及淀粉合成关键酶活性的影响

《及淀粉合成关键酶活性的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

第28卷第3期农业现代化研究Vol.28No.32007年5月RESEARCHOFAGRICULTURALMODERNIZATION动ay2{307氮肥施用量对春玉米籽粒淀粉含量及淀粉合成关键酶活性的影响赵宏伟‘,2，邹德堂‘，迟凤琴2(1.东北农业大学农学院，黑龙江哈尔滨150030;2.黑龙江省农业科学院，黑龙江哈尔滨150086)摘要:以不同品种春玉米为试验材料，研究氮肥施用量对春玉米子粒淀粉含量及淀粉合成关键爵活性的影响。结果表明，在一定施氮范围内随氮肥施用量提高，淀粉含食表现增加趋势，品种间存在差异;在吐丝49天之内，SS活性呈单峰曲线变化，到吐丝21天达到高峰，之后缓慢下降，但高氮处理下降速度慢于低氮处理;子粒灌浆期间ADPG焦礴酸化酶活性呈单峰曲线变化，四单19的ADPG焦磷酸化酶活性最高，依次是东浓早粘、东农248、东甜4号，氮肥施用量对ADPG焦磷酸化醉活性影响较大;ADPG焦磷酸化晦活性与淀粉含量的关系除吐丝后7天相关未达显著水平，其它均达极显著正相关;SS分解活性与子粒中淀粉含蚤在吐丝后均呈显著和极显著正相关关系。关键词:氮肥施用量;玉米;淀粉;淀粉含成晦中图分类号:S143.1;S513文献标识码:B文章编号:1000-0275(2007)03-0361-03EffectofNitrogenDosageonStarchContentandKeyEnzymeActivityinComposingStarchinKernelsofSpringMaizeZHAOHang-Wei',ZOUDe-Tang',CHIFeng-Qin2(1.AgronomyDepartmentofNortheastAgriculturalUniversity,Harbin,Heilongjiang150030,China;2.HeilongjiangAcademyofAgriculturalSciences,Harbin,Herlongjiang150086,China)Abstract:Thedifferenttypesofspringmaizewereusedinthisstudy.Theeffectofnitrogendosageonstarchcontentandkeyenzymeactivity还composingstarchinkernelsofspringmaizewasstudied.Theresultsindicatedthatstarchcontenthadanincreasedtrendanddifferedfromdifferentvarietieswithnitrogendosageincreasingincertainrange;Beforethe49thdayaftersilking,SSactivitypresentedsinglepeakcurveanditcametothepeakvalueinthe21stday,thenfellslowly.lnthecourseofthedynamicsofSSactivity,therateofhighernitrogendosagetreatmentwasslowerthanthelower;theADPGPaseactivityinthespring~kernelspresentedsinglepeakcurveatfillingstage,andtheorderofADPGPaseactivitywasS1DAN19>NEAUEW>NEAU248>NEAUS4.ThenitrogendosagehadstronginfluenceontheADPGPaseactivity;TheADPGPaseactivityshowedsupersignificantpositivecorrelationwithstarchcontentaftersilkingbutthecorrelationwasnotsignificantonthe7thday.TheSScleavageactivityshowedsignificantorsupersignificantpositivecorrelation.Keywords:nitrogendosage;maize;starch;enzymeofcomposingstarch淀粉作为作物子粒中主要贮藏物质，很多学者对其合在玉米子粒淀粉形成过程中的调节作用，以期为春玉米合理成及调节进行了研究。