谢虹[1]2003年在《蔗糖对水稻籽粒灌浆及蔗糖合成酶基因表达的调控》文中研究表明本文旨在以大面积推广应用的、具有代表性的籼型杂交稻组合汕优63和常规高产粳稻武育粳3号探索蔗糖合成酶(SS：Sucrose Synthase)纯化和蔗糖合成酶抗体制备的方法，研究水稻籽粒在充实过程中蔗糖量的变化对水稻籽粒灌浆及蔗糖合成酶基因表达的调控，研究内容如下： 1．分离高纯度的蔗糖合成酶。采用匀浆粗提、高速离心、固体硫酸铵分段盐析、葡聚糖凝胶色谱(Sephadex G-100)、DEAE-纤维素离子交换色谱、琼脂糖凝胶色谱(Sepharose CL-6B)等方法提纯蔗糖合成酶。纯化的蔗糖合成酶蛋白在非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳上有两条带。一条染色深蔗糖合成酶带，一条染色浅的杂蛋白带，高效液相色谱(HPLC)上鉴定纯度，含量为71.2％，用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蔗糖合成酶分子量为380kDa。 2．制备蔗糖合成酶抗体。利用分离纯化得到的蔗糖合成酶作为抗原，第一、二、叁免通过皮内多位点分次注射法免疫新西兰大白兔，第四、第五免疫通过耳缘静脉注射。获得免疫血清经琼脂扩散实验测定抗体效价达1：8以上，颈动脉采血，每只兔子采血160mL，分离血清后分装，-20℃保存。 3．在水稻开花期，通过疏花和剪叶处理改变输入籽粒蔗糖量，在籽粒生长的5天、10天、15天、20天、25天取强势粒和弱势粒，进行蔗糖、可溶性总糖、淀粉含量及蔗糖合成酶活性的测定，研究蔗糖对蔗糖合成酶活性的影响。结果表明，蔗糖对水稻籽粒灌浆及蔗糖合成酶活性具有调节作用。 4．利用蔗糖合成酶抗体进行Western blotting实验。对取下的强弱势粒样品进行剥壳去胚提取粗酶液，通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、硝酸纤维素膜转运、蔗糖合成酶抗体结合、羊抗兔IgG-HRP结合、DAB显色，在蛋白质水平了解蔗糖对蔗糖合成酶基因表达的调控。结果证明蔗糖对蔗糖合成酶蛋白的表达具有调节作用。
赵宏[2]2012年在《水稻籽粒灌浆过程中OsVDAC蛋白的功能分析》文中研究说明电压依赖性离子通道蛋白(Voltage-Dependent Anion Channel VDAC)是膜上的主要转运蛋白，并在能量代谢、细胞凋亡、物质运输和信号转导过程中起着决定性的作用。课题组前期通过差异蛋白组学的研究发现，VDAC蛋白介导水稻籽粒中ABA的信号转导，并与籽粒的发育过程密切相关，但是其调控籽粒灌浆的分子机制未知。深入分析OsVDAC在水稻籽粒灌浆中的功能，明确OsVDAC介导的ABA调控籽粒灌浆的蛋白作用网络，对进一步揭示籽粒灌浆过程的分子机制具有重要的意义。本研究采用蛋白互作技术，获取与OsVDAC蛋白互作的蛋白，进而通过构建OsVDAC的蛋白作用网络，以期明确其在籽粒灌浆中的功能。首先克隆了水稻Os vdac基因，并诱导表达OsVDAC融合蛋白，将表达的蛋白免疫小鼠获得抗OsVDAC蛋白的多克隆抗体，运用免疫共沉淀技术（Co-Ip）来钓取与OsVDAC相互作用的蛋白。同时，运用GST pull down技术来捕获OsVDAC的互作蛋白。通过免疫共沉淀和GST pull down两种技术共得到了与OsVDAC互作的28个蛋白。研究结果表明，籽粒中的氨酰基-tRNA合成酶与钾离子通道AKT3首先感应ABA的调控，进而对与其互作的VDAC蛋白产生作用，而VDAC蛋白进一步通过与糖类转换相关蛋白（1,4-α-葡聚糖分支酶Ⅰ、山梨糖醇脱氢酶、葡萄糖-1-磷酸尿苷酰转移酶和尿苷水解酶）、糖酵解相关蛋白（甘油醛-3-磷酸脱氢酶）、ATP转运相关蛋白（ATP结合蛋白和微管蛋白）及淀粉合成相关蛋白（淀粉分支酶、蔗糖合成酶、ADP葡萄糖焦磷酸化酶和质体淀粉磷酸化酶1）的互作，进而调控籽粒灌浆过程中淀粉的合成。此外，VDAC还与籽粒中蛋白质代谢、核酸代谢、生长发育和抗逆响应相关蛋白互作，进而影响籽粒的灌浆充实。综上可知，OsVDAC在水稻籽粒灌浆中具有重要的功能，同时在响应ABA调控水稻籽粒灌浆过程中起到重要的调控作用。
