高温对早籼稻花后剑叶氮代谢关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响_郝小花
高温胁迫对水稻灌浆结实期叶绿素荧光、抗活性氧活力和稻米品质的影响
高温胁迫对水稻灌浆结实期叶绿素荧光、抗活性氧活力和稻米品质的 影响
滕中华 1 智 丽 2 宗学凤 1 王三根 1,* 何光华 1
(1 西南大学农学与生物科技学院, 重庆 400716; 2 西南大学园艺园林学院, 重庆 400716)
摘 要: 选用西农优 30 和富优 1 号两个水稻品种, 在灌浆结实期利用人工气候室进行高温处理, 测定叶绿素含量、 叶绿素荧光参数、抗活性氧活力的动态及成熟稻米的营养品质。结果表明, 高温胁迫下水稻叶片叶绿素含量降低, 叶 绿素荧光参数初始荧光(Fo)明显上升, PS II 的潜在活性(Fv/Fo)和 PS II 的最大光能转化效率(Fv/Fm)均低于对照, 呈下 降趋势; 灌浆结实后期 Fv/Fo 和 Fv/Fm 的下降速率最快; 灌浆结实后期抗氧化活力低于对照。同时, 高温胁迫下的成 熟稻米总淀粉及直链淀粉含量降低, 蛋白质含量升高, 垩白度上升而千粒重下降。高温胁迫下光合作用的原初反应被 抑制, 抗活性氧活力降低, 水稻叶片功能期缩短, 可能是稻米品质降低的重要原因。 关键词: 水稻; 高温胁迫; 叶绿素荧光; 抗活性氧活力; 品质
Abstract: The synthesis of assimilate such as starch, protein and lipid depends on the photosynthesis. Under stresses, the pig-
ments, primary reaction and electronic transport chain which have relations with photosynthesis are hurt or inhibited. The effect of high temperature caused by “Greenhouse Effects” becomes more and more frequent. To elucidate the injury mechanism under high temperature in rice plants, the dynamic changes of chlorophyll content, chlorophyll fluorescence parameters and active oxygen resistance activity were measured and the grain quality indices including starch, protein, and chalkiness were also analyzed in rice plants of cultivars Xinongyou 30 and Fuyou 1 during grain-filling period under high temperature treatment in climatic cabinets. The results showed that under high temperature (33℃), chlorophyll content of leaves decreased, initial fluorescence (Fo) increased obviously, maximal photochemical efficiency of PS II (Fv/Fm) and the potential photochemical efficiency of PS II (Fv/Fo) decreased, Fv/Fo and Fv/Fm declined faster during the whole grain-filling period, especially in late period. Meanwhile, active oxygen resistance activity (AORA) lowered by 45.16 and 35.99% as compared with the control in the late grain-filling period; under high temperature condition, the total starch and amylose contents of grains were lower than those of control, the protein contents increased to a different degree, and chalkiness and 1000-grain weight changed significantly in two cultivars. The main reason of degeneration of grain quality under high temperature stress is related to the inhibition of primary reaction of photosynthesis, drop of active oxygen resistance activity and contraction of functional period in leaves of rice plants. Keywords: Rice (Oryza sativa L.); High temperature stress; Chlorophyll fluorescence; Active oxygen resistance activity; Grain quality
