灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响

《灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

中国农业科学2003，3（65）：492-501ScientiaAgriculturaSinica灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响程方民1，钟连进1，孙宗修2（1浙江大学农业与生物技术学院，杭州310029；2中国水稻研究所/农业部水稻生物学重点实验室，杭州310006）摘要：利用人工气候箱，设高温（日均温度32℃）和适温（日均温度22℃）2个温度处理，研究了2个早籼水稻品种在不同温度处理下籽粒灌浆过程中的蔗糖与淀粉含量、直链淀粉占总淀粉的比率及蔗糖合成酶（SS）、ADPG焦磷酸化酶（ADPG-PPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、颗粒结合型淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）、淀粉去分支酶（DBE）的活性变化动态及其温度处理间的差异。研究结果表明，在籽粒灌浆初期，高温处理下籽粒中的蔗糖含量、淀粉含量及SS、ADPG-PPase、SSS、SBE和DBE的活性均不同程度地高于适温处理，而在灌浆中后期，不同温度下籽粒中有关酶的活性变化与蔗糖含量、淀粉含量间的关系相对较为复杂；水稻籽粒灌浆过程中不同温度下籽粒中的SS、SSS活性差异与其淀粉积累过程的变化特征基本吻合，且对温度影响的反应较ADPG-PPase敏感，可能是温度对籽粒中的淀粉合成代谢过程产生调控的重要位点；温度对水稻籽粒中直链淀粉占总淀粉比率的影响极为明显，高温处理使籽粒中直链淀粉占总淀粉比率降低，且不同温度处理间的差异在水稻灌浆的初期已开始显现，其原因可能与高温处理下相对较低的GBSS活性有关。6种酶相比，不同温度处理下籽粒中的直链淀粉占总淀粉比率间差异与GBSS活性变化之间的关系最为密切，而与SS、ADPG-PPase、SSS、SBE和DBE间关系均不甚明显。关键词：早籼水稻；温度；淀粉合成；酶活性EffectofTemperatureatGrain-fiIIingStageonStarchBiosyntheticMetaboIisminDeveIopingRiceGrainsofEarIy-indica1，ZHONGLian-jin1，SUNZong-xiu2CHENGFang-min（1CollegeofAgricultureandBiotechuology，ZhejiangUniversity，Hangzhou310029；2KeyLaboratoryofRiceBiology，MinistryofAgriculture/ChinaNationalRiceResearchInstitute，Hangzhou310006）Abstract：Basedontheexperimentwithtwoearly-indicaricevarieties（Zhfu49andJiazao935）andtwotypicaltemperaturetreatment（sthedailyaveragetemperature32℃and22℃，respectively）inphytotrons，thesucrosecontent，starchcontentandratioofamylose/totalstarchandtheactivitiesof6keyenzymesinvolvedinstarchsyntheticmetabolismofdevelopingricegrains，includingsucrosesynthase（SS），solublestarchsynthase（SSS），ADPGpyrophosphorylase（ADPG-PPase），granule-boundstarchsynthase（GBSS），starchbranchingenzym（eSBE）anddebranchingenzyme（DBE），andeffectoftemperatureontheiractivitieswereanalyzed.Theresultsshowedthat，comparedwithpropertemperature（22℃），highersucrosecontent，higherstarchcontentandhigheractivitiesofenzymessuchasSS，ADPG-PPaseSSS，SBEandDBEcouldbegenerallyfoundingrainsatthebeginningstageofgrainfillinginhightemperatur（e32℃）treatment.However，atthemiddleandlatestageofgrainfilling，therewasalargedifferenceexistedinthechangetrendofsuchenzymeactivitiesandtheirassociationwithsucrosecontentandstarchcontentwasverycomplicatedundertheconditionofdifferenttemper-aturetreatments，butitcouldbeseenthattheactivitiesofSSandSSSat32℃hightemperaturewerealwayslowerthanthatat22℃propertemperature，whichwascloselyrelatedtotheirvariationinsucrosecontentandstarchaccumulatingrate.TheactivitiesofSSandSSSweremoresensitivetothetemperaturevariationincom-收稿日期：2002-08-30基金项目：国家自然科学基金资助项目（30070435）和国家自然科学基金重点资助项目（39830250）作者简介：程方民（1963-），男，副教授，主要从事水稻生理生态方向研究。E-mail：chengfm@mail.hz.zj.cn 5期程方民等：灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响493parisonwithADPG-PPase.ItseemsthatSSandSSSwerecontrolledbyenzymethroughwhichthetemperatureaffectedstarchaccumulatingrateofricegrains.Differenceoftheamylose/totalstarchratioindevelopinggrainsbetween32℃and22℃wassignificantandtheloweramylsoe/totalstarchratiowasalwaysshowedin32℃hightemperaturetreatmentatthewholestageofgrainfillingprocess，whichwascloselyrelatedtotheloweractivitylevelofGBSS.Therefore，itcouldbeconcludedthateffectoftemperatureonamylose/totalstarchwasmoreat-tributabletoGBSSratherthanSS，SSS，ADPG-PPase，SBEandDBE.Keywords：Early-indicarice；Temperature；Starchsynthesis；Enzymeactivity早籼稻的食用品质差一直是我国水稻生产上的1.2人工气候箱控温处理设计突出问题之一，其原因除与品种自身的遗传特性有使用2台PGV-36型CONVIRON人工气候关外，在很大程度上受灌浆结实期间的气候生态条箱，日均温度分别为32℃（高温处理）和22℃（适温件尤其是温度的制约［1，2］。现已明确，灌浆结实期处理），温度日变化模拟自然气候特征，由程序自动高温会导致稻米垩白增加、透明度变差、整精米率下控制（表1），24小时连续运转，之后，进入程序的下降、蒸煮食味品质变劣［2，3］。近年来，国内外对高温一个循环。需要指出的是，除日平均温度之外，2台影响早籼稻品质成因的报道也日趋增多，但大多侧气候箱中的其它气候因子均保持完全一致。其中，重于不同温度下早籼水稻的各种生理状况的研究和光照时间为5：30～19：00，光照强度25000～30000籽粒灌浆过程中胚乳细胞形态、淀粉粒结构等的了lx，相对湿度为75%～80%，日最大温差8℃，风速解［4～6］，而对不同温度下籽粒中淀粉合成代谢及关0.5m·s-1。键酶的变化，以往研究则少有涉及。在研究方法上，1.3测定方法以往研究主要是通过田间分期播种或异地栽培试验1.3.1粗酶液的提取取稻穗中上部灌浆进程基来得到水稻灌浆结实期的不同温度处理［6］。由于本一致的籽粒25粒，去壳后称重，加5ml提取液（含田间试验条件下的气候背景较复杂、所涉及的气候-1-1100mmo·lLTricine-NaOH，pH7.5，8mmo·lL因素也较多，因而很难通过田间试验来揭示出单一MgCl，2mmol·L-1EDTA，12.5%（v/v）Glyc-2温度因子对早籼稻品质影响的酶学生理特征。为erol；1%（w/v）PVP-40，50mmol·L-12-Mercap-此，笔者利用人工气候箱控温条件，探讨了不同温度toethanol），磨成匀浆，在10000×g离心25min，然处理下籽粒淀粉合成代谢过程一些关键酶活性差异后分别收集上清液和沉淀置于冰浴，其中上清液用及其生理活性变化与淀粉合成累积间的关系，旨在于诸可溶性酶的生理活性测定，而沉淀则进一步用阐明灌浆结实温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的于测定淀粉颗粒结合型酶的生理活性。