周琴等{to研究指出小麦淀粉含量主要施用氮肥提供理论依据。和前期的快速积累有关，籽粒淀粉含量不同品种间有较大差1材料与方法异;刘开昌等[[27研究认为，高油玉米淀粉含量低于高淀粉玉米，不同品种籽粒淀粉积累高峰的时间存在差异。ADPG焦磷1.1试验材料与设计酸化酶主要催化淀粉合成时葡萄糖的供体ADPG的形成(3]本研究于2002年在东北农业大学校内试验田进行。选是淀粉生物合成的重要调节位点(a]aADPG焦磷酸化酶、可溶用高淀粉玉米四单19、甜玉米东甜4号、糯玉米东农早粘和性淀粉合成酶(SSS)、淀粉粒结合态淀粉合成酶(GBSS)的活普通玉米东农248为试验材料。试验的土壤基础肥力:有机性与淀粉积累动态密切相关[(51。研究表明，ADPG焦磷酸化质含量2.56%、全氮0.134mg/kg、全磷0.064mg/kg、缓效钾酶,SSS活性与总淀粉和支链淀粉积累速率均呈极显著正相987mg/kg、碱解氮146.2mg/kg、速效磷44.78mg/kg、速效钾关[(6]。焦磷酸化酶,SSS对籽粒淀粉积累起重要调节作用〔7],143.2mg/kg，土壤pH6.62。试验固定磷钾用量，设4个氮肥用程方民等研究认为水稻ADPG焦磷酸化酶的活性分别在开量处理，即NO(不施氮肥),N100(施纯氮100kg/hm'),N200花后15-20天达到高峰，而温度对该酶活性影响不大【8]。本(施纯氮200kg/hm2),N300(施纯氮300kg/hm=)，施用文以不同品质类型春玉米为试验材料，研究氮肥施用量对春PZ0,150kg/hmz,K20100kg/hm2。试验采用随机区组设计，3次玉米淀粉含量及淀粉合成关键酶活性的影响，旨在揭示氮素重复。小区行长5m,6行区，行距70cm,4月20日播种，氮肥基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目《特用玉米品质形成机理及其人工调控》(编号10531023);黑龙江省博士后资金资助项目。作者简介:赵宏伟(1967-)，女，黑龙江绥化人，副教授，博士，从事作物生理及高产栽培技术教学与研究工作。收稿日期:2006-11-1仇修回日期:2006-12-31 362农业现代化研究第28卷的1/2作种肥，1/2作追肥，于拔节前施人土壤，其它管理同6mmol/LNADP+l00w1,6-磷酸葡萄糖脱氢酶50W1(SIU/ml),一般生产田。葡萄糖变位酶1.51U、缓冲液0.3rrml，总体积1.5ml,30℃反1.2测定项目及方法应1Oinin后，在340nm波长下比色测定。分别于吐丝后7d,14d,21d,28d,35d,42d,49d,56d,63d2结果与分析每处理选取有代表性的玉米果穗3个，取中部子粒进行测定。1.2.1蔗糖合成酶活性的测定参照rill新建(1985)的方法，2.1氮肥施用f对春玉米子粒淀粉含孟的影响略有改动。取玉米子粒，称1飞洗净剪碎，加人80rnl磷酸缓春玉米子粒淀粉含量吐丝后缓慢增加，到灌浆中期增加冲液(pH7.0)，用匀浆机快速匀浆，3层纱布过滤，滤液在迅速，灌浆后期虽有所增加，但增加速度渐缓。随氮肥施用量4500r/min的情况下冷冻离心20min，取上清液作为粗酶液进提高，淀粉含量也表现增加趋势，但氮素用量达到一定程度行测定。取0.05mol/L的果糖0.1ml，加人UDPGO.1ml后，淀粉含量反而不再增高。各品种表现不同。东甜4号吐丝O.lmol/L的Tris,10mmol/L氯化镁0.05ml和酶提取液14d以前支链淀粉含量较低，吐丝21d以后迅速增加，N1000.2m1,处理淀粉含量一直最高，N200处理次之，N300处理位居第1.2.2ADPG焦磷酸化酶(ADPGPPase)活性的测定称取3,NO处理最低。东农早粘淀粉含量到吐丝后21d达到较高玉米子粒1飞左右，加人lOmIpH7.5的HEPES-NaOH缓冲水平，高水平一直持续到吐丝后42d，之后增加缓慢，N100处液，冰浴研磨。匀浆液在1000Or/min的情况下冷冻离心理淀粉含量最高，依次是N100>N200>N300>NO。东农248和20min，取上清液进行测定。