朱方旭[3]2016年在《水稻碳氮代谢关键酶基因表达及产量和品质性状对氮素营养的响应》文中研究说明水稻品质和产量的形成与氮肥的施用量和施用方法关系密切,合理施用氮肥能提高水稻氮素吸收利用效率和产量,而且有助于改善稻米品质。了解不同施氮处理下水稻叶片和籽粒中碳氮代谢关键酶基因表达量及酶活性的变化可以更好的协调肥料利用、产量及品质之间的关系。本试验选用寒地粳稻穗数型高产品种松粳6号和穗重型超级稻品种松粳9号,在盆栽条件下通过施用不同蘖穗肥量研究水稻碳氮代谢关键酶基因表达及产量和品质性状对灌浆成熟期氮素营养的响应,以明确不同蘖穗肥比例对水稻灌浆过程中籽粒与剑叶碳氮代谢关键酶基因转录表达量及产量和品质性状的影响,旨在阐明氮素营养对水稻产量和淀粉品质形成的分子调控机制以及建立寒地水稻优质高产减肥栽培技术提供理论依据。研究结果结果表明,最高分蘖数随着分蘖肥施氮量的增加而增加,但成穗率反而逐渐下降,最终不同施氮处理间每穴穗数差异很小;减少分蘖肥施氮量增加穗肥施氮量有利于提高穗数型品种的产量和精米率,反之有利于提高穗重型品种的产量和精米率。穗数型品种T2(20%N+30%N)处理产量和精米率最高,穗重型品种(T4)40%N+10%N处理产量和精米率最高。在灌浆过程中叶片和籽粒中铵态氮和硝态氮的变化动态并不相同,灌浆不同时期叶片和籽粒中吸收利用的氮形态有差异;增加穗肥施氮量可显着提高水稻灌浆过程中叶片和籽粒的全氮及铵态氮和硝态氮含量。在灌浆过程中不同类型品种和氮肥处理间叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)各亚基基因mRNA转录表达量变化趋势基本一致,氮素营养能影响表达量达到峰值的时间和表达水平维持时间,增加穗肥施氮量会推迟表达量达到峰值的时间和延长部分基因表达持续时间;增加穗肥施氮量会不同程度的上调Rubisco大亚基和小亚基基因的mRNA表达水平,其中Os RBCSL、Os RBCS2和OsRBCS4受氮素的影响上调表达的作用明显,而Os RBCS3和Os RBCS5受氮素上调表达的作用较小,并且OsRBCSL、OsRBCS2和OsRBCS4表达峰值时间随着穗肥氮素施用量的增加而增加。在灌浆过程中不同类型品种和氮肥处理间叶片和籽粒蔗糖合成酶活性变化趋势基本一致,氮素处理能够影响蔗糖合成酶(Su S)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、酸性蔗糖转化酶(AI)的活性。增加穗肥施氮量能够大幅提高水稻叶片和籽粒中蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶的活性,但是酸性蔗糖转化酶活性受氮素营养的影响较小。氮素营养能够影响胞质型谷氨酰胺合成酶和质体型谷氨酰胺合成酶mRNA表达水平。减少分蘖肥施氮量增加穗肥施氮量可以增加水稻灌浆中期和后期叶片中Os GS1;1和Os GS2基因的转录表达量;减少分蘖肥施氮量增加穗肥施氮量还可以增加水稻籽粒灌浆中期和后期OsGS1;1的转录表达量及整个灌浆过程中Os GS1;3的转录表达量,同时穗肥氮素施用量高的处理叶片和籽粒中Os GS1;1的表达峰值时间明显延后。增加穗肥施氮量使水稻籽粒中蛋白质含量升高,淀粉含量下降。穗数型品种中T2(20%N+30%N)的氮素处理稻米品质最好,穗重型品种中T4(40%N+10%N)的处理稻米品质最好。
李军营[4]2006年在《二氧化碳浓度升高对水稻幼苗叶片生长、蔗糖转运和籽粒灌浆的影响及其机制》文中研究指明大气CO_2浓度升高使C_3作物水稻、小麦的产量大幅提高，然而关于CO_2浓度升高对作物影响的研究多集中在产量本身，对于与产量相关的各种影响因素的研究相对较少。开花前的营养生长阶段对于籽粒灌浆和最终产量的形成起着重要作用，在此阶段生长中的叶片是最活跃的库器官。开花后，籽粒则变为优势库，其生长发育进程直接影响着水稻的产量和品质。本研究内容之一是利用自由空气中CO_2浓度增加(Free Air CO_2 Enrichment，FACE)试验平台，田间试验研究CO_2浓度升高200μmolmol~(-1)下，水稻灌浆早期籽粒大小、干物质积累速率、可溶性碳水化合物和淀粉含量及蔗糖转化酶活性等在开花后20d内的变化动态。研究内容之二是以第7叶刚刚开始生长的6叶龄水稻幼苗为研究材料，室内生长箱试验，比较CO_2浓度增加处理(700μmolmol~(-1)，EC)和对照(350μmolmol~(-1)，CK)下，不同生长状态叶片的生长发育、形态结构和叶片内蔗糖代谢及转运等差异，旨在探讨CO_2浓度升高对源库叶片生长影响的内在机制。结果表明：与对照相比，FACE处理加快了灌浆早期籽粒的发育进程，尤其加快了籽粒宽度达到最大的日程，籽粒大小和籽粒灌浆速率提前3d达到最大值；成熟时籽粒的长宽积FACE下的比对照下的提高了4.5％，但粒重无明显差异；FACE下开花后2～5d内籽粒中的还原糖和蔗糖的含量及细胞壁转化酶和细胞质转化酶的活性显着高于对照下的，但淀粉含量和可溶性酸性转化酶活性则无显着差异。从结果推论，FACE加速水稻灌浆前期籽粒生长发育与其花后早期颖果内蔗糖代谢和转运水平之间可能存在内在联系。高浓度CO_2显着提高了生长中叶片(第7叶，L7)叶面积形成速率和干物质的积累速率；源叶片(第6叶，L6)和L7的净光合速率均显着升高，但L6增加幅度大于L7，二者光合速率增加的机制有所不同。