高温胁迫对水稻花器官及稻米品质影响的研究进展
高温胁迫对水稻花器官及稻米品质影响的研究进展赵启辉;马廷臣;夏加发;王元垒;赵宝;王青;朱昌兰;李泽福【摘要】Since high temperature stress does serious harm on rice, it is of significant importance to carry out studies on heat tolerance in rice. This paper reviews the impact of heat stress on flower organs and yield traits of rice, the response of rice quality to high temperature stress, then proposes future research directions, so as to provide some references for the heat tolerance research in rice.% 高温胁迫对水稻的危害严重，开展水稻耐高温研究对我国水稻安全生产有重要的指导意义。
本文综述了高温胁迫对水稻花器官以及产量性状的影响、稻米品质对高温胁迫的响应，并提出进一步研究的方向，以期为水稻耐高温研究提供一些参考。
【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P162-165)【关键词】水稻;高温胁迫;花器官;稻米品质【作者】赵启辉;马廷臣;夏加发;王元垒;赵宝;王青;朱昌兰;李泽福【作者单位】江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室，江西省超级稻工程技术研究中心，南昌 330045; 安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室，江西省超级稻工程技术研究中心，南昌 330045;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031【正文语种】中文近年来随着温室效应的加剧,全球气候变暖,水稻生殖生长期频繁遭遇异常高温,对我国水稻产量造成了极大的损失。
高温胁迫影响油菜籽粒产量、含油量研究进展
Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2018, 8(7), 684-689Published Online July 2018 in Hans. /journal/hjashttps:///10.12677/hjas.2018.87103The Effects of Heat Stress on Rapeseed Yield and Oil Content: A ReviewZhihong Liu, Xuelong Wu, Ruizhi Huang*Institute of Virology and Biotechnology, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou ZhejiangReceived: Jun. 20th, 2018; accepted: Jul. 3rd, 2018; published: Jul. 10th, 2018AbstractRapeseed is the main oil crop in the world and China. With the increase in global warming, heat stress has become a major deleterious factor limiting the yield and quality of rapeseed. It is of great importance to improve thermotolerance of rapeseed to ensure the stable production of oil crops in our country. So far, extensive research in aspects of heat stress effects on rapeseed yield and quality, identification of heat resistant resources, physiological and biochemical mechanism of thermotolerance, molecular regulation of heat response was carried out, and obtained a num-ber of important progresses. In this article, we summarize and update the recent advances in re-levant research fields to provide references for breeding rapeseed with increased thermotoler-ance.KeywordsRapeseed, Heat Stress, Yield, Oil Content, Molecular Mechanism高温胁迫影响油菜籽粒产量、含油量研究进展刘智宏，吴学龙，黄锐之*浙江农业科学院病毒学与生物技术研究所，浙江杭州收稿日期：2018年6月20日；录用日期：2018年7月3日；发布日期：2018年7月10日摘要油菜是世界和我国的主要油料作物。