四单19趋势较为一致，吐丝后14d淀粉增加迅速，一直持续在反应混合液里含有50mmol/L抓化镁50闪、缓冲液到吐丝后35d;淀粉含量表现为N200>N300>N100>NO;东农100闪、酶提取液50闪,5mmol/LADPG100闪，加人PPi起始反早粘>四单19>东农248>东甜4号(表1)0应，反应15min后，沸水浴1min终止反应。冷却，加人表1不同氮肥施用f对玉米子粒淀粉含f(%)..............，，曰.目目........___。。L，_淀粉含量(%)内内不FNr七卫———14d21d28d35d42d49d56d63dNO1.2305.12512.35134.19647.98352.21353.09454.038N1001.6909.76120.12242.35154.18258.69359.84160.921东甜4号N2001.5207.25616.12137.86351.86256.23158.09459.234N3001.4106.13914.98035.18048.12053.69256.23158.34165肠4N01.97842.75055.69358.98462.36463.76364.9127631471N10O2.76246.14557.66965.13368.76370.939东农早粘6019069N2002.50442.33954.99364.12467.18468.943.3216436066N3002.39835.13449.88557.22762.14965.762-6.9983NO2.01213.12134.15550.12261.12462.74463.297.43965N1002.49816.21239.16452.76961.03363.17964.211.067东农248N2002.51417.62940.19353.16661.23766.12367.71368.544N3002.48915.17735.13449.01257.98664.01365.52366.125NO1.43916.17243.10752.98960.01262.13463.71565.099N1002.97918.17949.91856.51662.17265.58266.79668.991四单19N2002.98719.63352.26960.87266.05569.52371.97373.914N3002.87616.29648.86255.98160.55164.56767.76369.7672.2氮肥施用f对春玉米子粒蔗糖合成酶活性的影响在吐丝后21d前逐渐上升，到吐丝21d达到高峰，之后缓慢光合产物以蔗糖形式运输到子粒中，SS可催化蔗糖降解下降，自吐丝后35d下降迅速，但高氮处理下降速度慢于低为UDPG和果糖，UDPG是合成淀粉的重要前体物质。由表1氮处理。从SS活性来看，四单19活性最高，东农248次之，可以看出，在春玉米吐丝49d之内，SS活性呈单峰曲线变化，东农早粘位居第三，东甜4号最低(图1),-NO-NI00--N200--300-卜(-NO一.-N100-‘一N200--K-N300︵--NO--NIOO-N200-N300tNOtN100-A--N200,N300‘。‘石毛3000﹃日3以10毛3〕)〕日3000·夕﹄﹄东甜4号﹄25的东农早粘25印﹄25的﹄25加﹄遥﹃廷︺吕2仪幻u2000巨20(幻.‘2000︶)︶︶绷15加划15的必1500刘15的肥职起肥100010001000IOC旧鸽仍们5仍们5娜5口娜5的禅500娜500小0伟0小0伟07142128354249714212835424971421283542497142128354249吐丝后天数(d)吐丝后天数(d)吐丝后夭数(d)吐丝后天数(d)图1春玉米子粒SS活性2.3氮肥施用f对春玉米子粒ADPG焦磷酸化酶活性的品种出现峰值的时间较为一致，各品种NO处理峰值出现在影响玉米吐丝后21d，其它处理酶活性的最大值均出现在吐丝后春玉米子粒灌浆期间ADPG焦磷酸化酶活性表现为开28d。氮肥施用量对ADPG焦磷酸化酶活性影响较大，东甜4始灌浆时活性较低，随灌浆进程，酶活性提高，达到峰值后下号和东农早粘在吐丝后35d前以N100最高，四单19和东农降。品种间比较，四单19>东农早粘>东农248>东甜4号。