对于L6，在高浓度CO_2环境下，Chla／b比值、叶绿素光适应后的稳态荧光(Fs)和光补偿点(LCP)降低，而光适应下PSⅡ的最大量子产额(Yield)、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)、非光化学淬灭(qN)、光饱和净光合速率(A_(max))和表观量子产额(Q)增加，以上各参数的变化可能是影响光合作用的主要因素。而对于L7，高浓度CO_2提高了光合色素(叶绿素和类胡萝卜素)含量，但未影响Chla／b的比值；叶绿素荧光参数的响应基本与L6变化趋势相反，Yield、ETR和qP下降，qN增加。由以上结果可以推论高浓度CO_2可能通过降低Chla／b的比值，提高光适应下的光化学转化效率和光能的利用效率来提高源叶片L6的净光合速率，而L7则可能是通过增加光合色素含量来提高净光合速率，L7净光合速率增加幅度低可能是叶绿素光化学转化过程受到抑制而造成的。随着叶片由库向源逐渐的转变，L7内蔗糖和淀粉含量逐渐增加，己糖含量逐渐下降，磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性逐渐升高而蔗糖合成酶(SS)活性逐渐下降。受高浓度CO_2的影响，SPS和SS的活性被不同程度地上调。高浓度CO_2环境下源叶片中的非结构性碳水化合物含量和SPS，SS的活性也显着高于对照。因此，高浓度CO_2有利于同化物在成熟叶片中的合成，也有利于在库叶片中的利用，但是源叶片中大量碳水化合物的积累表明源和库的不平衡在短期高浓度CO_2处理时还是存在的；另外，CO_2浓度升高使叶片提前具备了源的特征(开始营完全自养的代谢方式)。由此结果可初步推论，CO_2浓度升高有可能是通过促进叶片由库向源的转变过程来加快叶片的生长发育进程的。利用~(14)C-蔗糖饲喂方法并结合放射自显影及放射性同位素检测技术对CO_2浓度升高影响叶片转运蔗糖方式和过程进行研究。放射自显影图片的分析结果为CO_2浓度升高加快了叶片的生长发育进程提供了新证据；高浓度CO_2处理使源叶片韧皮部汁液中蔗糖含量增加，源叶片吸收~(14)C-蔗糖的总量和分配到库叶片的量均显着高于对照，说明CO_2浓度升高促进了源叶片对蔗糖的吸收和转运，同时库叶片接受蔗糖的量也相应得到提高；通过对离体源、库叶片小段吸收外源蔗糖的实验发现，蔗糖和葡萄糖或低pH值均能促进源叶片吸收外源蔗糖，DNP抑制其吸收，在库叶中没有发现类似现象。因此推断，CO_2浓度升高可能通过调节源叶片质外体装载过程和库叶片共质体卸载过程影响蔗糖的转运。显微观察经CO_2浓度处理不同时期的L6和L7的形态结构，结果发现，L6和L7在形态结构上对高浓度CO_2的响应存在差异，CO_2浓度升高对源叶片L6的叶片厚度，维管束面积，韧皮部面积及韧皮部与维管束面积的比值(P／V)等显微结构和胞间连丝直径大小均没有影响，却不同程度地提高了L7的以上参数，同时，显着降低了刚完全展开的L7的气孔密度和气孔长度。以上结果表明，高浓度CO_2使L7在形态结构上更好地具备了在幼嫩伸长时期接受同化物质和全展成熟时期输出同化物质的能力。
叶珍[5]2005年在《杂交水稻蔗糖淀粉代谢与产量关系的研究》文中指出水稻的有效穗、结实率、千粒重和籽粒充实度是构成产量的重要因素,这些因素与糖代谢有着一定的关系。本研究选用了5个在有效穗、千粒重和籽粒充实度等籽粒库方面有明显差异的品种间,亚种间水稻杂交品种(组合)为供试材料,在水稻抽穗开花至成熟过程中,动态测定了剑叶、茎鞘、籽粒库的碳代谢及其关键酶活性等生理生化指标;用RT-PCR方法,比较了蔗糖磷酸合成酶基因的差异表达;并将蔗糖淀粉关键酶活性的测定结果与主要产量构成因素进行了相关分析,研究水稻蔗糖淀粉代谢对产量的形成的影响,为水稻超高产育种提供生理生化和分子生物学方面的参考依据。获得的主要结果如下: 1、不同杂交组合剑叶的净光合速率在花后8d都达到最高值,呈单峰曲线。高产组合683/527的剑叶的净光合速率高,净光合速率的高值持续期长;剑叶的气孔导度与净光合速率呈正相关;剑叶的蔗糖含量、蔗糖磷酸合成酶的活性也较高,且两者呈高度相关关系;在灌浆中后期高产组合683/527的剑叶蔗糖合成酶活性明显提高。因此,净光合速率、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性都能作为源强的指标。 2、在灌浆前期和中期,高产组合683/527的茎鞘中蔗糖、淀粉含量高,呈单峰曲线,有利于茎鞘物质向籽粒运转;其他组合的茎鞘中蔗糖和淀粉含量的动态变化呈双峰曲线,说明在灌浆后期,茎鞘物质不能及时转运到籽粒中。茎鞘中蔗糖含量的动态变化与蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性有关。在灌浆前期,不同杂交组合茎鞘中a-淀粉酶活性都比较低,而在灌浆中后期增加很快。淀粉的降解与a-淀粉酶活性有关。在高产组合683/527中a-淀粉酶活性最高,有利于茎鞘中的淀粉分解运往籽粒。相反,Ⅱ-32A/联恢9号的a-淀粉酶活性较低,不利于茎鞘中暂时贮存的淀粉降解和转运。 3、籽粒充实好的683/527和汕优63强弱势粒灌浆趋于同步。籽粒充实差的Ⅱ-32A/联恢9号强弱势粒灌浆表现为异步,强弱势粒的起始灌浆势、最大灌浆速率和最终粒重明显大于弱势粒。子粒灌浆达到最大生长速率的天数明显小于弱势粒。 4、灌浆前期,强势粒的蔗糖合成酶、ADPG-焦磷酸酶、淀粉合成酶活性增长速度快,因此,强势粒的淀粉含量均高于弱势粒;而弱势粒中蔗糖合成酶的活性表现较晚,不利于运输到子粒中的糖降解,使得弱势粒中可溶性糖含量高于强势粒。籽