高温胁迫对盛铃期Bt棉棉铃中杀虫蛋白表达量及氮代谢的影响
（ 】９ ｍｏ ・ ｇ １．３ ｌ 。・ｈ ） 比分 别 下 降 了 ７ ０ ， 。相 ．５
１ ． １ ， ５ ７ 和 ５ ．８ ； 交 种 泗 抗 ３号 的 ２ ３ ３ ． ２ ９ 杂
Ｇ Ｔ 活性 则 与 相 应 对 照 （３ ７ ｍ ｌ ｇ ） 比 Ｐ １． ２ｆ ｏ ・ ・ 相
图 ３ 明， 表 常规 种 泗 抗 １号 、 交 种 泗 抗 ３号 杂 盛铃期 在 ３ ４℃ 、６℃、８ Ｃ和 ４ ３ ３ ０℃高温水 平胁迫
２结 果 与分 析
２ １高温胁 迫对 Ｂ 棉 铃 壳 中杀 虫蛋 白含量 的影 响 ． ｔ 图 １表 明 ， 盛铃 期常规 种泗 抗 １ 在 ３ ３ 号 ４ Ｃ、 ６ ℃、 ８℃和 ４ ３ ０℃高温水 平胁 迫 ２ ４ｈ条件 下 ， ０日 １ 铃铃 壳 中 杀 虫 蛋 白 的 表 达 量 与 相 应 对 照 （ ４ ． ２ １ ７ ６
１材 料 和 方 法
１ １试 验 设 计 ．
以明确 持续 高温 对 Ｂ 蛋 白表 达 和氮代谢 的影 响 。 ｔ 供试 土 壤 为 沙壤 土 ， 有 机质 １ ８ ， 解 氮 含 ．８ 水
１ ４ ７ｍｇ・ｋ ～， 效 磷 ２ ． ３ ． ｇ 速 ２ ５ ｍｇ・ｋ ， 效 钾 ｇ 速 ８ ． １ ３ｍｇ・ｋ ～。实 验 所 用 盆 钵 直径 ３ ｍ， ２ ｇ ０ｃ 高 ７
ｎ ・ ｇ ｇ ）相 比 分 别 下 降 了 ３ ５ ， ２ １ ， ．７ １ ．２
２ ４ｈ条件下 ， ０日铃 铃 壳 中游 离 氨 基 酸 含量 比相 １
应对 照有所 增加 ， 如泗抗 ３号 的游离 氨基 酸 的含 量
分别 比对 照 增 加 了 １ ． ４ ， ６ ２ ， ８ ３ 和 Ｏ １ ２ ． ９ ７ ． ８
喷施不同化学制剂对高温胁迫水稻干物质积累与碳氮代谢的影响
在全球气候变暖的背景下，近100年来我国气温上升明显，升温幅度约为0.5℃~0.8℃，高于同期全球平均水平，并表现出极端高温发生频率和强度增加的特点[1]。
水稻是我国主要的粮食作物，高温热害是水稻主要的农业气象灾害之一。
一般认为，当水稻在孕穗开花期遇到日平均气温≥30℃或日最高气温≥35℃，持续日数大于3d 为就会发生高温热害[2]。
高温热害会对水稻生长发育和产量造成显著影响。
张桂莲等[3]研究发现，高温胁迫会导致水稻花药开裂率、花粉活力下降；郑建初等[4]研究指出，水稻在抽穗期遭遇持续3d 高于35℃的气温，结实率就会降到70%以下；CRAFTS -BRANDNER 等[5]研究结果表明，高温胁迫发生时，光合作用关键酶Rubisco 活性下降，CO 2同化能力降低，光合速率显著下降；杨再强等[6]研究表明，高温胁迫会导致水稻叶片净光合速率、PS Ⅱ最大光能转化效率和PS Ⅱ实际量子产量下降；汤日圣等[7-8]研究指出，高温热害使水稻叶片SOD 、POD 、CAT 活性降低，MDA 含量增加，叶片衰老加速；谢晓金等[9-11]研究指出，高温会导致水稻每穗粒数、结实率和千粒重下降，稻米品质变劣。
喷施外源化学制剂是增强水稻的耐热性、减轻高温危害的有效手段。
喷施外源化学制剂可以提高水稻的授粉量，提高结实率[12]，可以提高水稻叶片的抗氧化酶活性，降低MDA 含量，减轻叶片的衰老程度[8，13]，提高叶片的光合速率[14]和水稻产量。
长江中下游是我国主要的水稻产区，水稻产量约占我国水稻总产量的50%[15]，受地理位置和副热带高压的影响，该地区每年7—8月容易出现持续高温天气，在气候变暖的背景下，该地区水稻高温热害的发生频率和强度有增加的趋势，对水稻生产产生严重影响[16-18]。
目前有关喷施化学制剂提高水稻抗高温能力的研究较多，但大多基于单一化学制剂，对不同种类化学制剂之间的对比研究较少。
为此，在本课题组前期的研究基础上[8]，本研究选取KH 2PO 4和CaCl 2两种化学制剂，比较不同化学制剂对高温胁迫下水稻干物质积累与碳氮代谢的影响，以期为长江中下游水稻生产应对高温热害提供参考依据。
利用高光谱参数预测水稻叶片叶绿素和籽粒蛋白质含量
孙雪梅等 :利用高光谱参数预测水稻叶片叶绿素和籽粒蛋白质含量
8 45
光合作用过程中起吸收光能作用的色素有叶绿 素[ 叶绿素 a (Chl a) 和叶绿素 b (Chl b) ]与类胡萝卜 素 (Cars) ,其中叶绿素是主要的吸收光能物质 ,直接 影响植被光合作用的光能利用 。而绿色植物明显的 光谱特征 ,就是由其中的叶绿素等色素和液态水引 起的[1] 。其中对可见光波段影响最大的是叶绿素含 量 ,而近红外波段主要受叶片的含水量以及叶片结 构的影响 。高光谱遥感的快速发展使得定量估测植 被叶绿素含量成为可能 。高光谱遥感技术所提供的 遥感信息 ,能够准确地用于估测植被的生理状况 ,划 分植被类型 ,预测植被生产能力[2] 。
