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土壤干旱对不同小麦品种籽粒淀粉积累和相关酶活性的影响王征宏;郭秀璞;吕淑芳;李友军;邓西平【摘要】选用小麦旱地品种长武134和水地品种陕253,研究土壤干旱对小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的影响,探讨土壤干旱影响淀粉积累的酶学机制.结果表明,干旱处理提高了灌浆前期小麦籽粒淀粉积累速率、籽粒SS、AGPase、UGPase、SSS和GBSS酶活性.灌浆后期旱地品种籽粒淀粉积累速率及AGPase、UGPase 降低幅度大于水地品种,而SS降低幅度则小于水地品种;旱地品种灌浆后期SSS活性与对照无明显差异,而水地品种SSS活性则大于对照;与其它淀粉合成酶活性相比,干旱对灌浆后期GBSS活性影响程度较小.分析结果表明,SS、AGPase是干旱影响小麦淀粉积累速率的主要调节酶,抗旱性强的小麦品种AGPase的调节作用较大,而抗旱性弱的小麦品种SS的调节作用较大.%Two types of winter wheat( Triticum aestivum. L), including dryland cultivar Changwu 134 and irrigated land cultivar Shaan 253, were selected to study the effects of soil drought on starch accumulation of grain and activity of corresponding starch synthesis enzymes, and then to elucidate some physiological mechanisms of wheat grain filling under soil drought condition. The results indicated that soil drought could significantly increase the starch accumulation rate and SS, AGPase, UGPase, SSS and GBSS activity of grains in two different varieties during the early filling stage. The extent of reduction in the grain starch accumulation rate and the activity of AGPase and UGPase of the dryland cultivar was significantly higher than that of the the irrigated cultivar, but the SS activity of dryland cultivar was significantly lower than that of irrigated cultivar during the late filling stage. The SSSactivity of drought - treated grains'in dryland cultivar didn't have obvious changes, but significant increase occurred in irrigated cultivar as compared to control. Compared with other starch synthesis enzymes, the GBSS activity was affected slightly by soil drought treatment during the late filling stage.Analysis results indicated that SS and AGPase might be the key regulatory enzymes affecting grain starch accumulation rate, and AGPase played a main role for drought-resistant cultivar. But for the drought-sensitive cultivar, SS could be a determinant enzyme.【期刊名称】《干旱地区农业研究》【年(卷),期】2011(029)003【总页数】8页(P67-74)【关键词】冬小麦;干旱;淀粉合成;酶活性【作者】王征宏;郭秀璞;吕淑芳;李友军;邓西平【作者单位】河南科技大学农学院,河南,洛阳,471003;西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西,杨凌,712100;河南科技大学农学院,河南,洛阳,471003;河南科技大学农学院,河南,洛阳,471003;河南科技大学农学院,河南,洛阳,471003;西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西,杨凌,712100【正文语种】中文【中图分类】S152.1;Q945.78小麦(Triticum aestivum L.)是我国北方干旱、半干旱地区的主要粮食作物,在其生育期受旱对小麦生产具有较大影响。
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。
超级稻花后强、弱势粒淀粉合成相关酶活性和激素含量变化及其与籽粒灌浆的关系付景;徐云姬;陈露;袁莉民;王志琴;杨建昌【期刊名称】《中国水稻科学》【年(卷),期】2012(026)003【摘要】种植4个超级稻品种[两优培九和Ⅱ优084(杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15(粳稻)和2个高产对照品种[汕优63(杂交籼稻)和扬辐梗8号(粳稻)],观察其结实期强、弱势粒中蔗糖合酶(SuSasc)、腺仟二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AG Pase)、淀粉合酶(StSase)和淀粉分支酶(SBE)活性及玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)、3-吲哚乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)含量的变化,并测定了强、弱势粒灌浆速率.结果表明,超级稻品种强势粒的最大灌浆速率、到达最大灌浆速率的时间、平均灌浆速率和糙米重与对照品种差异较小,超级稻品种弱势粒的灌浆速率和糙米重显著低于对照.灌浆期强、弱势粒的SuSase、AGPase、StSase和SBE活性变化及Z+ZR、IAA和ABA含量变化均呈单峰曲线.弱势粒的SuSase、AGPase、StSase和SBE的峰值活性和平均活性及其Z+ZR和IAA的峰值含量和平均含量均低于强势粒.