王琳琳[6]2013年在《植物生长调节剂调控水稻弱势籽粒灌浆充实的生理与分子机制》文中研究说明本试验于2011-2012年在河南农业大学科教园区水稻试验田进行。采用大田试验的方法，以黄淮地区常规大穗型粳稻品种新丰2号为试验材料，在齐穗期喷施不同的植物生长调节物质，以促进籽粒灌浆和增产为目的，进行植物生长调节剂的筛选试验。从光合产物、同化物质合成运转、籽粒库容、蔗糖-淀粉合成代谢等方面进行研究，探究植物生长调节物质对水稻弱势粒灌浆的影响及造成弱势粒充实度差的机理，为有效利用植物激素提高黄淮地区水稻产量提供技术保障。研究结果如下：1.外源喷施植物生长调节剂IV和V对千粒重，尤其是弱势粒千粒重的影响较大，分别比对照高出17.48%、16.38%（2011年），10.01%、7.66%（2012年），差异达到显着水平；植物生长调节剂IV和V对穗粒数及结实率有一定的促进作用但差异不显着；植物生长调节剂IV和V对稻米外观品质的改善作用大于加工品质，对弱势粒品质的影响大于强势粒。综合比较，确定IV和V为最佳的植物生长调节剂，并且对产量的提升作用主要通过提高弱势粒千粒重和灌浆速率来实现的。2.在籽粒灌浆后期，植物生长调节剂IV和V对剑叶SPAD值、叶绿素荧光参数F0、Fv/Fm、ETR比对照均有明显的升高，其中ETR与光合速率呈正相关，而SPAD值也在28d与对照达到显着差异，说明IV和V处理后对籽粒灌浆后期延缓叶片衰老、提高叶片的光合能力有促进作用。3.植物生长调节剂IV和V对灌浆期水稻茎鞘非结构性碳水化合物的积累和运输的影响。植物生长调节剂IV和V处理后，茎、鞘中可溶性糖含量在灌浆中后期显着高于对照；淀粉含量主要在灌浆前期及后期高于对照。茎、鞘中糖含量高于淀粉含量；茎中糖、淀粉含量又高于鞘中糖、淀粉含量；在灌浆中后期顶二、叁、四茎鞘中的糖、淀粉含量高于顶一茎鞘中的糖、淀粉含量；且对糖的影响要大于淀粉。对穗颈节间伤流强度的影响表明，穗颈节间伤流强度随生育期呈W型变化，植物生长调节剂IV和V处理后对灌浆前期和后期穗颈节间伤流强度影响最大，分别比对照高出50.73%和58.12%(10d)、76.83%和59.30%(28d)，且差异显着。4.植物生长调节剂IV和V对内源激素的影响。植物生长调节剂IV和V处理后内源ZR、GA3总体含量低于IAA和ABA含量；ZR、GA3、IAA、ABA含量在强势粒中变化趋势相似，大体呈“V”字型，均在处理后10d达到最大值；弱势粒中，GA3和IAA含量变化相似，先上升再下降。即植物生长调节剂IV和V处理对强、弱势粒灌浆初期及后期的内源激素影响较为明显。5.植物生长调节剂IV和V对籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶基因相对表达量的影响。结果表明，植物生长调节剂IV和V处理后，显着提高了灌浆后期籽粒中蔗糖合酶、UDPG焦磷酸化酶、ADPG焦磷酸化酶、淀粉合酶等关键酶的基因表达量，进而增加蔗糖-淀粉代谢途径关键酶的活性，促进灌浆中后期籽粒中可溶性总糖及蔗糖向淀粉转化，提高淀粉积累速率，保证了灌浆后期籽粒中淀粉的稳定持续积累。综上所述，植物生长调节剂IV和V对水稻籽粒灌浆的影响主要有以下几个方面：一、植物生长调节剂处理后灌浆后期SPAD值及叶绿素荧光参数含量升高，有利于延长生育后期叶片的光合时间，促进灌浆；二、植物生长调节剂处理后，增加了茎鞘中同化物质及穗颈节间伤流的含量，促进了茎鞘中糖向籽粒的转运；叁、植物生长调节剂处理后，内源激素含量及籽粒中淀粉合成过程关键酶基因表达量升高，提高籽粒库容活性，增强籽粒中蔗糖向淀粉的转化效率，提高籽粒中淀粉的积累量和积累速率。
