结构特征,利用相关分析研究淀粉合成过程中相关合成酶类的调控作用。【结果】淀粉合成过程中,不同胚乳类型高粱的尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDPG)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、结合态淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)、淀粉去分支酶(DBE)活性均呈单峰曲线变化趋势;糯高粱结合态淀粉合成酶(GBSS)活性呈单峰曲线变化趋势,粳高粱、半粳半糯高粱则表现双峰曲线变化趋势。UDPG、ADPG、SSS活性与直链淀粉、支链淀粉积累速率显著正相关,SBE、DBE活性与支链淀粉积累速率呈显著正相关,GBSS活性与粳高粱、半粳半糯高粱直链淀粉积累速率呈显著正相关,与糯高粱直链淀粉积累速率表现正相关的趋势,但相关不显著。不同胚乳类型高粱淀粉粒的充实过程表现相似变化趋势,在开花后的14—35 d充实较快。糯高粱的淀粉粒较小,直径在10μm以内,内部有圆孔型或楔形空洞。粳高粱淀粉粒较大,呈不规则球形,内部空洞极少。半粳半糯型高粱淀粉粒粒径分布较广,多数分布楔形或星形空洞,少部分无空洞。【结论】UDPG、ADPG、SSS是调控淀粉合成的关键酶,GBSS、SBE、DBE是调控淀粉组分比例的关键酶,SBE、DBE活性高是糯高粱支链淀粉含量高的主要原因,不同淀粉组分比例可能是影响淀粉粒结构的主要因素。

木薯淀粉合成相关酶基因的克隆及表达分析

根据核苷酸同源性设计简并引物,克隆了一段大小为665 bp的木薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶小亚基基因(sAGP)片段,并根据已知序列设计特异引物,克隆分离得到GBSS基因和SBE基因的cDNA片段。半定量RT-PCR分析结果表明,在木薯不同生长时期,3种淀粉合成相关酶基因的时空表达规律不同,GBSS基因表达有时期特异性和组织特异性,只在块根形成期和块根成熟期表达,在组织部位茎中表达最多,并且在这3种基因中表达水平相对较低。而sAGP基因在这3种基因中表达水平最高,在木薯块根成熟期竟达超量表达水平,并且在华南124和辐选01中有品种差异,差异明显,在辐选01中的表达要优于华南124的表达。SBE基因表达较平稳,在各个时期表达水平都处于中间水平,在4个时期中,块根成熟期时的表达水平相对较高,块根形成期和苗期其次,收获期最低,也具有品种间差异,在辐选01中的表达要优于华南124的表达。

糯玉米SW70和SW22是一类新的淀粉合成酶基因功能缺失多突变体

糯玉米是一类相对于粮食玉米的重要天然突变体,其淀粉合成的遗传机制复杂而又多样。以糯玉米自交系SW22、普通玉米自交系5003、SW22(♀)和5003(♂)的杂种定向选育的糯玉米自交系SW70(自交4代)为材料,研究了自交系授粉后1、2、4周时,SW22、SW70和5003籽粒中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合酶(SS)、淀粉分支酶(SBE)和淀粉去分支酶(DBE)共4个家族21个成员编码基因表达水平的变化。结果表明:1)SW22中多个淀粉合成酶编码基因的表达动态与SW70及5003中有显著差异,差异主要存在于淀粉合酶SS和淀粉去分支酶DBE基因家族;2)SW22及SW70籽粒中有明显的Wx转录产物累积,但累积水平均显著低于5003籽粒中;3)SW22及SW70中颗粒结合淀粉合成酶编码基因GbssIIb和异淀粉酶型去分支酶编码基因Iso2完全不表达,意味着SW22胚乳中GbssIIb基因和Iso2基因的功能完全缺失。目前,有关玉米籽粒中GbssIIb和异淀粉酶型DBE Iso2同时突变或单个基因突变均未见报道。推测淀粉合成酶基因GbssIIb和异淀粉酶型DBEIso2功能缺失以及Wx功能部分缺失,共同导致了SW22和SW70籽粒中直链淀粉合成部分缺陷。

非淀粉多糖酶制剂在动物营养中的研究进展

谷物中非淀粉多糖导致日粮养分消化率和饲养效果降低,限制了谷物在饲料中的应用。本文详细论述了非淀粉多糖酶制剂消除非淀粉多糖抗营养作用的机理,对养分消化率和动物生产性能的影响以及对作用底物定量关系的研究,存在的问题及今后的研究方向。非淀粉多糖酶制剂在提高谷类籽实饲料的利用效率,开发利用非常规饲料资源方面有着巨大的应用前景。

复配化学调节剂对水稻子粒灌浆充实和蔗糖-淀粉代谢关键基因表达的影响

采用大田试验,以大穗型水稻品种新丰2号为试验材料,研究了抽穗期喷施复配化学调节剂对水稻子粒灌浆充实、稻米品质和蔗糖-淀粉代谢关键基因表达的影响。结果表明,外源喷施复配化学调节剂IV和V可增加水稻强势粒和弱势粒的起始灌浆势、相对起始势,提高最大灌浆速率和平均灌浆速率,缩短达到最大灌浆速率所需时间,显著改善强势子粒的外观品质和碾磨品质,提高水稻弱势子粒的千粒重,且强势粒和弱势粒中蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达均得到显著提高。因此,外源喷施复配化学调节剂IV和V可通过增加强势粒和弱势粒中蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达,进而提高水稻强势粒和弱势粒的灌浆充实、增加产量、改善稻米品质。

‘中蕉9号’与‘巴西蕉’果实后熟过程中可溶性糖积累差异的原因分析

【目的】从淀粉降解和可溶性糖积累的角度解析‘中蕉9号’及‘巴西蕉’果实的口感和风味存在较大差异原因。【方法】比较分析‘中蕉9号’和‘巴西蕉’果实中淀粉含量、可溶性糖含量和糖代谢相关基因的表达和酶活性。【结果】‘中蕉9号’果实的可溶性固形物、直链淀粉、果糖和葡萄糖含量较高,而‘巴西蕉’果实硬度和蔗糖含量较高‘。中蕉9号’果实中6个淀粉降解相关基因和5个可溶性糖代谢相关基因的表达量显著高于‘巴西蕉’。此外,α-淀粉酶、酸性转化酶和蔗糖合成酶在‘中蕉9号’果实中的活性更高。【结论】糖代谢相关基因在2个香蕉品种中的差异表达,使得‘中蕉9号’果实中果糖和葡萄糖含量较高,而‘巴西蕉’果实中蔗糖含量较高。

灌浆充实调节剂对大穗型水稻弱势籽粒灌浆的调控效应

为探究2种灌浆充实调节剂对大穗型水稻品种弱势籽粒灌浆充实的影响及其作用机制,采用大田试验,以大穗型水稻品种交源优216为试验材料,研究了抽穗开花期喷施灌浆充实调节剂(禾立丰和新美洲星)对水稻弱势籽粒灌浆充实、内源激素含量、灌浆充实相关miRNA及其靶基因、编码灌浆充实相关蛋白和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因表达量的影响。结果表明,2种灌浆充实调节剂禾立丰和新美洲星显著提高了交源优216的产量、弱势籽粒千粒质量、灌浆速率及灌浆起始势,弱势籽粒千粒质量与对照(清水处理)相比分别提高了16.07%和15.89%;且弱势籽粒中IAA含量在花后9,15,21 d显著增加,Z+ZR含量在花后9,21 d显著增加。禾立丰处理下,弱势籽粒中负调控籽粒灌浆充实的miR167a-c、miR167d-j和miR1432在花后6 d显著下调,编码14-3-3蛋白的基因OsGF14b和OsGF14f在花后12 d显著下调;而正调控籽粒灌浆充实的类萌发素蛋白基因OsGLP3在花后6 d显著上调,蔗糖-淀粉代谢关键酶基因在花后6,12 d显著上调。新美洲星处理下,弱势籽粒中负调控籽粒灌浆充实的miR167a-c、miR167d-j、miR1432在花后6 d显著下调,编码14-3-3蛋白基因OsGF14b和OsGF14f在花后12 d显著下调;正调控籽粒灌浆充实的OsGLP3和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达量在花后6,12 d显著上调。相关分析结果表明,弱势籽粒灌浆速率与miR1432、OsGF14f的表达量呈显著负相关关系,而与IAA含量呈显著正相关关系。因此,禾立丰和新美洲星可能是通过调节灌浆前中期灌浆充实相关miRNA及靶基因、编码灌浆充实相关蛋白和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达量,进而提高激素IAA和Z+ZR含量,促进弱势籽粒灌浆充实。

钾肥对高淀粉马铃薯块茎淀粉合成相关酶活性的影响

以东北地区选育的2个高淀粉马铃薯品种东农310和克新22号为试验材料,研究不同施钾量对高淀粉马铃薯品种块茎形成过程中淀粉合成相关酶活性的影响。结果表明,随着生育期的推进,不同施钾量处理马铃薯品种东农310和克新22号块茎中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、颗粒凝结性淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉分支酶(SBE)都呈现先增加、达到峰值后又开始下降的单峰曲线变化。增施钾肥对东农310和克新22号块茎淀粉合成中AGPase和GBSS活性影响比较大,而对SSS和SBE的活性影响较小。