弱势粒的ABA峰值含量和平均含量显著高于强势粒,超级稻品种高于对照品种.籽粒灌浆速率与SuSase,AGPase和StSase活性及Z+ZR和IAA含量均呈显著或极显著正相关,与SBE活性及ABA含量的相关不显著.说明超级稻品种弱势粒中较低的SuSase、AGPase和StSase活性及较低的Z+ZR和IAA含量是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要原因.%The changes in activities of key enzymes involved in sucrose-to-starch conversion and contents of hormones in superior and inferior spikelets were investigated and their relation with grain filling of super ricewas analyzed with four super rice eultivars, Liangyoupeijiu and 11 you 084 (indica hybrids), Huaidao 9 and Wujing 15 (japonira), and two high-yielding and elite check eultivars, Shanyou 63 (indica hybrid) and Yangfujing 8 (japonica)as material in paddy field. Activities of sucrose synthase (SuSase). adenosine diphosphoglucose pyrophosphorylase (AGPase), starch synthase (StSase), and starch branching enzyme (SBE) and contents of zeatin + zeatin riboside (Z+ZR), indole-3-acetic acid (IAA) , abscisic acid (ABA) in superior and inferior spikelets were determined during the grain filling period and their relationships with grain filling rate were analyzed. Maximum grain filling rate, the time reaching a maximum grain-filling rate, mean grain filling rate and brown rice weight for superior spikelets slightly differed between super rice and elite check rice, but those for inferior spikelets were significantly different between super rice and check rice eultivars. Changes in enzyme activity and contents of hormones in grains followed single peak curves during the grain filling period. The peak and mean activity of SuSase, AGPase, StSase and SBE were lower in inferior spikelets than in superior ones,as well as the peak and mean contents of Z+ZR, IAA and ABA. The peak and mean contents of ABA were significantly greater in inferior spikelets than in superior ones and greater in the super rice than in the check rice. The grain filling rate was positively significantly correlated with the activities of SuSase, AGPase and StSase and contents of Z+ZR and IAA. but not significantly correlated with activity of SBE and ABA contents. The results suggested that the low activities of SuSase, AGPase and StSase and low contents of Z+ZR and IAA may be animportant reason for the slow grain filling rate and low grain weight of inferior spikelets in super rice.【总页数】9页(P302-310)【作者】付景;徐云姬;陈露;袁莉民;王志琴;杨建昌【作者单位】扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州225009;扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州225009;扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州225009;扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州225009;扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州225009;扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】Q945.6+5;S511.3+2【相关文献】1.淀粉合成相关酶活性变化及其与籽粒灌浆和稻米品质的关系 [J], 马莲菊;崔鑫福;吕文彦2.超级稻花后强、弱势粒灌浆相关蛋白质表达的差异 [J], 陈婷婷;谈桂露;褚光;刘立军;杨建昌3.超级稻花后强、弱势粒多胺浓度变化及其与籽粒灌浆的关系 [J], 谈桂露;张耗;付景;王志琴;刘立军;杨建昌4.强、弱筋小麦籽粒形成期蔗糖、淀粉合成相关酶活性及其与氮代谢的关系 [J], 李建敏;王振林;高荣岐;李圣福;蔡瑞国;闫素辉;于安玲;尹燕枰5.宁麦9号花后内源激素和蔗糖含量变化及其与籽粒淀粉合成的关系 [J], 李春燕;封超年;张容;张影;郭文善;朱新开;彭永欣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