郭雪冬[7]2016年在《粳稻超亲变异系胚乳淀粉积累及AGPase基因表达特性与蔗糖代谢和氮素关系研究》文中提出稻米品质与产量形成机理研究一直是国内外水稻研究的重点和热点之一,而有性杂交仍为培育作物新品种的主要方法,有性杂交后代出现超亲变异是普遍现象,为选育作物新品种提供重要物质基础。淀粉是水稻胚乳中最主要的贮藏物质,占胚乳干重的80%-90%,其组分含量直接影响稻米蒸煮食味品质和产量,淀粉是在一系列酶促反应下被合成积累。参与淀粉合成的酶较多,ADPG焦磷酸酶是其中的关键酶之一,而蔗糖合成酶是参与淀粉合成前体物蔗糖合成积累的关键酶。因此,本研究对灌浆过程中粳稻超亲变异系胚乳ADPG焦磷酸化酶基因表达特性及其与蔗糖代谢关键酶活性和氮素营养间关系进行系统分析,旨在为阐明淀粉组分形成的前因后果及其相关基因和酶活性的调控机理及其对外界环境的响应机制提供理论依据,这对深入了解淀粉品质及产量形成的分子调控机制均有重要的理论指导意义。本研究选用在东农423(H4)×藤系180(L11)(组合Ⅰ)和系选1号(H16)×通769(L20)(组合Ⅱ)杂交组合中,从F2代起逐代按高低两个方向以胚乳直链淀粉含量(AC)为指标,连续定向选择至F12代,从中挑选胚乳直链淀粉含量具有显着差异的超亲变异系各两个(H6、L12为组合Ⅰ;H1、L24为组合Ⅱ),以后继续加代提纯获得遗传上稳定的株系,通过盆栽试验对灌浆过程中亲本及超亲变异系胚乳直链淀粉和总淀粉含量、AGPase基因的mRNA表达量动态变化、蔗糖代谢关键酶活性变化及其对氮素营养的响应和AGPase与淀粉含量、蔗糖代谢关键酶之间的关系进行系统分析,研究结果如下:在淀粉积累上,抽穗后10d至25d是各品种胚乳直链淀粉和总淀粉积累快速增长时期,随后增速缓慢;在灌浆过程中直链淀粉含量高的基因型其直链淀粉和总淀粉含量始终显着高于直链淀粉含量低的基因型,说明影响直链淀粉含量高低与积累速率的主要因素是基因型;齐穗期增施氮肥能够降低直链淀粉含量,但影响较微弱,无显着差异;总淀粉含量对氮素处理的响应因品种不同而异,高直链淀粉含量材料其总淀粉含量的增长达到显着水平,低直链淀粉含量材料前期总淀粉含量差异较小,而后期差异显着。直链淀粉含量差异显着的超亲变异系间蛋白质含量差异也显着,抽穗期施氮肥对蛋白质含量的影响不因直链淀粉含量差异而异;在氮素处理下显着增加组合Ⅰ的蛋白质含量和千粒重;低直链淀粉含量材料在氮素处理下食味值降低,但并不显着,高直链淀粉含量材料的食味值却增加,达到显着水平;抽穗期增施氮肥能够降低最高粘度、最低粘度以及最终粘度,但影响幅度因材料不同而异,有些材料达到显着水平;无论蛋白质含量高低,直链淀粉含量低的亲本和超亲变异系,其味度值和淀粉谱特性中的粘度值均较高,而粘滞峰消减值和最终粘度均较低,说明蒸煮食味品质性状受籽粒直链淀粉含量的影响要高于蛋白质含量。Su Sy与AI活性与蔗糖含量在灌浆过程中呈单峰曲线变化,Su Sy活性在抽穗后10天到15天时明显上升,峰值出现在抽穗后15天到20天之间,不同直链淀粉含量材料间酶活性有显着差异;在氮素处理下以上两种酶活性以及蔗糖含量提升较为明显,达到显着水平,说明此两种酶活性以及蔗糖含量受氮肥的调控比较明显,且不因材料不同而异。灌浆过程中胚乳SPS活性变化在高直链淀粉含量亲本和子代呈单峰曲线变化,峰值出现在抽穗后15天,在低直链淀粉含量亲本与子代呈缓慢下降变化,相同时期不同直链淀粉含量材料间SPS活性有显着差异;在氮素处理下,SPS活性均显着降低,在灌浆不同时期Su Sy活性均较SPS和AI高。胚乳OsAGPS2a、Os AGPS2b、OsAGPL1、OsAGPL3基因在灌浆进程中mRNA表达量逐渐上调,达到峰值后又逐渐衰减,呈单峰曲线变化,抽穗后15-20d达到峰值;Os AGPS1基因在灌浆过程中mRNA表达量甚少,而Os AGPL2基因在灌浆过程中m RNA表达量均最大,且随灌浆进程表达量直线上升,OsAGPL2、Os AGPS2a、Os AGPS2b基因是在灌浆过程中胚乳上主要表达的基因;灌浆始期直链淀粉含量低的超亲变异系胚乳AGPase同功型基因的m RNA表达量要比低亲显着低,但灌浆中期开始各同工型基因的mRNA表达量变化较复杂,既有比亲本高的基因,也有比亲本低的基因;在氮素处理下胚乳Os AGPS2a、Os AGPS1、Os AGPL1基因的mRNA表达量均显着上调,而且灌浆后期各基因仍有较高的表达;Os AGPS2b、Os AGPL2、OsAGPL3基因的mRNA表达量是随氮素营养的增加而普遍显着下调。相关分析表明,除Os AGPS1的mRNA表达量与直链淀粉和总淀粉含量呈不显着的负相关外,其它同工型基因均呈正相关,其中Os AGPS2a基因mRNA表达量与直链淀粉和总淀粉含量间的相关以及OsAGPS2b和Os AGPL2基因m RNA表达量与总淀粉含量间的相关均达到显着水平;酶活性相关分析表明:蔗糖含量与直链淀粉以及总淀粉含量成不显着负相关,与Su Sy,SPS,AI活性呈正相关,Su Sy,AI活性与Os AGPS2b,Os AGPL1,Os AGPL3呈负相关,而与OsAGPS2a、Os AGPL1,Os AGPS1基因的表达量均为正相关,其中除Su Sy与Os AGPS1呈不显着正相关外,其余均达到极显着正相关,SPS活性与Os AGPS2a、OsAGPS2b,Os AGPL3呈不显着负相关,而与Os AGPS1、Os AGPL1,Os AGPL2基因呈不显着正相关关系,但总体相关性不如其它两种酶。
