热胁迫对小黑麦籽粒淀粉和蛋白质积累的影响

摘要

目的：籽粒中淀粉含量是影响小黑麦高产稳产关键因素之一，蛋白质含量对种子品质优劣具有重要影响。温度是影响小黑麦籽粒中淀粉和蛋白质形成的一个重要气候因子，高温胁迫影响小黑麦籽粒灌浆进程，最终决定籽粒产量及其品质。因此，探讨高温胁迫对小黑籽粒蛋白质和淀粒含量的影响，对研究小黑麦耐热性及其遗传改良具有指导意义。
　　方法：于灌浆期5～14d在田间搭设简易塑料增温棚模拟高温胁迫，研究籽粒灌浆前期高温胁迫（HS）对小黑麦籽粒淀粉、蛋白质积累及其合成相关酶、基因表达与酶活性变化影响，为明确高温胁迫对淀粉和蛋白质形成影响的生理生化机理提供依据。
　　主要结果与结论：
　　1、高温胁迫后的4个小黑麦品种（系）千粒重、容重下降均达到了显著水平。其中千粒重降幅为：5.95％～22.67%；容重降幅3.38%～9.49%；且两年结果相一致。综合两年结果比较，4个供试品种受高温影响程度为扩繁1＞新小黑麦5号＞新小黑麦3号＞新小黑麦4号。
　　2、高温胁迫处理下四个小黑麦品种的总淀粉含量较对照降低7.66%～16.53%，直链淀粉含量较对照降低2.26%～8.61%，支链淀粉含量较对照降低8.02%～22.10%。可见灌浆期高温胁迫显著降低籽粒中总淀粉含量，支链淀粉含量，但对直链淀粉含量影响较小，使直链淀粉/支链淀粉的比例有所升高。高温胁迫后4个小黑麦品种籽粒中总淀粉积累量降低了10.90%～35.62%，其中以扩繁1号受高温影响最大，新小黑麦5号次之，且与新小黑麦4号存在显著差异。高温胁迫后蛋白质相对含量较对照提高3.42%～14.81%；蛋白质积累量降低3.49%～11.81%，表明高温对粒重和淀粉积累的影响大于蛋白质，引起蛋白质含量的相对升高，积累量的降低。
　　3、胁迫处理中，小黑麦籽粒中 AGPPase（腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸羧化酶）、SSS（可溶性淀粉合成酶）、GBSS（束缚态淀粉合成酶）、DBE（淀粉去分支酶）活性高峰值前移，但在胁迫过后（灌浆期25～35d）籽粒中AGPPase、SSS、DBE活性显著降低，处理中SBE酶活性在整个灌浆期间均高于对照，其中高温胁迫对GBSS的活性影响程度最减小，对SSS影响最大。经高温胁迫后4个供试小黑麦品种籽粒中SBE酶活性均高于对照。
　　4、高温胁迫对临时淀粉降解代谢相关酶的影响要表现为：α-AMY在高温胁迫下活性升高且显著高于对照，导致代谢中间产物的快速累积；而β-AMY在灌浆中后期活性显著降低，抑制淀粉降解中间产物进一步分解。灌浆期高温胁迫下籽粒淀粉合成所需的碳源和能量供应不足，引起总淀粉积累量降低。
　　5、小黑麦籽粒灌浆过程中GS（谷氨酰胺合成酶）和GOGAT（谷氨酸合成酶）活性呈单峰曲线变化，呈现先升高后降低，均在灌浆期5～15d前期出现峰值。GOT（谷氨酸-草酰乙酸转氨酶）和GPT（谷氨酸-丙酮酸转氨酶）活性呈双峰曲线，活性峰值出现在灌浆期25d左右。高温胁迫显著提高灌浆期10d、15d籽粒中GS、GOGAT、GOT、GPT活性，降低灌浆后期籽粒中氮代谢酶活性。
　　6、籽粒早灌浆期淀粉合成酶基因的表达受高温胁迫的严重影响，高温胁迫下，检测的12个与淀粉合成相关的酶基因中9个基因相对表达量下调（agpⅡ、gbssⅠ、gbssⅡ、sssⅠ、sssⅡ、sbeⅠ、sbeⅡb），而3个基因相对表达量上调（agpⅠ、sbeⅡa、sssⅣ）；与临时淀粉降解代谢途径相关的11个基因中4个基因相对表达量下调（bam1、bam2、bam4），7个基因相对表达量上调(amy1、amy2、amy3、amy4、bam3、bam6、bam7)。
　　研究结果还表明，23个与淀粉合成过程相关的酶基因中有7个在灌浆期高水平表达（agpⅡ、gbssⅡ、sssⅠ、sssⅡ、sbeⅠ、amy3、bam1），在淀粉形成过程中起重要作用。而高温胁迫下7个高表达基因中有6个表达量下调，严重抑制了淀粉的合成。

目录

声明

缩略表

前言

第一章 文献综述

1.1高温胁迫对高等植物生理生化特性的影响

1.2 高温胁迫对小黑麦籽淀粉和蛋白质代谢合成的调控

1.3 本研究目的与意义

第二章 灌浆前期高温胁迫对小黑麦籽粒淀粉合成的影响

2.1试验材料

2.2试验设计

2.3结果与分析

2.4 结论与讨论

第三章 灌浆前期高温胁迫对小黑麦籽粒氮代谢影响

3.1材料与方法

3.2结果与分析

3.3结论与讨论

第四章 灌浆前期高温胁迫对小黑麦籽粒淀粉代谢相关基因表达的影响

4.1材料与方法

4.3结果与分析

4.4讨论

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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