调节机理，为进一步开展早籼稻食用品质的栽培与1.3.2酶生理活性的测定蔗糖合成酶（SS）、品种改良研究提供理论指导。ADPG焦磷酸化酶（ADPG-PPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、淀粉分支酶（SBE）的生理活性测定参照1材料与方法［7］Nakamura等人的方法进行，其中除淀粉分支酶是1.1试验材料以降低1%碘蓝值为1个酶活性单位（U）外，其余均试验于2001年在中国水稻研究所富阳试验基以单位籽粒每分钟产生的产物的量为酶活性单位；地进行，供试早籼品种为浙辐49（田间早季种植的淀粉去分支酶（DBE）的生理活性测定参照Jiro［8］的直链淀粉含量是12.6%）和嘉早935（田间早季种植方法，并略作修改。主要步骤是，在50的上清粗µl的直链淀粉含量是13.8%）。4月8日播种，湿润育酶液中，分别加入0.4%Pullulan和0.1mo·lL-1乙秧，5月7日移栽，田间常规管理，及时防治病虫杂酸缓冲液（pH5.5），30℃下反应20min后，沸水中草。待各品种在田间生长至孕穗后期，选取发育进煮30s终止反应，然后用DNS法测定反应中产生的程与长势基本一致的稻株100株，带泥移入盆钵培还原糖量；颗粒结合型淀粉合成酶（GBSS）的测定参育7～10d。之后，在盆钵中的稻株齐穗时，选同日照Umemoto［9］的方法，在上述粗酶液的沉淀部分加入开花且发育良好的单穗进行挂牌标记，并分别移入5ml提取液，充分悬浮后，按可溶性淀粉合成酶的方不同温度处理的气候箱中，以后按一定的时间间隔法进行测定。以上所有酶的活性测定均重复进行3取样分析，直至成熟。～4次，所用生化试剂均为Sigma公司产品。 494中国农业科学36卷表12台人工气候箱的控温程序设计Table1Runningprogramoftemperaturetreatmentfor2phytotronsrespectively处理Treatment程序Program温度28293031323334353635343332313029高温（HT）Temperatur（e℃）Hightemperature时间Time5：006：077：158：229：3010：3711：4512：5214：0015：5217：4519：3721：3023：221：153：06（h：min）温度18192021222324252625242322212019适温（LT）Temperatur（e℃）Lowtemperature时间Time5：006：077：158：229：3010：3711：4512：5214：0015：5217：4519：3721：3023：221：153：06（h：min）1.3.3蔗糖含量的测定采用间苯二酚法，参照汤剧降低，至开花后第14天左右，高温处理下籽粒中章城等人的方法测定［10］。每样品重复3次。的蔗糖含量已经很低，与之相比，在适温处理下，籽1.3.4总淀粉和直链淀粉含量的测定采用KI-I2粒中的蔗糖含量在开花后第10～14天最高，较前者法，参照钟连进等人的方法测定［11］。每样品重复3的峰值有所推后，之后也有所下降，但下降的速率相次。对较平缓，在开花后第18天仍能维持相对较高的蔗糖含量水平。总之，高温对籽粒灌浆过程中蔗糖含2结果与分析量的影响呈现出前期高、中期急剧下降的态势。值2.1灌浆结实期温度对籽粒中蔗糖降解的影响得注意的是，高温处理下水稻在开花后的第14～182.1.1蔗糖含量运输到籽粒中的光合产物最初天后，籽粒中的蔗糖含量基本不再下降，在水稻灌浆是以蔗糖形式存在，蔗糖降解生成UDPG和果糖后后期甚至还略高于同期适温处理条件下的蔗糖含才能用来合成淀粉［12］。因此，籽粒中蔗糖含量高有量，表明籽粒中尚有少部分蔗糖未被降解转化，其原利于淀粉合成。由图1可见，在高温处理下，籽粒中因可能与高温下籽粒内部对蔗糖的转化能力过低有的蔗糖含量以水稻开花后第6～10天最高，之后急关。图1水稻籽粒灌浆过程中蔗糖含量的变化Fig.1Changesofsucrosecontentindevelopingricegrains2.1.2蔗糖合成酶（SS）活性SS存在于细胞质活性呈单峰曲线的趋势变化，在开花后第6天的SS中，分解蔗糖生成UDPG和果糖［12，13］。因此籽粒活性低于高温处理，但随着开花后天数的推移，其活中SS活性的高低反映了籽粒降解蔗糖的能力，其性逐渐升高，至开花后的第14天左右达到最高，之活性高，籽粒合成淀粉的底物就充足。从图2可见，后其活性虽有所降低，但与同一时期高温处理下的不同温度处理下籽粒中SS活性的变化趋势存在着SS活性水平相比，仍一直高于后者，可见高温处理明显差异，高温处理下籽粒中的SS活性在水稻开导致灌浆后期籽粒中SS活性的迅速降低，影响灌花后第6天左右时最高，但随着开花后天数推移，其浆中后期籽粒对蔗糖的降解能力，可能是其灌浆后活性呈明显的下降趋势，而适温处理下籽粒中的SS期籽粒中蔗糖含量相对较高的一个重要原因。 