谭彩霞[8]2009年在《小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与淀粉合成的关系》文中研究指明本试验以生产上推广应用的不同专用类型非糯小麦品种和缺失Wx蛋白的糯性小麦品种作为研究材料。主要研究:(1)不同专用类型小麦籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(AGPase1)、束缚态淀粉合成酶基因(GBSSI)、可溶性淀粉合成酶基因(SSSIII)、淀粉分支酶基因(SBEI)表达与淀粉合成的关系;(2)缺失不同Wx蛋白小麦籽粒中GBSSI基因表达与直链淀粉合成的关系;(3)弱筋小麦籽粒淀粉合成酶基因表达对氮素和花后温度的响应。探索不同专用类型小麦籽粒淀粉合成酶基因表达对淀粉合成与品质调控的生理机制;为小麦的高产、优质、高效栽培提供理论依据和技术参考。试验主要结果如下:1不同小麦品种籽粒淀粉合成酶基因表达、淀粉合成酶活性以及淀粉积累特点不同专用类型小麦籽粒中淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)表达变化动态一致,均呈单峰曲线。于花后5天左右开始表达,15天达最大值,之后急剧下降,25天相对表达量下降至1.0左右,并相对稳定至成熟期;籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSSIII)、淀粉分支酶(SBE)活性变化均呈单峰曲线,AGPase、SSS、SBE活性峰值时间出现在花后25天,GBSS活性峰值时间出现在花后30天;籽粒中淀粉及其组分含量和积累量均呈“S”型曲线变化,随着灌浆进程的推进,呈上升趋势。不同专用类型小麦间,淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)相对表达量、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性、淀粉积累量和积累速率大小均表现为强筋小麦中优9507>中筋小麦淮麦18>弱筋小麦宁麦9号>糯小麦Wx11,其中糯小麦Wx11籽粒中GBSSI相对表达量和GBSS活性几乎为零,籽粒中直链淀粉含量<2%;同一专用类型不同小麦品种之间,上述测定值均表现为:强筋小麦中优9507>秦麦11;中筋小麦扬麦16>淮麦18;弱筋小麦扬麦15>宁麦9号。2不同小麦品种籽粒蔗糖合成酶(SS)活性、蔗糖和可溶性总糖含量变化不同专用类型小麦籽粒中蔗糖合成酶(SS)均呈单峰曲线变化,花后20天SS活性达最大值,之后急剧下降。籽粒蔗糖和可溶性总糖含量随着灌浆进程的推进呈下降趋势。不同专用类型小麦之间籽粒蔗糖合成酶(SS)活性表现为强筋小麦中优9507>中筋小麦淮麦18>弱筋小麦宁麦9号>糯小麦Wx11,籽粒可溶性总糖和蔗糖含量表现为糯小麦Wx11>弱筋小麦宁麦9号>中筋小麦淮麦18>强筋小麦中优9507。此结果表明,强筋小麦籽粒利用同化物的能力最高,使得淀粉合成的底物最多,籽粒中淀粉积累量最高,蔗糖含量最低;糯小麦籽粒中蔗糖降解代谢能力最低,供给淀粉合成的底物最少,导致籽粒中淀粉积累量最低,蔗糖含量最高。同一专用类型不同小麦品种之间籽粒蔗糖合成酶(SS)、可溶性总糖和蔗糖含量均表现为:强筋小麦中优9507>秦麦11;中筋小麦扬麦16>淮麦18;弱筋小麦扬麦15>宁麦9号。3小麦籽粒淀粉合成酶基因表达和淀粉合成酶活性与淀粉积累的关系AGPase1和SSSIII基因相对表达量最大值与AGPase、GBSS、SSS、SBE、SS酶活性峰值的相关性均达显着或极显着水平;GBSSI基因相对表达量最大值与AGPase和SS酶活性峰值的相关性达显着水平,与GBSS、SSS、SBE酶活性峰值的相关性未达显着水平; SBEI基因相对表达量最大值与SSS和SBE酶活性峰值相关性达极显着水平,与AGPase、GBSS、SS酶活性峰值的相关性未达显着水平;另外AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI基因相对表达量和AGPase、GBSS、SSS、SBE酶活性与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显着正相关。说明这四种淀粉合成酶基因和淀粉合成酶共同对籽粒淀粉的合成起作用;AGPase1、SSSIII、SBEI基因可能主要通过转录水平控制籽粒淀粉的合成,而GBSSI基因可能主要通过转录后水平控制籽粒直链淀粉的合成。4缺失不同Wx蛋白小麦籽粒中GBSSI基因表达与直链淀粉合成的关系缺失不同Wx蛋白小麦籽粒中GBSSI基因相对表达量、GBSS活性、直链淀粉积累量均表现为:正常型>缺A型>缺D型>缺B型>缺AB型>缺ABD型;籽粒淀粉最终粘度、反弹值、糊化温度在缺失不同Wx蛋白小麦品种之间表现顺序与其一致;淀粉峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、沉降值表现顺序与其相反。