1 试验设计与数据采集
111 试验材料及设计 选取直链淀粉含量不同的 2 个晚稻“秀水 110” 和“丙 9914”,于 2003 年 6 月 19 日播种 ,7 月 5 日移 栽 。试验区设在浙江大学华家池校区的智能化控制 温室中 (东经 120°10′,北纬 30°14′) 。试验采用水培 方式 ,培养液采用国际水稻所配方 。氮素营养分为 4 个水平 ,即氮素正常 (40 mg/ L) 、氮素过量 (2 ×40 mg/ L) 、氮素缺乏 (1/ 4 ×40 mg/ L) 和有机氮 (40 mg/ L
第 31 卷 第 7 期 2005 年 7 月 844～850 页
作 物 学 报 ACTA AGRONOMICA SINICA
Vol. 31 , No. 7 pp. 844 - 850 July , 2005
利用高光谱参数预测水稻叶片叶绿素和籽粒蛋白质含量
孙雪梅 周启发 何秋霞
(浙江大学生命科学学院植物生理与生物化学国家重点实验室 ,浙江杭州 310029)
抽穗期高温对水稻叶片光合特性、叶绿素荧光特性和产量构成因素的影响
抽穗期高温对水稻叶片光合特性、叶绿素荧光特性和产量构成因素的影响作者：吴思佳李仁英谢晓金张婍陈佳林徐向华胡宗荟卢炳浩张娜来源：《南方农业学报》2021年第01期摘要：【目的】探討抽穗期高温对水稻叶片光合特性、叶绿素荧光特性和产量构成因素的影响，为水稻生长发育过程中降低高温伤害提供理论依据。
【方法】选用水稻品种盐两优1618和内5优8015为材料，利用人工气候箱，研究抽穗期不同温度[35 ℃/30 ℃（白天/夜晚）（T0，常温）和40 ℃/35 ℃（白天/夜晚）（T5，高温）]处理对水稻叶片光合特性、叶绿素荧光特性及产量构成因素的影响。
【结果】与T0处理相比，高温处理（T5）分别使盐两优1618的净光合速率（Pn）和胞间CO2浓度（Ci）显著下降31.05%和54.26%（P<0.05，下同）;内5优8015的Ci显著下降62.61%，蒸腾速率（Tr）显著增加104.55%;其他光合参数未发生显著变化（P>0.05，下同）;高温处理后，内5优8015的Pn显著高于盐两优1618。
高温处理降低了盐两优1618和内5优8015各相位的荧光强度，延迟了2个品种的叶绿素荧光到达P峰的时间，同时降低了光化学效率、比活性和性能指数。
高温处理显著降低了2个品种的实粒数和籽粒重，其中内5优8015的降低幅度较小。
【结论】抽穗期高温在一定程度上能显著抑制水稻的光合参数，降低各相位的荧光强度，抑制光化学效率，并使水稻的穗重、实粒数和籽粒重下降。
内5优8015的性能指数整体高于盐两优1618，其对高温的抗性强于盐两优1618。
关键词：水稻;光合特性;荧光特性;温度;产量中图分类号： S511;S162.53 文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）01-0020-08Abstract：【Objective】In order to investigate the effects of hightemperature on photosynthetic characteristics， chlorophyll fluorescence characteristicsand yield components of rice at heading stage， and to provide theoretical basis for redu-cing high temperature damage to rice during rice growth and development. 【Method】The effects of different temperature treatment[35 ℃/30 ℃（daytime/evening）（T0， ordinary temperature） and 40 ℃/35 ℃（daytime/evening）（T5，high temperature）] at heading stage on photosynthetic characteristics， chlorophyll fluorescence characteristics and yield components of rice cultivars Yanliangyou 1618（Y1618） and Nei 5 you 8015（N8015） were studied by using artificial climate chamber. 