应用生态学报2017年2月第28卷第2期http：//www．cjae．net Chinese Journal of Applied Ecology，Feb．2017，28（2）：609－619DOI：10．13287/j．1001－9332．201702．019逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系陈蕾太1，2孙爱清1杨敏1陈路路1马雪丽1李美玲1尹燕枰1*（1山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室/山东省作物生物学重点实验室，山东泰安271018；2湖南亚华种业科学研究院，长沙410119）摘要分析不同基因型小麦品种逆境萌发过程中种子萌发相关酶活性及基因表达差异，明确在逆境条件下，种子活力与种子萌发相关酶活性及基因表达量的关系．通过标准发芽试验和逆境（冷浸、人工老化、干旱胁迫）发芽试验，测定4个小麦品种种子活力、萌发过程中可溶性总糖和可溶性蛋白含量、α-淀粉酶活性、半胱氨酸蛋白酶活性及相关基因表达量．结果表明：干旱、人工老化和冷浸胁迫3种逆境对种子活力都有一定影响．不同萌发条件下，可溶性总糖含量呈现先小幅度升高后小幅度降低再迅速升高的趋势；而可溶性蛋白含量随着萌发时间的延长呈现逐渐下降的趋势．α-淀粉酶活性整体呈现逐渐升高的趋势，但在冷浸胁迫处理后，豫农949和轮选061的α-淀粉酶活性在萌发60h后出现下降．半胱氨酸蛋白酶活性整体呈先降低后升高的趋势，但在干旱胁迫条件下，豫农949、豫麦49-198和轮选061的半胱氨酸蛋白酶活性呈现先升高后降低再升高的趋势．不同逆境萌发条件下，α-AMY（α-淀粉酶基因）表达量整体呈先上升后下降的趋势．冷浸胁迫处理后，轮选061的α-AMY表达量高于对照，在其他逆境萌发条件下，4个品种的α-AMY表达量均低于对照；人工老化处理后，长4738的CP（半胱氨酸蛋白酶基因）表达量与对照差异不显著，在其他逆境萌发条件下，4个品种的CP表达量均高于对照．种子萌发期间，不同萌发条件下α-淀粉酶和半胱氨酸蛋白酶活性与其基因表达并没有直接关系，α-淀粉酶活性与可溶性总糖含量达到显著正相关，半胱氨酸蛋白酶活性与可溶性蛋白含量的相关性不显著．在标准发芽条件下，α-淀粉酶活性与活力指数呈显著正相关，而在逆境萌发过程中，其相关性不显著．冷浸胁迫处理后，半胱氨酸蛋白酶活性与活力指数呈显著正相关，但在标准发芽、干旱胁迫、人工老化处理后，其相关性不显著．关键词小麦；种子活力；逆境萌发；酶活性；基因表达Ｒelationships of wheat seed vigor with enzyme activities and gene expression related to seedgermination under stress conditions．CHEN Lei-tai1，2，SUN Ai-qing1，YANG Min1，CHEN Lu-lu1，MA Xue-li1，LI Mei-ling1，YIN Yan-ping1*（1College of Agronomy，Shandong AgriculturalUniversity/State Key Laboratory of Crop Biology/Shandong Key Laboratory of Crop Biology，Tai’an271018，Shandong，China；2Hunan Ava SeedsＲesearch Institute，Changsha410119，China）．Abstract：This study aimed to analyze the enzyme activities and gene expression differences relatedto seed germination in different wheat genotypes，and to clarify the relationship between seed vigorand the related enzyme activities as well as gene expression under stress germination conditions．Wemeasured seed vigor，total soluble sugar content，soluble protein content，α-amylase activity，cys-teine protease activity and gene expression of the related enzymes of four wheat cultivars underdrought，artificial aging and cold soaking stress．Ｒesults showed that drought，artificial aging andcold soaking stress affected seed vigor to some extent．Under different germination conditions，totalsoluble sugar content showed an increasing trend with small amplitude at first and then decreasedwith small amplitude and after that increased rapidly again，while soluble protein content in the four 本文由国家公益性行业（农业）科研专项（201303002）和国家自然科学基金项目（31171626）资助This work was supported by the Special Fund for Agro-scientificＲesearch in the Public Interest of China（201303002）and the National Natural Science Foundation of China（31171626）．2016-06-20Ｒeceived，2016-11-24Accepted．*通讯作者Corresponding author．E-mail：ypyin@sdau．edu．cncultivars gradually decreased with germination time．Theα-amylase activity of the four cultivars showed a rising trend on the whole，but that of Yunong949and Lunxuan061declined after germi-nating for60hours after cold soaking stress．Cysteine protease activity decreased at first and then in-creased as a whole．