灌浆初期高温影响水稻籽粒碳氮代谢的机理

文献类型： 中文期刊

第一作者： 王军可

作者： 王军可;王亚梁;陈惠哲;向镜;张义凯;朱德峰;张玉屏

作者机构：

关键词： 水稻;灌浆期高温;碳氮代谢;能量代谢;蔗糖转运;蔗糖利用;淀粉合成;淀粉水解

期刊名称： 中国农业气象

ISSN： 1000-6362

年卷期： 2020 年 41 卷 012 期

页码： 774-784

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 以优质粳稻浙禾香2号为材料,在灌浆初期设置适温31℃/24℃(NT)和高温35℃/28℃(HT)2个温度梯度处理,持续5d、10d和15d后以及成熟收获时分别取样观测分析水稻籽粒淀粉、蛋白质和三磷酸腺苷(ATP)形成关键酶活性及其相关基因表达,以明确灌浆初期高温对水稻籽粒碳氮代谢和能量代谢过程影响的机理.结果表明:(1)与NT相比,HT处理显著降低籽粒重和淀粉相对含量,而蛋白质相对含量呈现上升的趋势.(2)HT处理条件下蔗糖转运基因OsSUT1和OsSUT2相对表达量显著降低,而蔗糖分解酶活性随着处理时间的延长呈先升后降的趋势,导致高温条件下蔗糖供应受到抑制.(3)与NT相比,HT条件下糖酵解关键酶己糖激酶和丙酮酸激酶活性显著下降;而三羧酸循环途径关键酶活性的变化在高温下则表现出明显的差异,柠檬酸合酶、α-酮戊二酸脱氢酶及琥珀酸脱氢酶活性显著下降,异柠檬酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶活性显著升高;HT条件下,ATP(三磷酸腺苷)和ADP(二磷酸腺苷)总量与NT无显著差异.(4)与NT相比,HT处理显著降低ADPG焦磷酸化酶活性,同时降低颗粒结合淀粉合成酶和可溶性淀粉合成酶活性,导致直链淀粉合成受阻;淀粉水解相关酶活性呈上升趋势,说明高温促进了籽粒淀粉水解.(5)与NT相比,HT处理条件下籽粒总氮含量有一定上升,但差异未达显著水平,氨基酸含量呈显著上升趋势,其中谷氨酸和α-酮戊二酸含量显著增加;硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性呈下降趋势,而高温对谷氨酸合成酶和谷氨酰胺合成酶活性的影响与适温无显著差异.所以,本试验条件下,高温下籽粒发育受阻的主要原因是蔗糖转运受阻而不是蔗糖利用受抑,同时高温导致糖酵解和三羧酸循环紊乱;高温下籽粒淀粉合成受阻,同时淀粉水解增强;高温下三羧酸循环过程紊乱,α-酮戊二酸积累增加是蛋白质含量上升的原因之一.

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