【Result】Compared with T0 treatment， net photosynthetic rate（Pn） and intercellular CO2 concentration（Ci） of Y1618 decreased significantly by 31.05% and 54.26%， respectively and Ci of N8015 was significantly reduced by 62.61% under T5 treatment， the transpiration rate was significantly increased by104.55%（P<0.05， the same below）. Other photosynthetic parameters did not change significantly （P>0.05， the same below）. After high temperature treatment， Pn of N8015 was significantly higher than that of Y1618. The high temperature treatment reduced the fluorescence intensity of each phase of Y1618 and N8015， delayed the arrival time of chlorophyll fluorescence to P peak of the both cultivars， and reduced photochemical efficiency， specific activity and performance index. The high temperature treatment also decreased significantly grains number and weight， with lower degree of decrease for N8015. 【Conclusion】To some extent， the high temperature at heading stage can significantly inhibit the photosynthetic parameters of rice， decrease the fluorescence intensity of each phase of rice， inhibit the photochemical efficiency and reduce panicle weight，solid grain number and grain weight of rice. The overall performance indexes of N8015 are higher than Y1618， indicating that N8015 is more resistant to high temperature than Y1618.Key words： rice; photosynthetic characteristics; fluorescence characteristics; temperature; yieldFoundation item：National Natural Science Foundation of China（41001190，41671318）; Natural Science Research Project of Colleges and Universities in Jiangsu Province（19KJB170022）; Practical Innovation Training Program for College Students in Jiangsu（201810300040Z）0 引言【研究意義】水稻是我国最重要的粮食作物之一，供养着我国60%以上的人口。
高温胁迫对爪哇稻剑叶光合特性和渗透调节物质的影响
两种水稻在人工气候室进行 日平 均气 温为 ３ ３ ． ５ ℃的高温处理 ，研究 了高温胁迫对耐热能力不同的两个爪哇稻光合 特 性和渗 透调节 物质的影 响 ， 旨在揭示全球气候变暖的大背景下 ， 耐热能力不同的爪 哇稻 品种对高温热害的生理代谢变化规律及响应 机制。试验结果显示 ，高温胁迫引起爪哇稻气孔导度下 降，胞间 Ｃ Ｏ： 浓度 升高 ，叶绿素含量降低 ，最终导致净光合速率下 降 ，并 随着胁迫 时间延长而呈现逐渐下降的趋 势 ，但耐热品种 Ｉ Ｒ Ａ Ｔ１ ０ ９与热敏感 品种 １ ９ Ｄ相 比仍能维持较 高的光合作用 。 两种水 稻中气孑 Ｌ 导度 ，胞间 Ｃ Ｏ ２ 浓度 ，叶绿素含量 ，净光合速率在高温胁迫 １ ２ ｄ后与 自然温度下的植株相 比差异显著。同 时 ，高温胁迫造成 两爪 畦稻 中可溶性糖 、可溶性蛋 白含量降低 ，且随着高温胁迫 时间的延长而逐渐降低 ， 热稳定蛋 白随高温 胁迫时间的延长 而逐渐升高 ，脯氨酸含量随高温胁 迫时间延长呈现先升高后降低的变化趋势 。耐热 品种 Ｉ Ｒ Ａ Ｔ ０ ９在高温胁迫 过程中可溶性糖 和可溶性蛋 白的下降幅度小于热敏感 品种 ｌ ９ Ｄ， 热稳定蛋 白和脯氨酸含量 的上升水平高于热敏感 品种 １ ９ Ｄ。 高温胁 迫 ６ ｄ后两爪哇稻中的可溶性糖 ， 可溶性蛋 白和热稳定蛋 白含量与 自然温度下植株相 比差异显著 ， 在高温胁迫第 ３ 、 ６ 和 ９天两爪哇稻 中脯氨酸含量 与 自然温度下的植株相 比差异显著 。 研究结果表明 ， 耐热爪 哇稻 品种在高温胁迫下维持较高 的 光合特性和较高的渗透调节物质含量是其耐热的生理基 础。 关键词 ：爪哇稻 ；剑 叶 ；光合特性 ；渗透调节物质
近年 来 ，我 国南 方 稻 区夏 季 高 温 天 气 频 繁 出 现 ，且 持续 时间延 长 ，对水 稻 生长发 育造成 严重 影 响 ，高温 热 害 已经成 。 ２ ０ ０ ３年 盛夏 出现 的持续异 常 高温
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