However，under drought stress condition，cysteine protease activity of Yunong 949，Yumai49-198and Lunxuan061increased at first and then decreased and finally increased again．Theα-AMY（α-amylase gene）expression levels increased at first and then decreased as a whole under different germination conditions．The expression level ofα-AMY in Lunxuan061after cold soaking stress was higher than that of CK，while theα-AMY expression levels in four cultivars under other stress germination conditions were lower than that of CK．The expression level of CP （cysteine protease gene）showed an increasing trend．No significant difference of CP expression level was found in Chang4738between artificial aging treatment and CK．The CP expression levels in the four cultivars under other stress conditions were higher than that of CK．The results demon-strated that there was no direct relationship between the enzyme activities and gene expression levels ofα-amylase and cysteine protease under different germination conditions．Theα-amylase activity and total soluble sugar content had an extremely significant positive correlation，but the correlation between cysteine protease activity and soluble protein content was not significant．Theα-amylase ac-tivity significantly positively correlated with vigor index under standard germination condition．However，theα-amylase activity had no significant correlation with vigor index under stress condi-tions．After cold soaking stress，cysteine protease activity significantly positively correlated with vi-gor index during seed germination，but the correlation was not significant under standard germina-tion，drought stress and artificial aging．Key words：wheat（Triticum aestivum）；seed vigor；stress germination；enzyme activity；gene expression．种子在贮藏过程中活力下降［1］，在田间萌发出苗过程中常遇干旱［2］、湿冷［3］等多种逆境，进而导致出苗率低、苗弱的现象时有发生．高活力种子具有较强的抗逆性、明显的生长优势和生产潜力，选用高活力种子播种在农业生产上具有重要意义［4］．因此，研究不同基因型小麦种子逆境萌发过程中主要相关酶活性和基因表达差异，对进一步认识种子活力的生化或分子基础，具有一定的参考价值．沈杰［5］研究指出，在禾谷类种子萌发过程中，α-淀粉酶起主导酶作用，淀粉是禾谷类种子的主要成分，种子萌发过程物质和能量的供给主要源于淀粉分解．赤霉素负责诱导大麦糊粉层α-淀粉酶的形成，随着大麦种子的α-淀粉酶活性的升高，促进了淀粉胚乳的溶解或液化，从而有利于贮藏物质的动员，进一步促进种子萌发［6］．对拟南芥的研究表明，在种子吸胀后的8h 内，种子内蛋白质重新合成，并且在8 16h内出现合成高峰［7］．党根友等［8］研究指出，在芸豆种子萌发过程中高分子量蛋白亚基先降解，且降解速度大于低分子量蛋白亚基．路苹等［9］发现，在小麦种子萌发过程中，随萌发时间的延伸，种子的醇溶蛋白含量逐渐下降．邱然等［10］也发现，在大麦种子萌发过程中，随着清蛋白含量的升高，醇溶蛋白的含量越来越低，而且醇溶蛋白的降解量与内肽酶活力的升高呈正相关．在种子萌发过程中，半胱氨酸蛋白酶（cysteine protease，CP）在降解和动员贮藏蛋白方面起着关键的作用［11－12］．有42种蛋白酶参与大麦种子的萌发，其中，27种蛋白酶是半胱氨酸蛋白酶［13］．Shi等［14］研究发现，小麦种子吸胀后，胚乳中出现的4种内肽酶全为半胱氨酸类型的内肽酶，它们都能降解醇溶蛋白，并都对醇溶蛋白有最高的蛋白水解活性．目前，围绕种子活力、生理生化方面的研究较多，而在逆境胁迫下，主要相关酶活性与种子活力及基因表达量的关系研究较少．逆境萌发过程中淀粉酶活性、半胱氨酸蛋白酶活性及其基因表达量的变化，淀粉酶活性和半胱氨酸蛋白酶活性与种子活力及相关基因表达量的关系尚不清楚．本研究通过对不同基因型小麦种子进行标准发芽试验和逆境发芽试验，测定萌发过程中可溶性总糖和可溶性蛋白含量、α-淀粉酶活性、半胱氨酸蛋白酶活性及相关基因表达量，分析不同基因型小麦种子逆境萌发过程中主要相关酶活性及基因表达差异，明确在逆境胁迫条件下主要相关酶活性与种子活力、基因表达量的关系．1材料与方法1.1试验材料试验品种：豫农949适于黄淮冬麦区高产水肥016应用生态学报28卷地中晚茬种植；豫麦49-198适于河南省早中茬中高产水肥地种植；长4738适于北部冬麦区水地种植；轮选061适于河北省中南部、河南、山东西南、淮河以北、湖北襄樊等中高水肥地种植．试验所用小麦种子均为2014年6月于山东农业大学农学试验站统一种植收获、脱水干燥的种子．室内试验在山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行．ＲNA反转录试剂盒和荧光定量试剂盒均购于TaKaＲa生物技术有限公司，引物由北京六合华大基因科技有限公司合成．