相关分析表明,淀粉膨胀势与直链淀粉含量、反弹值和糊化温度呈显着或极显着负相关,与淀粉峰值粘度、低谷粘度呈显着或极显着正相关。5弱筋小麦籽粒淀粉合成酶基因表达对氮素的响应弱筋小麦15籽粒中淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)相对表达量、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性、淀粉积累量以及部分淀粉粘度参数值在相同的氮肥运筹比例时,施氮量为150kg hm-2～210kg hm-2范围时,随着施氮量的增加,均呈上升趋势;当施氮量超过210kg hm-2时,随着施氮量的增加,上述指标值降低;相同的施氮量水平下,当追施氮肥适当前移时,弱筋小麦扬麦15籽粒中上述指标值增加。6弱筋小麦籽粒淀粉合成酶基因表达对花后温度的响应花后不同时期经25℃和35℃处理后,弱筋小麦扬麦15籽粒中淀粉合成酶基因相对表达量(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)、淀粉合成酶活性(AGPase、GBSS、SSS、SBE)、淀粉积累量以及部分淀粉粘度参数值均下降,其下降幅度在各处理间的顺序表现为:花后5-7d>花后10-12d>花后15-17d>花后20-22d>花后25-27d>花后30-32d>花后35-37d,花后5-7d高温处理下降幅度最大。同一时期经不同温度处理后,籽粒中上述指标值下降幅度均表现为:35℃>25℃,35℃处理下降幅度最大,25℃处理与CK差异不显着。花后5-7d经35℃处理后,籽粒中除GBSSI和GBSS外,其它3种淀粉合成酶基因相对表达量和相应酶活性到达峰值的时间均前移。GBSSI和GBSS对温度最为钝感,SSSIII基因和SSS对温度最为敏感。7荧光定量PCR技术方法的改进荧光定量PCR是一种在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。该方法的优点在于它能监测任何dsDNA序列的扩增,不需要探针的设计,使检测方法变得简便,同时也降低了检测的成本。本试验利用DNA消化酶去除mRNA中的DNA,以防止DNA污染;根据荧光定量PCR的要求严格设计引物,避免产生引物二聚体;把不同模板的cDNA混合进行稀释制作标准曲线;优化荧光定量PCR的反应体系,采用两步法RT-PCR进行荧光定量检测。这种制作方法可以准确反映反应体系中反转录和扩增过程的效率,使结果更为可信。
张其芳[9]2011年在《水稻籽粒淀粉品质形成的基因型差异与粒位特征》文中提出稻米品质差异的形成主要涉及到水稻灌浆过程中“源-库-流”3个方面,包括不同器官的碳、氮代谢过程。其中,碳代谢将叶片中光合产物生成淀粉并贮藏于淀粉体中,构成稻米淀粉的主体部分,而氮代谢的产物主要是蛋白质,其对胚乳淀粉的合成具有修饰调控作用,对稻米品质的形成也有重要作用。本文主要研究了不同品质类型品种可溶性淀粉合成酶表达模式及其与稻米品质间的关系；其次,利用突变体材料Su-11及其野生型中花11比较了其理化特性、生理特性、酶代谢及相关基因表达差异；最后,对不同穗型品种的粒位效应特征,以及不同温度处理下蛋白对温度的响应与稻米品质间的关系进行探讨分析。主要研究结果如下：1.对籼、粳、糯3种类型品种籽粒灌浆期的SSS活性变化及其同工型比较得知,供试3种类品种灌浆期的SSS总活性相差不大,但糯稻类型品种(早香糯)在灌浆期的GBSS活性明显低于其他两类品种。在8个SSS同工型中,SSSⅠ、 SSSⅡa等同工型基因在水稻胚乳中呈高表达水平,而SSSⅡb和SSSⅣa等在叶片和茎、鞘等器官呈特异高表达,SSS基因的表达丰度因同工型的变化呈较明显的器官特异性。不同品质类型品种在籽粒灌浆期间的SSS主要同工型和GBSS基因的相对表达量变化主要表现为,浙104在胚乳灌浆期间SSSⅠ基因的相对表达量较高,浙733在灌浆中后期SSSⅡa基因的相对表达量较高,早香糯胚乳灌浆期间的GBSS基因相对表达量最低,SSSⅢa基因在水稻灌浆中后期的相对表达量变化表现为,籼稻小于糯稻、糯稻小于粳稻的基本趋势。2.与中花11相比,Su-11突变体在淀粉粒形态、大小,淀粉的热力学特性和晶体特性上存在明显差异,糊化温度降低；Su-11突变体成熟籽粒中直链淀粉含量下降,但蔗糖和果糖要显着高于中花11。两品种灌浆过程中ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶活性各自变化趋势相似,但R酶活性变化趋势存在明显差异,同时Su-11突变体的R酶活性在相应灌浆时期都低于同时期的中花11。