广西植物Guihaia 31(3):398-402 2011年5月 DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2011.05.022高温对早籼稻花后剑叶氮代谢关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响郝小花,肖辉海＊,王文龙,王 云,李 丽(湖南文理学院生命科学学院,湖南常德415000)摘 要:为探讨高温对不同类型早籼稻开花后剑叶中氮代谢关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响,利用人工气候室在籽粒灌浆成熟期进行高温(日均温31.5℃)和适温(日均温23.5℃)处理,对2个早籼稻品种(湘早籼24和株两优611)灌浆成熟期籽粒中蛋白质含量及剑叶中G S和GOGA T活性的动态变化进行了分析。
结果表明:供试2个品种在高温下花后剑叶中GS和GOGA T活性先升后降,均在开花后10d出现峰值;适温下花后剑叶中GS和GOGAT活性呈缓慢下降趋势;花后饲用稻湘早籼24号各时期剑叶中GS和GOGA T活性均比食用稻株两优611的高。
高温条件下湘早籼24号花后22d,1g干重籽粒中的蛋白质含量比适温条件下的增加4.75mg,株两优611增加1.88mg。
说明籽粒成熟期高温有助于提高早籼稻剑叶中GS和GOGAT活性及籽粒中蛋白质含量,更有利于高蛋白饲用稻剑叶GS和GOGA T活性及籽粒中蛋白质含量的提高。
关键词:水稻;温度;可溶性蛋白质;谷氨酰胺合成酶;谷氨酸合成酶中图分类号:S511 文献标识码:A 文章编号:1000-3142(2011)03-0398-05Effects of high temperature on key enzymes activity ofnitrogen metabolism in flag leaf and protein content in grain after flowering of early-indica rice HAO Xiao-Hua,XIAO Hui-Hai＊,W ANG Wen-Long,W ANG Yun,LI Li(Department of Biology,Hunan U niversity of Arts and Science,Changde415000,China)A bstrac t:Estigate the effects of high temperature on key enzymes(GS and GOGAT)activity of nit rogen metabolismin flag leaf and protein content after flow ering in two different early indica ric e,high temperature(31.5℃)and opti-mal temperature(23.5℃)are treated to tw o different type early indica ric e(Xiangzaoxian24and Zhuliangyou611).The results show ed that the GS and GOGAT activity w ere highest on10d under high temperature treatment andwere slow ly decreased under optimal temperature treatment.Activity of tw o kinds of key enzyme in Xiangzaoxian24were both higher than that in pared to optimal temperature treatment in Xiangzaoxian24underhigh temperature,the protein content w as4.75mg higher on22d and1.88mg higher for Zhuliangyou611.These re-sults suggest that high temperature can help to improve tw o e arly indica ric e(espec ial the Xiangzaoxian24)the GS andGOGAT activity in flag leaf and grain prote in c ontent.K ey wor ds:rice;temperature;soluble protein;Glutamine synthetase(GS);Glutamate synthase(GOGAT)①收稿日期:2010-10-17 修回日期:2011-01-10基金项目:湖南省教育厅重点项目(09A066);湖南省自然科学基金(07JJ6032);湖南文理学院基金(JJYB0915)[Support ed by K ey Item ofEducation Department of Hunan Provi nce(09A066);N atural Science Foundation of Hunan Province(07JJ6032);General Project of HunanUniversit y of A rt s and Science(JJYB0915)]作者简介:郝小花(1980-),女,河南郑州人,硕士,讲师,从事植物生理与分子生物学研究,(E-mail)yybxiaohua@。