1.2试验设计1.2.1种子活力测定种子活力测定采用砂床、20ħ光照培养箱培养，发芽试验用ABS材质的种子发芽盒（12cmˑ12cmˑ6cm），砂床厚度约4cm，于2014年10月进行发芽试验．1）标准发芽试验法测定．精选同年生产的、饱满一致、且无病虫害的种子，每品种每次重复100粒种子，4次重复，在种子置床后第4天调查计算发芽势，第8天调查计算发芽率，正常幼苗经105ħ杀青30min，80ħ烘干至恒量后，称量苗干质量和根干质量．发芽势=4d内正常幼苗数/供试种子数ˑ100%发芽率=8d内正常幼苗数/供试种子数ˑ100%发芽指数GI=∑G t/D t式中：G t为时间t的发芽数；D t为相应的发芽天数．活力指数=GIˑS式中：S为单株幼苗干质量（g）．以标准发芽试验所测定的种子活力相关指标为对照．2）干旱胁迫法测定．每品种每次重复100粒种子，4次重复，用人工称重的方法控水，设干旱胁迫水分（砂饱和含水量的10%）模拟干旱．试验样品、调查计算指标同标准发芽试验．3）冷浸法测定．每品种每次重复100粒种子，4次重复，用尼龙网袋系好，挂上标签，浸入2 4ħ冷水中，浸泡3d后取出，进行标准发芽试验，调查计算指标同标准发芽试验．4）人工加速老化法测定．采用高温高湿法对小麦种子进行人工老化．取500粒左右小麦种子，在培养皿中平铺一层，培养皿放入干燥器瓷盘隔板上，干燥器底部加入一定量的蒸馏水，水的高度距离隔板约1cm，保持干燥器内相对湿度（ＲH）100%．将干燥器放入41ħ生化培养箱内，黑暗处理3d，老化处理后取出种子，放在室温下风干到原始水分（13%以下）状态．然后进行标准发芽试验，每品种每次重复100粒，4次重复，调查计算指标同标准发芽试验．1.2.2酶活性、基因表达及可溶性总糖和可溶性蛋白含量的测定试验设对照、冷浸、人工老化（种子处理与1．2．1部分相应试验相同）和干旱4个处理．每处理取100粒种子，3次重复．整齐的摆放到铺有4层滤纸的培养皿内，干旱胁迫处理采用20%聚乙二醇（PEG-6000）溶液为种子吸胀液，对照、冷浸和人工老化处理采用去离子水为吸胀液，在20ħ培养箱中黑暗条件下培养，分别从种子吸胀萌发0、6、12、24、36、48、60、72h取样．α-淀粉酶活性参考3，5-二硝基水杨酸（DNS）法［15］测定，半胱氨酸蛋白酶活性测定参考Zhang 等［16］的方法测定，可溶性总糖含量参考蒽酮比色法［17］测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法［17］测定．ＲNA提取采用Trizol法进行，具体操作步骤参照产品说明书进行．ＲNA完整性采用1%琼脂糖凝胶电泳检测，并用紫外分光光度计测定其浓度和纯度．cDNA合成与荧光定量分析表达量采用试剂盒操作．引物序列来自于Wang等［18］的研究，或由primer premier6．0进行引物设计（表1）．1.3数据处理采用Excel2003软件进行数据处理与图表制作，用DPS7．05软件对数据进行方差分析和相关性分析（α=0．05）．种子萌发过程中酶活性和基因表达量是以各处理种子萌发过程中（0 72h）酶活性和基因表达量的积分面积（A）表示：A=∫x0f（x）d x（0≤x≤72）2结果与分析2.1不同逆境条件下种子活力相关指标由图1显示，干旱胁迫、人工老化、冷浸胁迫3种逆境对种子活力都有一定影响．干旱胁迫条件下，表1应用于qＲT-PCＲ的引物序列Table1Primer sequences applied to the qＲT-PCＲ基因Gene序列号AccessionNo．引物序列Primer sequence（5'-3'）产物长度Product length（bp）Actin［18］AB181991CGAAGCGACATACAATTCCATC84GAACCTCCACTGAGAACAACATα-AMY M16991GGAAGACACAAGGCGGGTGGTA162CGCTGCCGTACTTGGAGTTGAGCP AY841792CTGGTCGTGCTGGTCGTTCA117TCGCACTCATGGTCGCAGTC1162期陈蕾太等：逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系图1不同逆境对4个小麦品种种子活力的影响Fig．1Effects of different stresses on seed vigor of four wheat cultivars．CK：对照Control；AA：人工老化Artificial aging；CS：冷浸胁迫Cold soaking stress；DS：干旱胁迫Drought stress．Ⅰ：豫农949Yunong949；Ⅱ：豫麦49-198Yumai49-198；Ⅲ：长4738Chang4738；Ⅳ：轮选061Lunxuan061．不同小写字母表示不同处理间差异显著（P＜0．05）Different small letters meant significant difference among treatments at0．05level．下同The same below．豫农949、豫麦49-198、长4738、轮选0614个品种的发芽势、发芽指数和活力指数较对照显著降低，发芽率差异不显著．人工老化处理后，仅有豫农949的发芽势较对照显著降低，其他差异不显著．冷浸胁迫处理后，仅有长4738的发芽率和发芽指数较对照显著降低，豫农949、豫麦49-198、轮选061的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数与对照差异不显著．2.2逆境萌发过程中种子可溶性总糖和可溶性蛋白含量的变化2.2.1不同逆境对小麦种子萌发过程中可溶性总糖含量的影响不同萌发条件下，随着萌发时间的延长，4个品种的可溶性总糖含量均呈现先升高后降低再升高的趋势．种子置床后0 6h，4个品种的可溶性总糖含量均先缓慢升高，可溶性总糖的积累大于消耗，6 12h缓慢下降，可溶性总糖的消耗大于积累，12h后迅速升高，淀粉被大量降解为可溶性糖．在干旱胁迫、人工老化和冷浸胁迫处理后，豫农949、豫麦49-198、轮选061等3个品种的可溶性总糖含量均低于对照，而长4738人工老化处理后的可溶性总糖含量在24h之后高于其他3个处理（图2）．2.2.2不同逆境对小麦种子萌发过程中可溶性蛋白含量的影响由图3可知，4种条件下，随着萌发时间的延长，参试品种的可溶性蛋白含量均呈现逐渐下降的趋势．在冷浸胁迫处理后，4个品种消耗的可溶性蛋白含量均较对照多；干旱胁迫和人工老化处理后，4个品种消耗的可溶性蛋白含量较对照差异较小．2.3逆境萌发过程中种子淀粉酶活性的变化在干旱萌发条件下，4个品种的α-淀粉酶活性均低于对照，但在冷浸胁迫处理后，豫麦49-198和轮选061的α-淀粉酶活性高于对照，后者在人工老化处理后的α-淀粉酶活性也略高于对照，其他均低于对照（表2）．