3.中花11和Su-11突变体的SSS各主要同工型的相对表达量趋势不尽相同；Su-11突变体的SBE各同工型在14d、21d的相对表达水平普遍稍高；淀粉脱支酶中IDBEⅢ和RBE在中花11和Su-11突变体中相对表达量较高,两同工型各自的表达量变化趋势相近。4.供试44品种直链淀粉含量变化范围为14.8%～21.4%,平均为17.8%。不同品种间直链淀粉含量差异较大,但同一品种穗内籽粒间的直链淀粉含量差异更为显着。穗内不同粒位间籽粒直链淀粉含量与穗长、穗颈弯曲度、粒重呈负相关,与穗着粒密度、穗粒数呈正相关。密穗型品种直链淀粉含量变异明显大于弯穗型品种,尤其是中部穗位上的籽粒。同时,强势粒位上的籽粒前中期蔗糖和SuS活性要高于弱势粒位籽粒。5.稻穗不同部位小穗轴的维管束组织结构差异,主要表现在中央大维管束的总面积、韧皮部面积和导管面积上,强势粒小穗轴的维管输导组织结构一般优于弱势粒小穗轴；水稻抽穗开花后不同部位小穗轴中央维管束筛管分子和伴胞等细胞的超微结构变化过程大致相同。其中,筛管分子在水稻开花前均已分化成熟,而伴细胞仍保持着较完整的细胞结构特征,之后逐渐呈现出明显的退化迹象；与弱势粒小穗轴相比,强势粒小穗轴在灌浆启动时筛管厚壁和伴细胞中的线粒体等细胞器和胞间连丝的数量丰富、CaM标记密度高。6.谷氨酰胺合成酶(GS)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)在水稻籽粒灌浆过程中的活性变化趋势大致相似,以灌浆前期的酶活水平相对较高,之后逐渐下降。高温对籽粒蛋白组分、蛋白结构以及贮藏蛋白的积累均存在影响,且存在品种特异性。
李春燕[10]2006年在《小麦籽粒淀粉形成的理化基础及其对氮肥的响应机制》文中指出本研究选用大面积生产上推广应用的非糯性小麦品种和糯性小麦品系为材料，研究分析不同类型(糯性与非糯性)小麦籽粒淀粉粒形成和淀粉及其组分积累动态的差异，支链淀粉的链长分配差异及其对淀粉理化特性的影响；探讨籽粒中淀粉合成的生理机制，分析酶和内源激素与淀粉合成的关系；研究阐明不同小麦品种Waxy蛋白亚基组成及其与直链淀粉含量和淀粉膨胀势的关系；通过氮肥试验，以求进一步明确氮肥对弱筋小麦扬麦13号上述指标的调控机理，其结果可以进一步丰富淀粉形成的机理，为小麦优质栽培调控提供理论依据。本文的主要研究结果如下： 1、明确糯性与非糯性小麦籽粒淀粉积累动态、淀粉粒形成过程及品种间的差异。结果表明：不同类型小麦籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量和积累量随灌浆进程推移不断上升，呈“慢-快-慢”的变化趋势，糯小麦扬0369的直链淀粉含量和积累量显着低于非糯品种；直链淀粉积累速率在花后25-30天达到峰值，支链淀粉及总淀粉积累速率峰值期在花后20-25天，花后15-30天糯小麦扬0369的直、支链淀粉及总淀粉积累速率均显着低于非糯品种，因而其粒重最低。同时还对籽粒中淀粉粒形成过程进行了电镜观察，结果显示：小麦籽粒灌浆前期是以Ⅰ型淀粉粒为主，花后10天Ⅰ型淀粉粒出现了小的乳头状突起，形成体积比Ⅰ型淀粉粒明显小的Ⅱ型淀粉粒，灌浆中后期以分化Ⅱ型淀粉粒为主，之后Ⅰ、Ⅱ型淀粉粒充实直至成熟。同一籽粒腹部Ⅱ型淀粉粒多于背部，扬麦13号、扬0369Ⅱ型淀粉粒数目多于中优9507，但前两者差异不显着。采用X-射线能谱仪测定小麦籽粒糊粉层富
参考文献：
[1]. 蔗糖对水稻籽粒灌浆及蔗糖合成酶基因表达的调控[D]. 谢虹. 扬州大学. 2003
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[3]. 水稻碳氮代谢关键酶基因表达及产量和品质性状对氮素营养的响应[D]. 朱方旭. 东北农业大学. 2016
[4]. 二氧化碳浓度升高对水稻幼苗叶片生长、蔗糖转运和籽粒灌浆的影响及其机制[D]. 李军营. 南京农业大学. 2006
[5]. 杂交水稻蔗糖淀粉代谢与产量关系的研究[D]. 叶珍. 四川农业大学. 2005
[6]. 植物生长调节剂调控水稻弱势籽粒灌浆充实的生理与分子机制[D]. 王琳琳. 河南农业大学. 2013
[7]. 粳稻超亲变异系胚乳淀粉积累及AGPase基因表达特性与蔗糖代谢和氮素关系研究[D]. 郭雪冬. 东北农业大学. 2016
[8]. 小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与淀粉合成的关系[D]. 谭彩霞. 扬州大学. 2009
[9]. 水稻籽粒淀粉品质形成的基因型差异与粒位特征[D]. 张其芳. 浙江大学. 2011
[10]. 小麦籽粒淀粉形成的理化基础及其对氮肥的响应机制[D]. 李春燕. 扬州大学. 2006
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