水稻灌浆期高温对籽粒氮代谢酶活性及蛋白质含量的影响

摘要

试验选用水稻品种越光（粳稻）与IR72（籼稻）为材料，在水稻灌浆结实期利用PGX型多段可编程光照培养箱进行高温(35℃/29℃)处理，并以自然常温为对照，研究了灌浆结实期高温对水稻叶片SPAD值、籽粒氮代谢酶活性与营养品质的影响。结果表明：
　　 1灌浆结实期高温对水稻功能叶SPAD值的影响
　　 水稻灌浆结实期叶片SPAD值呈单峰曲线变化。高温环境下水稻功能叶（剑叶与倒二叶）的SPAD平均值呈极显著降低。
　　 2灌浆结实期高温对水稻籽粒氮代谢酶活性的影响
　　 2.1灌浆结实期高温对水稻籽粒可溶性蛋白质含量的影响
　　 水稻灌浆结实期籽粒可溶性蛋白质含量随着灌浆进程呈逐渐下降趋势。高温环境下水稻籽粒可溶性蛋白质平均含量呈极显著提高。
　　 2.2灌浆结实期高温对水稻籽粒GS与GOGAT活性的影响
　　 水稻灌浆结实期籽粒GS与GOGAT活性均呈单峰曲线变化。高温环境下越光籽粒GS平均活性（5次酶活性测定值的平均值，下同）较常温呈显著降低，IR72籽粒GS平均活性呈极显著降低。高温环境下越光籽粒GOGAT平均活性较常温呈显著提高，IR72籽粒GOGAT平均活性呈极显著提高。高温使两供试品种籽粒GS活性均提前达到峰值，但高温仅使越光籽粒GOGAT活性提前达到峰值。
　　 2.3灌浆结实期高温对水稻籽粒GOT与GPT活性的影响
　　 水稻灌浆结实期籽粒GOT与GPT活性均随着灌浆进程呈逐渐下降趋势。高温环境下越光籽粒GOT平均活性与GPT平均活性均呈显著提高，IR72籽粒GOT平均活性与GPT平均活性均呈极显著提高。
　　 3灌浆结实期高温对水稻营养品质的影响
　　 3.1灌浆结实期高温对水稻蛋白质含量的影响
　　 水稻灌浆结实期高温使籽粒蛋白质含量极显著提高。高温环境下越光籽粒蛋白质含量为93.100mg/g，较常温提高了42.86％;IR72籽粒蛋白质含量为89.533mg/g，较常温提高了50.81％。
　　 3.2灌浆结实期高温对水稻氨基酸及其组分含量的影响
　　 水稻灌浆结实期高温使籽粒氨基酸及其组分含量均极显著提高。高温环境下越光与IR72氨基酸总含量（Trp除外）较常温分别提高了66.71％和59.40％，其中必需氨基酸分别提高67.89％和61.03％，赖氨酸含量分别提高了57.84％和57.60％。
　　 4相关性分析
　　 4.1灌浆结实期水稻功能叶SPAD值与氮代谢酶活性间的相关性分析
　　 灌浆结实期水稻功能叶SPAD值与籽粒GS活性呈极显著正相关，与籽粒GOGAT活性相关性不显著，与籽粒GOT活性和GPT活性呈显著或极显著负相关。
　　 4.2灌浆结实期氮代谢酶活性与蛋白质和氨基酸含量间的相关性分析
　　 水稻籽粒可溶性蛋白质含量与籽粒GS活性呈极显著负相关，与GOGAT活性、GOT活性和GPT活性间呈显著或极显著正相关，与蛋白质含量和氨基酸含量间呈极显著正相关；水稻籽粒GS活性与蛋白质含量和氨基酸含量间呈极显著负相关；GOGAT活性与蛋白质含量和氨基酸含量间相关性不显著；籽粒GOT活性与蛋白质含量和氨基酸含量间呈极显著正相关；籽粒GPT活性与蛋白质含量和氨基酸含量间呈极显著正相关；同时，籽粒GOGAT活性与GOT活性和GPT活性间呈极显著正相关。
　　 5结论
　　 综上所述，水稻灌浆结实期高温加速了功能叶片叶绿素的分解，增强了籽粒氮代谢，使蛋白质含量与氨基酸含量明显提高。灌浆结实期高温环境下籽粒GS活性的降低并未抑制蛋白质的合成，因此认为籽粒GS不是限制水稻氮代谢的关键酶；籽粒GOGAT活性与蛋白质含量和氨基酸含量间相关性不显著，但与籽粒GOT活性和籽粒GPT活性间呈极显著正相关，因此认为籽粒GOGAT是否为限制蛋白质合成的关键酶还有待进一步研究。籽粒GOT活性和GPT活性与蛋白质含量和氨基酸含量间均呈极显著正相关，因此认为籽粒GOT与GPT是籽粒蛋白质合成过程中的关键酶。

目录

文摘

英文文摘

第一部分 文献综述

1 高温对水稻叶片叶绿素含量影响的研究进展

2 水稻籽粒氮代谢的研究进展

2.1 高温对可溶性蛋白质含量影响的研究进展

2.2 水稻籽粒氮代谢途径的研究进展

2.3 水稻氮代谢酶的研究进展

3 高温对稻米营养品质影响的研究进展

3.1 高温对稻米蛋白质含量影响的研究进展

3.2 高温对稻米氨基酸含量影响的研究进展

4 对高温下水稻氮代谢及蛋白质合成途径研究的不足

5 本研究的日的和意义

第二部分 材料与方法

1 试验地点与条件

2 试验设计与材料

3 测定项目与方法

3.1 测定样品的采集与处理

3.2 水稻功能叶SPAD的测定

3.3 水稻籽粒氮代谢酶的测定

3.4 水稻籽粒营养品质的测定

4 统计分析方法

第三部分 结果与分析

1 高温对水稻功能叶SPAD值的影响

2 高温对水稻籽粒氮代谢酶活性的影响

2.1 高温对水稻籽粒可溶性蛋白含量的影响

2.2 高温对水稻籽粒GS活性的影响

2.3 高温对水稻籽粒GOGAT活性的影响

2.4 高温对水稻籽粒GOT活性的影响

2.5 高温对水稻籽粒GPT活性的影响

3 高温对水稻营养品质的影响

3.1 高温对水稻蛋白质含量的影响

3.2 高温对水稻氨基酸及其组分含量的影响

4 相关性分析

4.1 水稻叶片SPAD值与籽粒氮代谢酶活性间的相关性分析

4.2 籽粒氮代谢酶活性与蛋白质及氨基酸含量间的相关性分析

第四部分 讨论与结论

1 灌浆结实期高温对水稻功能叶SPAD值的影响

2 灌浆结实期籽粒氮代谢酶活性变化与籽粒蛋白质合成的联系

2.1 可溶性蛋白质含量变化与籽粒氮代谢酶活性及蛋白质合成的联系

2.2 谷氨酰胺合成酶(GS)活性变化与蛋白质合成的联系

2.3 谷氨酸合酶(GOGAT)活性变化与蛋白质合成的联系

2.4 转氨酶(GOT、GPT)活性变化与蛋白质合成的联系

3 灌浆结实期高温对蛋白质与氨基酸含量的影响

3.1 灌浆结实期高温对蛋白质含量的影响

3.2 灌浆结实期高温对氨基酸含量的影响

4 灌浆结实期不同温度条件下改善稻米品质的探讨

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文