各248以N200最高(图2), 第3期赵宏伟等:氮肥施用量对春玉米籽粒淀粉含量及淀粉合成关键酶活性的影响363tNOtN100一‘-N200-+t-N300tNOt.N100-.A,-N200~N300-N10Gr--N200-N300ENO--m--N100--*-N200--300印刘划︵刘划印I东甜4号︵日胆东农早粘︵东农248︵石姐50毛层班口胆日盔谧日盆毛谧··妙甲﹄·谬翠40牟妙翠盆侧、笙翻笙截父翻30(徽l。橄V嫉O橄Q橄V簇加l舀V滚V簇l昌0工舀工呈0﹄10盆山仆丫成乙二︶O︶OV盆︶︸O盛︶OVVV071421283542497142128354249吐丝后天数(d)吐丝后天数(d)吐丝后天数(d)吐丝后天数(d)图2春玉米子粒ADPG焦磷酸化酶活性2.4子粒ADPG焦磷酸化酶活性、3S分解活性与淀粉含f分解活性与子粒中淀粉含量在吐丝后均呈显著和极显著正的关系相关关系。ADPG焦磷酸化酶活性与淀粉含量在吐丝后21d从表2可知，ADPG焦磷酸化酶活性与淀粉含量的关系相关程度最大;SS分解活性在吐丝后49d相关系数最大。除吐丝后7d相关未达显著水平，其它均达极显著正相关;SS表2子粒ADPG焦磷酸化酶活性、SS分解活性与淀粉含且的相关系数__与淀粉含量的相关系数狈目—!d14dLidL5dSJd42d49dADPG酶活性0.4060.639**0.921**0.843**0.731**0.680**0.679**SS分解活性0.768**0.848**0.846**0.728**0.726**0.759**0.891**ADPG焦磷酸化酶活性与淀粉含量在吐丝后21d相关程度最3结论大;SS分解活性在吐丝后49d相关系数最大。3.1春玉米子粒淀粉含量吐丝后缓慢增加，到灌浆中期增加参考文献:迅速，灌浆后期虽有所增加，但增加速度渐缓。随氮肥施用量[1]周琴，姜东，戴廷波，等.不同基因型小麦籽粒蛋白质和淀提高，淀粉含量也表现增加趋势，但氮素用量达到一定程度粉积累与碳氮运转的关系【J].南京农业大学学报，2002,25(3);后，淀粉含量反而不再增高。各品种表现不同。1礴.3.2在春玉米吐丝49d之内，SS活性呈单峰曲线变化，在吐[2〕刘开昌，胡昌浩，董树亭，等.高油、高淀粉玉米籽粒主要品质成丝后21d前逐渐上升，到吐丝21d达到高峰，之后缓慢下降，分积累及其生理生化特性〔J].作物学报，2002,28(4):492-498.[3]DouglasC,TsungMK,FrederickC,etal.Enzymesofsu自吐丝后35d下降迅速，但高氮处理下降速度慢于低氮处croseandhexosemetabolismindevelopingkernelsoftwoin理。从SS活性来看，四单19活性最高，东农248次之，东农bredsofMaize[J].PlantPhysio1,1988,86:1013-1019.早粘位居第三，东甜4号最低。[4]OkitaTW.isthereanalternativepathwayforstarchsynthes33春玉米子粒灌浆期间ADPG焦磷酸化酶活性表现为开is?[J].PlantPhysiol,1992,100:560.始灌浆时活性较低，随灌浆进程，酶活性提高，达到峰值后下[5]CrosbieGB.WheatQualityTrendsinWesternAustralia.Proc.降。四单19的ADPG焦磷酸化酶活性最高，依次是东农早39th.CerealChemistryConference[J],Perth.1989:59-65粘、东农248、东甜4号。各品种出现峰值的时间较为一致。氮[6]RIJVENAHGC.Heatinactivationofstarchsysthaseinwheat肥施用量对ADPG焦磷酸化酶活性影响较大，东甜4号和东endosperm[j].PlantPhysiology,1986,81:449.农早粘在吐丝后35d前以N100最高，四单19和东农248以[7王月福，于振文，李尚霞，等.小麦子粒灌浆过程中有关淀粉合N200最高。成酶的活性及其效应〔il.作物学报，2003,29(1):75-81.3.4ADPG焦磷酸化酶活性与淀粉含量的关系除吐丝后7d[8J程方民，等.早釉稻籽粒灌浆过程中淀粉合成酶的变化及温度相关未达显著水平，其它均达极显著正相关;SS分解活性与效应特征【Jl.作物学报，2001,27(2):201-206.子粒中淀粉含量在吐丝后均呈显著和极显著正相关关系。