不同萌发条件下，随着萌发时间的延长，4个品种的α-淀粉酶活性呈现逐渐升高的趋势，但在冷浸胁迫处理后，豫农949和轮选061的α-淀表2不同萌发条件下酶活性的积分面积Table2Integral area of enzyme activities under different germination conditions酶活性Enzyme activity品种CultivarCK DS AA CSα-淀粉酶活性豫农949Yunong949572254515540α-amylase豫麦49-198Yumai49-198468171452489 activity长4738Chang4738455157275276轮选061Lunxuan061343165353522半胱氨酸蛋豫农949Yunong9491690174816321484白酶活性豫麦49-198Yumai49-1981946172812311396 Cysteine protease长4738Chang47381697155813741293 activity轮选061Lunxuan0611662172414401407 CK：对照Control；AA：人工老化Artificial aging；CS：冷浸胁迫Cold soaking stress；DS：干旱胁迫Drought stress．下同The same below．216应用生态学报28卷图2不同逆境对小麦种子萌发过程中可溶性总糖含量的影响Fig．2Effects of different stresses on total soluble sugar content in wheat seed germinationprocess．图3不同逆境对小麦种子萌发过程中可溶性蛋白含量的影响Fig．3Effects of different stresses on soluble protein content in wheat seed germination process．粉酶活性在萌发60h 后出现下降．在干旱和冷浸胁迫条件下，4个品种萌发72h 的α-淀粉酶活性均显著低于对照．在人工老化处理后，豫麦49-198和长4738萌发72h 的α-淀粉酶活性显著低于对照，豫农949和轮选061的α-淀粉酶活性分别与其对照差异较小（图4）．2.4逆境萌发过程中半胱氨酸蛋白酶活性的变化在干旱条件下，豫农949和轮选061的半胱氨酸蛋白酶活性高于对照，在其他逆境萌发条件下，4个品种的半胱氨酸蛋白酶活性均低于对照（表2）．在干旱胁迫条件下，随着萌发时间的延长，豫农949、豫麦49-198和轮选061的半胱氨酸蛋白酶活性呈现先升高后降低再升高的趋势，而长4738的半胱氨酸蛋白酶活性呈现先降低后升高的趋势，豫农949萌发72h 半胱氨酸蛋白酶活性与对照差异不显著，豫麦49-198、长4738和轮选061萌发72h 半胱3162期陈蕾太等：逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系氨酸蛋白酶活性低于对照．在人工老化和冷浸胁迫处理后，4个品种的半胱氨酸蛋白酶活性均呈现先降低后升高的趋势，豫农949萌发72h的半胱氨酸蛋白酶活性与对照差异不显著，其余3个品种在萌发72h的半胱氨酸蛋白酶活性低于对照（图5）．2.5逆境萌发过程中主要相关酶基因表达差异2.5.1不同逆境对小麦种子萌发过程中α-淀粉酶基因表达的影响冷浸胁迫处理后轮选061的α-淀粉酶基因α-AMY表达量高于对照，在其他逆境萌发条件下，4个品种的α-AMY表达量均低于对照（表3）．标准发芽条件下，随着萌发时间的延长，4个品种的α-AMY表达量整体呈先上升后下降的趋势，但不同处理不同品种其表达又各有特征．在干旱胁迫条件下，豫农949、豫麦49-198和长4738的α-AMY 表达量逐渐升高，但豫麦49-198的α-AMY表达量在萌发60h后下降，轮选061的α-AMY表达量呈现先升高后降低再升高的趋势；4个品种的α-AMY表达量变化表现为豫农949最大，其次是豫麦49-198，轮图4不同逆境对小麦种子萌发过程中α-淀粉酶活性的影响Fig．4Effects of different stresses onα-amylase activity in wheat seed germinationprocess．图5不同逆境对小麦种子萌发过程中半胱氨酸蛋白酶活性的影响Fig．5Effects of different stresses on cysteine protease activity in wheat seed germination process．416应用生态学报28卷图6不同逆境对小麦种子萌发过程中α-AMY表达量的影响Fig．6Effects of different stresses on the expression ofα-AMY in wheat seed germination process．选061和长4738变化较小．人工老化处理后，轮选061的α-AMY表达量呈现逐渐升高的趋势，豫农949、豫麦49-198和长4738的α-AMY表达量呈现先升高后降低的趋势；4个品种的α-AMY表达量变化为豫农949最大，其他3个品种变化较小．冷浸胁迫处理后，4个品种的α-AMY表达量整体呈先升高后降低的趋势；4个品种的α-AMY表达量变化表现为长4738＞轮选061＞豫麦49-198＞豫农949（图6）．2.5.2不同逆境对小麦种子萌发过程中半胱氨酸蛋白酶基因表达的影响人工老化处理后长4738的半胱氨酸蛋白酶基因CP表达量与对照差异不显著，在其他逆境萌发条件下，4个品种的CP表达量均高于对照，但不同品种在不同逆境下的CP表达量又各不相同（表3）．在干旱胁迫条件下，随着萌发时间的延长，豫农949和豫麦49-198的CP表达量表3不同萌发条件下基因表达量的积分面积Table3Integral area of gene expression levels underdifferent germination conditions基因Gene品种CultivarCK DS AA CSα-AMY豫农949Yunong94942844116693127745766716豫麦49-198Yumai49-198142395116485105868126598长4738Chang47385144085068897230290016轮选061Lunxuan061961098800766469166233 CP豫农949Yunong949197223314403豫麦49-198Yumai49-19885147119187长4738Chang4738215343213287轮选061Lunxuan061104140161159呈现先升高后降低再升高的变化趋势，长4738的CP表达量呈现先升高再降低的变化趋势，轮选061的CP表达量呈现先降低后升高再降低的变化趋势；4个品种的CP表达量变化表现为长4738＞豫农949＞豫麦49-198＞轮选061．人工老化处理后，豫农949和长4738的CP表达量呈现先升高后降低再上升的趋势，豫麦49-198的CP表达量呈现上升下降后又上升下降的双峰变化趋势，轮选061的CP表达量呈现缓慢上升的变化趋势；4个品种的CP表达量变化表现为豫农949＞长4738＞轮选061＞豫麦49-198．冷浸胁迫处理后，豫农949、豫麦49-198和轮选061的CP表达量呈现先升高后降低的趋势，长4738的CP表达量呈现先升高后降低再升高的趋势；4个品种的CP表达量变化表现为豫农949＞长4738＞豫麦49-198＞轮选061（图7）．