＊通讯作者:肖辉海,博士,教授,从事植物发育与分子生物学研究,(E-mail)xhh-07@。
稻米蛋白质含量的高低是水稻品种选育的关键指标,也是鉴定米质优劣的主要衡量标准。
通常认为,稻米蛋白质积累主要靠氮素在灌浆成熟期以氨基酸、酰胺形式从稻株叶片输送到发育中的籽粒,并在籽粒中合成蛋白质,与叶片和籽粒中氮代谢密切相关。
小麦中旗叶是小麦体内氮贮存与同化的主要营养器官,对籽粒产量与品质的贡献最大(李泽松等,2000)。
优质强筋小麦旗叶在花后能够维持较高的N R(硝酸还原酶)、GS(谷氨酰胺合成酶)酶活性,利于氮的吸收和转移;而弱筋小麦在籽粒形成期旗叶中酶活性较低,籽粒氮素代谢相对较弱,在灌浆前、中期适当高温使NR、GS活性显著提高,植株体内氨同化能力增强,促进了氨基酸的合成和转化,但生育后期高温胁迫不利于植株体内的氮代谢(赵春等,2006)。
GS、GOGA T(谷氨酸合成酶)是氮素同化过程中的关键酶,在无机氮转化为有机氮的过程中起关键作用(Lam等,1996;莫良玉等,2001)。
水稻在抽穗过程中,适温下剑叶中的Pro、可溶性糖和可溶性蛋白质含量降低幅度较小,而高温下,其剑叶中的Pro、可溶性蛋白质和可溶性糖含量降低较为明显,且随着胁迫温度的加剧和胁迫时间的延长降低幅度就越大(谢晓金等,2009)。
而在水稻中关于温度对剑叶氮代谢关键酶活性及籽粒品质影响的研究不多。
由于田间试验条件下所涉及的气候因素较多,因而很难通过田间试验来揭示出单一温度因子对早籼稻叶片、品质影响的酶学生理特征。
本文利用人工气候室控温条件,以湖南目前主栽的2个不同品质类型的早籼稻品种为材料,在开花后(即籽粒灌浆期)设置不同温度条件,研究早籼稻开花后籽粒蛋白质含量,以及剑叶中与氮代谢密切相关的谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶活性在不同温度条件下的变化动态,旨在阐明水稻剑叶中氮代谢关键酶活性对籽粒蛋白质含量的影响,以及高温影响不同品质类型早籼稻品种籽粒蛋白质形成的生理机制,为进一步开展不同品质类型早籼稻品种优质高产栽培技术与品种改良研究提供理论指导。
1 材料与方法1.1材料水稻(Ory za sativa)品种为优质食用稻株两优611(蛋白质含量10.5%),高蛋白饲用稻湘早籼24号(蛋白质含量12.36%),均由湖南亚华种业科学研究院提供。
1.2方法1.2.1材料培养及试验设计 水稻种子用1.0%次氯酸钠消毒15min后用蒸馏水冲洗3次,再用蒸馏水浸种24h后于28℃下催芽2d,2008年5月24日播种于湖南文理学院实验田,6月21日插秧,插植密度为16.5cm×20cm,每蔸插2苗,水肥、防治病虫按常规管理。
植株在田间自然条件下生长至孕穗,各品种选取发育进程与长势基本一致的稻株60株,带泥移入盆钵,各品种移栽20盆,盆的规格为直径20cm、高20cm,每盆3株,在盆钵中培育至开花前2d(即首次取样前8d)将材料分成两组,一组放入人工气候室的高温(昼/夜温度为34℃/29℃,即日均温度31.5℃)条件下,另一组放入人工气候室的适温(昼/夜温度为25℃/22℃,即日均温度23.5℃)条件下,各处理每天光照13h,光照时间为5:30～18:30,光照强度为25000～30000lx,相对湿度为75%～80%。
盆钵中的稻株开花时,选同日开花且发育良好的单穗进行挂牌标记,自开花后第7天起取第一次样,以后每隔3d取样,最后一次取为开花后第22天(此时籽粒已基本成熟)。
每次于上午9:00～9:30取标记样,籽粒选取灌浆基本一致的穗中部籽粒,其中一部分剑叶迅速用液氮冷冻处理后保存于-80℃超低温冰箱中,用于酶活性测定,其余的剑叶和籽粒置80℃烘箱中烘干至恒重,计算干重,并供作蛋白质含量的测定。
1.2.2粗酶液的提取 分别取开花后7、10、13、16、19、25d的剑叶(约5片),称量。
置于预冷的研钵中,加入少许无菌石英砂,研磨成细粉状后加入适量的100mm ol·L-1、pH7.6的Tris-H Cl缓冲液(含1 mmo l·L-1M gCl2、1mm ol·L-1EDTA和10m mol ·L-1β-巯基乙醇)继续研磨成匀浆,匀浆液在13000 r/min下离心25min(4℃),取上清液用于酶活性测定(张志良等,2002)。
1.2.3谷氨酰胺合成酶(GS)活性测定 参照王小纯等(2005)的方法测定GS活性,反应液组成如下: 0.6mL咪唑-盐酸缓冲液(0.25mol·L-1,pH7.0), 0.4mL谷氨酸钠溶液(0.3mol·L-1,pH7.0),0.4 mL ATP-Na溶液(30mmol·L-1,pH7.0),0.2mL MgSO4溶液(0.5mol·L-1),酶粗液1.2m L。
反应液在25℃水浴中保温5min后,加入0.2mL羟胺试剂开始反应,15min后立即加入0.8m L酸性FeCl3试剂终止反应。
混合液在4000r/min离心15min,3993期 郝小花等:高温对早籼稻花后剑叶氮代谢关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响测定上清液在540nm 处的光密度。