木薯不同品种(系)生物积累量特性及其与淀粉积累关键基因表达相关性研究

以11个木薯品种(系)(SC205、SC5、SC8、Arg7、Rayong9、KU50、9I、R3、17Q、FB-1、FB-4)为材料,采用田间统计分析,实时定量PCR和皮尔森相关分析,对不同木薯品种(系)的生物积累量特性、淀粉积累关键基因的表达及两者之间的相关性进行分析。结果表明,品种(系)间在叶绿素含量、净光合速率、干物质积累率及相关途径重要基因表达水平上均存在显著差异。其中:块根产量高的品种或品系FB-1、SC5、SC8、KU50、SC205、Rayong9在块根成熟期保持较高的干物质积累量;而对于叶片叶绿素含量和净光合速率,SC205保持最高,品种(系)间存在差异(P<0.05),但与产量没有明显相关性;块根膨大期叶片净光合速率最高,且与叶绿素含量呈显著正相关。基因表达与产量性状的相关分析表明,块根形成期MeAGPS1的表达量及块根形成期和膨大期MeGBSS1的表达量与块根膨大期木薯块根的干物质率呈显著正相关,块根成熟期MeSBE2.2的表达量与块根成熟期木薯块根的干物质率呈显著正相关。

谷物胚乳淀粉合成相关酶的调控机制研究进展

淀粉是谷物胚乳中最重要的营养物质,其含量通常占胚乳干质量的80%以上。近年来,人们对淀粉合成的了解已经极大提升,但对淀粉合成调控的认知仍然有限。本文根据淀粉合成相关酶基因突变后的表型,将这些突变体进行归类,并重点阐述目前已经发现的淀粉合成相关酶基因的调控因子。本文能够增加人们对淀粉合成调控的认知,并为稻米的品质改良提供强有力的理论支撑。

秸秆还田对旱作马铃薯块茎淀粉合成关键酶活性及基因表达的影响

为探讨秸秆还田下旱作马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性及基因表达特性,以马铃薯栽培品种"青薯9号"为材料,以露地栽培为对照,设置秸秆还田处理,研究了马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性、基因表达、淀粉糊化及累积指标。结果表明:秸秆还田显著提高了旱作马铃薯SSS酶活性,降低了AGPP、GBSS酶活性,而对SBE酶活性没有显著影响;显著提高了SSⅡ、SSⅢ基因表达量,降低了AGPase、GBSSⅠ、SBEⅠ、SBEⅡ基因表达量;显著增加了淀粉崩解值,减少了淀粉各阶段粘度、回生值,而对淀粉糊化温度没有显著影响;显著增加了直链淀粉含量及直/支链淀粉比,减少了总淀粉含量;GBSS酶活性与AGPase、SBEⅠ基因表达量呈显著正相关,与直链淀粉含量、直/支链淀粉比呈显著负相关;SBE酶活性与SSⅡ基因表达量、峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、总淀粉含量呈显著正相关,与崩解值、糊化温度呈显著负相关;AGPase基因表达量与直链淀粉含量呈显著负相关;GBSSⅠ基因表达量与最终粘度、回生值呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关;淀粉糊化与累积无显著相关性。

小麦籽粒抗性淀粉积累特性及淀粉合成相关酶基因表达分析

本文旨在研究小麦(Triticum aestivum)籽粒抗性淀粉(resistant starch, RS)积累与淀粉合成相关酶基因表达的关系,以期为小麦营养品质改良提供一定的理论依据。以2个强筋小麦品种(‘新麦26’和‘郑麦366’)和1个黑小麦品种(‘周黑麦1号’)为材料,研究籽粒灌浆过程中抗性淀粉积累特性及淀粉合成相关酶基因表达。结果表明,‘新麦26’表现最高的抗性淀粉含量;同时,其直链淀粉含量、B型淀粉粒(粒径2~9.8μm)表面积和数目分布百分比最高。在花后20~30 d,‘新麦26’和‘郑麦366’具有较高的抗性淀粉增加幅度,分别为65.6%和50.5%。籽粒发育过程中淀粉合成相关酶基因表达主要呈4种表达模式,其中在中、后期高表达的基因可能对淀粉积累起重要的作用;‘新麦26’在籽粒发育中、后期GBSSI的高表达以及SSI、SSIIa、SBEI和SBEIIa的较低表达可能有助于抗性淀粉含量的积累。