2.6相关酶活性与种子活力、基因表达量及贮藏物质含量的相关性2.6.1相关酶活性与种子活力的相关性由表4可知，标准发芽条件下，α-淀粉酶活性与发芽势、发芽指数和活力指数呈显著正相关，半胱氨酸蛋白酶活性与种子活力和α-淀粉酶活性相关性不显著．在干旱胁迫条件下，α-淀粉酶活性与发芽势和发芽指数呈显著正相关；半胱氨酸蛋白酶活性与发芽率呈显著正相关．人工老化处理后，α-淀粉酶活性与发芽率呈显著正相关，与发芽指数呈显著正相关，半胱氨酸蛋白酶活性与种子活力和α-淀粉酶活性相关性不5162期陈蕾太等：逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系图7不同逆境对小麦种子萌发过程中CP 表达量的影响Fig．7Effects of different stresses on the expression of CP in wheat seed germination process．显著．冷浸胁迫处理后，α-淀粉酶活性与发芽势、发芽率和发芽指数呈显著正相关；半胱氨酸蛋白酶活性与发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数呈显著正相关．2.6.2种子萌发期间相关酶活性与其基因表达量相关性在干旱胁迫条件下，α-淀粉酶活性与α-AMY 表达量的相关系数为0．84，呈显著正相关，两者变化趋势一致；半胱氨酸蛋白酶活性与CP 表达量的相关系数为－0．70，呈显著负相关，两者变化趋势不一致．在标准发芽、人工老化和冷浸胁迫处理后，α-淀粉酶活性与α-AMY 表达量相关性不显著；半胱氨酸蛋白酶活性与CP 表达量相关性也不显著（表5）．2.6.3种子萌发期间淀粉酶活性与可溶性总糖含量的相关性不同萌发条件下，种子萌发期间α-淀粉酶活性与可溶性总糖含量变化趋势一致，两者均达到显著正相关．其中，在标准发芽条件下，相关系数为0．90；在干旱胁迫条件下，相关系数为0．80；在人工老化处理后，相关系数为0．94；在冷浸胁迫处理后，相关系数为0．92（表5）．2.6.4种子萌发期间半胱氨酸蛋白酶活性与可溶性表4种子活力与相关酶活性的相关系数Table 4Correlation coefficients of seed vigor with related enzyme activities发芽势Germination energy发芽率Germinationrate 发芽指数Germination index 活力指数Vigor indexα-淀粉酶活性α-amylase activity 半胱氨酸蛋白酶活性Cysteine proteaseactivity 发芽势0．760．92*0．870．96＊＊－0．03Germination energy 0．93*0．99＊＊0．600．95*0．77发芽率0．340．95*0．95*0．86－0．07Germination rate 1．00＊＊0．97＊＊0．690．790．89*发芽指数0．600．95*0．98＊＊0．97＊＊－0．02Germination index 1．00＊＊1．00＊＊0．650．91*0．82活力指数－0．040．850．710．96＊＊0．16Vigor index 0．800．760．770．580．32α-淀粉酶活性0．630．94*1．00＊＊0．720．14α-amylase activity 0．99＊＊0．99＊＊0．99＊＊0．780．54半胱氨酸蛋白酶活性－0．120．580．450．320．37Cysteine protease activity 0．96*0．93*0．94*0．94*0．93**P ＜0．05；＊＊P ＜0．01．下同The same below．右上角上行为CK 相关系数，下行为DS 相关系数；左下角上行为AA 相关系数，下行为CS 相关系数In the upper and lower lines in the upper right corner were the CK correlation coefficients and DS correlation coefficients ，respectively．In the upper and lower lines in the lower left corner were the AA correlation coefficients and CS correlation coefficients ，respectively．616应用生态学报28卷表5种子萌发期间酶活性与其基因表达量及贮藏物质含量的相关系数Table5Correlation coefficients of enzyme activities and gene expression levels and storage substance contents during seed germinationCK DS AA CSα-淀粉酶活性与表达量α-amylase activity and expressionlevel0．580．84＊＊0．36－0．06CP活性与表达量Cysteine protease activity and expres-sion level－0．12－0．70*0．270．16α-淀粉酶活性与可溶性总糖含量α-amylase activity and total solublesugar content0．90＊＊0．80＊＊0．94＊＊0．92＊＊CP活性与可溶性蛋白含量Cysteine protease activity and solubleprotein content0．130．53－0．020．55蛋白含量的相关性由表5可知，不同萌发条件下，种子萌发期间半胱氨酸蛋白酶活性与可溶性蛋白含量的相关性均不显著，两者变化趋势不一致．3讨论3.1种子活力与相关酶活性的相关性淀粉是小麦等禾谷类作物种子的主要贮藏物质，干种子胚中淀粉酶的存在能确保萌发早期物质与能量代谢的快速启动，为ATP的合成提供底物和蛋白质合成提供碳骨架，这无疑是种子顺利萌发和幼苗正常生长的重要生理基础之一，暗示高的淀粉酶活性是导致种子快速发芽的主要原因［19］．玉米种子为典型的淀粉性种子，活力高的种子，淀粉酶活性也高．两个玉米自交系种子经58ħ热水老化后的测定结果表明，脱氢酶、淀粉酶活性随种子老化时间延长逐渐降低，酶活性与各发芽指标呈显著正相关［20］．Ouyang［21］在研究不同环境条件下玉米种子发芽期间α-淀粉酶活性的变化时，发现高活力种子的α-淀粉酶活性显著高于低活力种子，并且高活力种子的α-淀粉酶活性的稳定性和协调性较好．本研究表明，在标准发芽条件下，小麦种子萌发过程中α-淀粉酶活性与活力指数的相关系数为0．96，呈显著正相关；但在逆境萌发过程中，α-淀粉酶活性与活力指数相关性不显著．刘军等［22］利用人工老化的方法将玉米种子老化成不同的活力水平，研究发现，中、低活力种子胚蛋白的降解速度比高活力种子慢，萌发早期胚蛋白合成能力也较低，而且种子活力与种子萌发时贮藏蛋白的降解效率及新蛋白的合成一致，吸胀萌发24 h，不同活力水平胚蛋白的合成能力差异显著．随着玉米种子的出土成苗，发芽率高的种子幼苗体内的可溶性糖和可溶性蛋白含量显著升高［23］．