不同品质类型小麦氮代谢对籽粒淀粉形成的效应

论文摘要

小麦籽粒发育阶段协调并行着碳代谢和氮代谢两条主要代谢途径,二者相互联系,共同完成籽粒的物质积累,共同决定着籽粒品质。阐明氮代谢对小麦籽粒淀粉品质的调节效应及其作用机理对指导不同类型优质小麦生产具有重要理论和实践意义。本试验选用蛋白质含量显著不同的强筋、中筋和弱筋小麦品种各两个,大田种植,研究了不同品质类型小麦籽粒形成期氮代谢主要物质对籽粒淀粉形成的效应。试验主要结果如下:1.氮代谢的差异不同品质类型小麦籽粒灌浆期蛋白质含量呈“高-低-高”的变化趋势,且表现为强筋品种>中筋品种>弱筋品种。籽粒蛋白质含量与氮素同化及NR、GS活性密切相关,强筋品种较高的旗叶NR活性和较高的籽粒GS活性使其氮素同化能力高于中、弱筋品种,为籽粒蛋白质合成提供了充足的底物,更有利于蛋白质的积累。2.旗叶和籽粒蔗糖合成与代谢的差异不同品质类型小麦灌浆期籽粒蔗糖含量呈逐渐下降的趋势,旗叶SS、SPS活性和籽粒SS活性均呈单峰曲线变化。不同筋强品种旗叶SS活性之间比较,弱筋品种>中筋品种>强筋品种。籽粒SS活性的峰值高度为中、弱筋品种高于强筋品种。旗叶SPS活性峰值出现时间表现为弱筋品种早于强、中筋品种。这可能是弱筋品种淀粉含量高于强筋品种的一个重要原因。3.籽粒淀粉合成相关酶活性的差异不同品质类型小麦籽粒AGPP、UGPP、SSS、GBSS、SBE和DBE活性均呈单峰曲线变化,不同品质类型小麦间存在一定差异。AGPP、UGPP、SSS和GBSS峰值活性表现为中、弱筋品种显著高于强筋品种。说明弱、中筋小麦淀粉合成能力强于强筋品种,这是弱、中筋小麦总淀粉含量高于强筋品种的主要原因。不同品质类型小麦间籽粒SBE和DBE活性峰值无明显差异。淀粉合成途径中的关键酶与淀粉积累速率的相关性因品种而异,因淀粉组分不同而不同。4.强、弱筋小麦籽粒胚乳细胞发育的显微结构随灌浆的进行,两个品种糊粉层变得厚而质密,胚乳细胞内淀粉粒逐渐增多。灌浆同一时期GC8901胚乳细胞内淀粉粒数量少于LM21,同一品种同一时期比较,籽粒背部淀粉粒小而密,腹部淀粉粒大而稀。GC8901籽粒糊粉层为一到两层,而LM21仅为一层,GC8901一到两层的糊粉层结构可能与其蛋白质含量高于LM21有关。5.氮代谢对籽粒淀粉形成的效应花后15 d之前,不同品质类型小麦旗叶SPS/NR比值和籽粒AGPP/GS比值较低,且不同类型间无明显差异,而此时强筋品种的NR、GS活性高于弱筋品种,致使光合碳架用于氨基酸及蛋白质的合成;花后1530 d,旗叶SPS/NR比值及籽粒AGPP/GS比值显著升高,弱筋品种SPS/NR比值的峰值显著高于强、中筋品种,中、弱筋品种籽粒中AGPP/GS比值显著高于强筋品种,与此同时弱筋品种的NR、GS活性较低,与淀粉积累速率呈显著或极显著正相关的AGPP、UGPP活性均高于强筋品种,致使光合碳架向着有利于淀粉合成的方向运输。由此表明,SPS/NR与AGPP/GS比值的大小对光合碳架参与碳氮代谢起决定性作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 小麦氮素代谢及其与籽粒品质形成的关系
• 1.2.2 小麦碳素代谢与籽粒品质形成的关系
• 1.2.3 氮素对碳、氮代谢的影响及与小麦品质的关系
• 1.2.4 碳、氮代谢的环境调控
• 2 材料与方法
• 2.1 试验设计与方法
• 2.2 测定项目与方法
• 2.2.1 小麦单粒重
• 2.2.2 全麦粉的磨制
• 2.2.3 蛋白质含量
• 2.2.4 籽粒直、支链淀粉及总淀粉含量
• 2.2.5 籽粒蔗糖含量
• 2.2.6 硝态氮含量
• 2.2.7 氨态氮含量
• 2.2.8 硝酸还原酶活性
• 2.2.9 谷氨酰胺合成酶活性
• 2.2.10 蔗糖淀粉合成酶活性
• 2.2.11 籽粒半薄切片的制作
• 2.3 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 不同品质类型小麦蛋白质及淀粉积累的差异
• 3.1.1 不同品质类型小麦籽粒蛋白质积累的差异
• 3.1.2 不同品质类型小麦籽粒蔗糖和淀粉积累的差异
• 3.1.3 不同品质类型小麦胚乳发育的显微结构
• 3.2 不同品质类型小麦氮代谢的差异
• 3.2.1 籽粒硝态氮含量的差异
• 3.2.2 旗叶硝态氮含量的差异
• 3.2.3 籽粒氨态氮含量的差异
• 3.2.4 旗叶氨态氮含量的差异
• 3.2.5 旗叶NR 活性的差异
• 3.2.6 旗叶GS 活性的差异
• 3.2.7 籽粒GS 活性的差异
• 3^-－N、NH₄⁺－N 与酶的相关性分析'>3.2.8 NO₃^-－N、NH₄⁺－N 与酶的相关性分析
• 3.3 不同品质类型小麦蔗糖、淀粉合成相关酶活性变化
• 3.3.1 不同品质类型小麦蔗糖合成相关酶活性变化
• 3.3.2 不同品质类型小麦籽粒淀粉合成相关酶活性变化
• 3.3.3 蔗糖合成相关酶活性与淀粉积累速率的相关性分析
• 3.3.4 籽粒淀粉合成相关酶活性与淀粉积累速率的相关性分析
• 3.4 氮代谢对籽粒淀粉形成的效应
• 3.4.1 氮、碳代谢相关酶活性的相关性分析
• 3.4.2 不同品质类型小麦旗叶SPS／NR 比值的差异
• 3.4.3 不同品质类型小麦籽粒AGPP／GS 比值的差异
• 4 讨论
• 4.1 不同品质类型小麦籽粒、旗叶氮同化的差异
• 4.2 不同品质类型小麦籽粒淀粉合成的差异
• 4.2.1 不同品质类型小麦籽粒淀粉积累的差异
• 4.2.2 不同品质类型小麦旗叶和籽粒中蔗糖合成与代谢的差异
• 4.2.3 不同品质类型小麦籽粒淀粉合成相关酶与淀粉积累的关系
• 4.2.4 不同品质类型小麦胚乳显、超微结构的差异
• 4.3 不同品质类型小麦氮代谢对淀粉形成的效应
• 5 结论
• 5.1 不同品质类型小麦氮代谢的差异
• 5.2 不同品质类型小麦旗叶和籽粒蔗糖合成与代谢的差异
• 5.3 不同品质类型小麦籽粒淀粉合成相关酶活性的差异
• 5.4 强、弱筋小麦籽粒胚乳细胞的显微结构差异
• 5.5 不同品质类型小麦氮代谢对淀粉形成的效应
• 6 参考文献
• 图版说明
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文