本研究表明，在标准发芽、干旱胁迫、人工老化处理后，小麦种子萌发过程中半胱氨酸蛋白酶活性与活力指数相关性不显著，但在冷浸胁迫处理后，种子萌发过程中半胱氨酸蛋白酶活性与活力指数的相关系数为0．94，呈显著正相关．3.2种子萌发期间相关酶活性与可溶性总糖及可溶性蛋白含量的相关性种子中的可溶性总糖主要有葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖等．可溶性糖在种子发芽时对幼胚的初期生长具有重要作用，其中，蔗糖是有机物质运转的主要形式，是种子萌发时的主要养分来源．贮藏蛋白质是种子萌发过程中用于胚部新细胞建立的主要物质基础．马殿荣等［24］、白永富等［25］研究表明，杂交稻和烟草种子发芽期间的α-淀粉酶活性与可溶性糖含量达到显著正相关．本研究表明，4种条件下（标准发芽、干旱胁迫、人工老化、冷浸胁迫），小麦种子萌发期间α-淀粉酶活性与可溶性总糖含量均达到显著正相关，两者变化趋势基本一致；不同萌发条件下，种子萌发期间半胱氨酸蛋白酶活性与可溶性蛋白含量的相关性均不显著，两者变化趋势不一致．分析原因认为，尽管半胱氨酸蛋白酶是一组很丰富的蛋白酶，它们负责贮藏蛋白的降解和动员，在小麦种子萌发和幼苗生长的过程中，胚乳中的蛋白水解活性主要由半胱氨酸蛋白酶活性组成，但是也不能排除其他类型蛋白水解酶如外肽酶的重要作用［14］．因此，可溶性蛋白含量可能与内肽酶和外肽酶共同作用有关．3.3相关酶活性与其基因表达量的相关性α-淀粉酶作为淀粉代谢的重要酶体系之一，其表达活性对淀粉代谢尤其是降解具有重要影响．廖登群等［26］对水稻研究发现，所有α-淀粉酶基因都在萌发（尤其24h后）的水稻种子中大量表达．Jones 等［27］研究发现，在干旱胁迫条件下，豌豆的Cyp15a 表达量增加，而且在不同的胁迫条件下其表达量不同；盐胁迫条件下，Cyp15a的表达量是对照的3倍多，而低温、赤霉素和脱落酸处理只能使Cyp15a表达量稍微增加．本研究表明，在干旱和冷浸胁迫条件下，4个品种的CP表达量均增加；在标准发芽、人工老化和冷浸胁迫处理后，α-淀粉酶活性与α-AMY表达量及半胱氨酸蛋白酶活性与CP表达量的相关性均不显著，两者变化趋势不一致；在干旱胁迫条件下，α-淀粉酶活性与α-AMY表达量的相关系数为7162期陈蕾太等：逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系。
不同小麦品种籽粒淀粉合成酶基因的表达及其与淀粉积累的关系谭彩霞;封超年;郭文善;朱新开;李春燕;彭永欣【期刊名称】《麦类作物学报》【年(卷),期】2011(31)6【摘要】为探寻不同专用类型小麦籽粒品质调控的途径,以不同专用类型小麦品种为材料,比较了其籽粒淀粉合成酶基因表达、淀粉合成酶活性以及淀粉积累速率动态特征,并分析了三者之间的相关性。
结果表明,整个灌浆期间,籽粒淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)相对表达量、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性及直、支链淀粉积累速率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。
相关分析表明,AGPase1、SSSIII、SBEI基因的相对表达量最大值与AGPase、SSS、SBE活性峰值均呈极显著正相关;GBSSI基因相对表达量最大值与GBSS活性峰值相关不显著;4种淀粉合成酶基因相对表达量最大值均与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率峰值呈极显著正相关;4种淀粉合成酶活性与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关。
【总页数】8页(P1063-1070)【关键词】小麦;淀粉合成酶基因;淀粉合成酶;淀粉积累【作者】谭彩霞;封超年;郭文善;朱新开;李春燕;彭永欣【作者单位】扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室;金陵科技学院【正文语种】中文【中图分类】S512.1;S331【相关文献】1.小麦籽粒淀粉合成酶基因表达、相应酶活性及淀粉积累三者的关系 [J], 谭彩霞;封超年;郭文善;朱新开;李春燕;彭永欣2.两个直链淀粉含量不同的小麦品种籽粒淀粉合成酶活性与淀粉积累特征的比较[J], 闫素辉;王振林;戴忠民;李文阳;付国占;贺明荣;尹燕枰3.不同基因型小麦籽粒蛋白质和淀粉积累与碳氮转运的关系 [J], 周琴;姜东;戴廷波;荆奇;曹卫星4.小麦籽粒胚乳淀粉合成酶基因表达及酶活性分析 [J], 王自布;李卫华;齐军仓;银永安;曹连莆;王泽民;侯睿睿;王亮5.淀粉含量不同的两类小麦品种籽粒淀粉积累及关键酶活性的变化 [J], 王自布;银永安;曹连莆;王泽民;侯睿睿;李卫华;齐军仓因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
杂草稻与栽培稻对氮素营养竞争的初步研究李金英;马殿荣;吴云艳;马巍;陈温福【摘要】以沈农265与杂草稻WR03-12为实验材料.采用盆栽替代法研究杂草稻与栽培稻灌浆期不同器官的氮素含量及积累量的变化.盆栽模拟试验证明,在同一时期栽培稻各器官的含氮量和氮素积累量随着杂草稻插入比例的增加而逐渐降低,其中栽培稻根部受影响最为显著.对不同处理产量进行方差分析表明,栽培稻单株产量随杂草稻插入比例的增加明显下降,处理问皆达到极显著水平.杂革稻单株穗数、穗粒数和单株产量受种植比例影响均极显著.【期刊名称】《北方水稻》【年(卷),期】2010(040)003【总页数】4页(P17-19,26)【关键词】杂草稻;栽培稻;氮;竞争【作者】李金英;马殿荣;吴云艳;马巍;陈温福【作者单位】沈阳农业大学水稻研究所/教育部与辽宁省共建北方粳稻遗传育种重点实验室,沈阳,110161;沈阳农业大学水稻研究所/教育部与辽宁省共建北方粳稻遗传育种重点实验室,沈阳,110161;沈阳农业大学水稻研究所/教育部与辽宁省共建北方粳稻遗传育种重点实验室,沈阳,110161;沈阳农业大学水稻研究所/教育部与辽宁省共建北方粳稻遗传育种重点实验室,沈阳,110161;沈阳农业大学水稻研究所/教育部与辽宁省共建北方粳稻遗传育种重点实验室,沈阳,110161【正文语种】中文【中图分类】S511我国水稻氮肥用量最多［1－3］。
FAO 资料显示，2002 年中国水稻种植面积年均2.85×107hm2，约是全球水稻种植面积的20%，但氮肥用量占全球水稻氮肥用量的33%以上。
虽然我国稻谷单产水平与日本相当，但单位施氮量的产谷效率却不足日本的50%［4］。
大量研究表明，合理确定施氮量不但可以提高水稻产量，还可以提高水稻氮肥利用率［5］。
因此进行水稻氮素吸收和积累方面的研究对我国水稻生产和氮肥的有效利用有着非常重要的意义。
Tang 和 Morishima 认为，杂草稻（Oryza sativa L.）是指在稻田或稻田周围耕地作为杂草类型而伴随栽培稻生长的水稻植株［6－8］。