5期程方民等：灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响495图2水稻籽粒灌浆过程中SS活性的变化Fig.2ChangesofSSactivityindevelopingricegrains2.2灌浆结实期温度对籽粒淀粉合成的影响在高温处理下籽粒灌浆过程在开花后第10～14天2.2.1淀粉含量淀粉是构成水稻籽粒的主要成已基本结束。而在适温处理下，籽粒中淀粉含量在分，水稻籽粒干物质的积累过程主要是淀粉的充实灌浆开始阶段虽然相对较低，但淀粉积累的持续时过程［14］。由图3可见，在水稻开花后的第10～14间较长，淀粉含量在水稻开花后的第18～22天仍天内，高温处理下籽粒中的淀粉含量要比适温高，但有一定增加，说明适温下籽粒灌浆中后期仍有一定在水稻开花后的第14天后，高温处理籽粒中的淀数量的蔗糖转化为淀粉。显然，这与上述不同温度粉含量已变化不大，大致维持在开花后第10～14天处理间在蔗糖含量、SS活性上的差异趋势也有着密左右的水平上，且2个品种的表现基本一致。说明切的联系。图3水稻籽粒灌浆过程中总淀粉含量的变化Fig.3Changesofstarchcontentindevelopingricegrains2.2.2直链淀粉占总淀粉的比率从图4可见，同步，而不是在籽粒灌浆中、后期才表现出来的。比较一品种不同温度处理间差异在水稻开花后的所有时水稻开花后不同时期的直链淀粉占总淀粉比率差异期均相当明显，具体表现为，高温处理下籽粒中的直则不难发现，随着水稻开花后天数的推移，直链淀粉链淀粉占总淀粉比率相对较低，且不同温度处理间占总淀粉的比率有所上升。这说明，与水稻灌浆前的差异在水稻灌浆的开始阶段已开始显现。这说明期相比，灌浆中、后期直链淀粉积累的相对速率略大温度对稻米淀粉组成的影响效应几乎与籽粒灌浆同于总淀粉的增加速率。 496中国农业科学36卷图4稻籽粒灌浆过程直链淀粉占总淀粉比率的变化Fig.4Changeofamylose/totalstarchindevelopingricegrains2.2.3ADPG焦磷酸化酶（ADPG-PPase）活性Ppase活性高峰的出现时间早于适温处理。与SSADPG-PPase是催化1-磷酸葡萄糖（G-1-P）转化为相比，在水稻灌浆后期，高温处理籽粒中的ADPG-腺苷二磷酸葡萄糖（ADPG）的酶，ADPG是淀粉合PPase仍维持着相对较高的活性水平，甚至高于相成的直接前体物质之一［15，16］。由图5可见，不同温同时期适温条件下籽粒中的ADPG-PPase活性。这度处理下ADPG-PPase活性变化趋势基本相似，均一现象说明，ADPG-PPase活性的降低，并不是高温以水稻灌浆开始阶段的活性较低，开花后第10～14处理下籽粒淀粉合成积累过程的过早结束的主要原d达到最大值，之后又逐渐降低，但高温下ADPG-因。图5水稻籽粒灌浆过程ADPG-PPase的活性变化Fig.5ChangeofADPG-PPaseactivityindevelopingricegrains2.2.4可溶性淀粉合成酶（SSS）活性SSS是催化下籽粒中SSS活性在水稻开花后第6天最高，之后淀粉合成的一个关键酶，它通常是以游离态存在于直线下降，而适温处理下的SSS活性则呈单峰曲线胚乳淀粉体中，催化ADPG与淀粉引物（葡聚糖）反的趋势变化，在水稻开花后第6天的活性略低，至水应，将一个葡萄糖分子转移到淀粉引物上，使淀粉链稻开花后的第10天左右达到其活性高峰，之后其活延长［12，17，18］。因此，籽粒中SSS活性越强，其利用性呈下降趋势，但明显高于相同时期适温处理的ADPG合成淀粉的能力就越强。由图6可见，不同SSS活性。这与不同温度下的淀粉合成积累速率的温度处理间籽粒中SSS的差异与两者间在SS活性变化趋势基本相吻合，说明温度对籽粒淀粉合成积上差异存在着一定的相似性，具体表现为，高温处理累过程的影响与不同温度处理间在SSS活性上的 5期程方民等：灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响497差异有着密切的联系。图6水稻籽粒灌浆过程中SSS活性的变化Fig.6ChangesofSSSactivityindevelopingricegrains2.2.5颗粒结合性淀粉合成酶（GBSS）GBSS与8），适温条件下几乎整个灌浆时期的GBSS活性均SSS的作用相同，将ADPG上的葡萄糖转移到淀粉明显高于高温条件下的GBSS活性，且规律性相当引物上，但必须在淀粉粒内部才能起催化作用［19］。明显，这与不同温度处理间在SS、ADPG-PPase和许多研究报道证实，GBSS也是籽粒淀粉合成代谢SSS活性上所表现出的差异趋势明显不同，而与温过程中的一个关键酶［9，12］。由图7可见，水稻籽粒度对直链淀粉/总淀粉比率的影响趋势基本吻合。灌浆过程中GBSS活性高峰一般在水稻开花后的第反映出不同温度下籽粒中的直链淀粉/总淀粉比率14天左右，明显滞后于ADPG-PPase和SSS的活性差异与温度对GBSS的影响效应之间存在着密切地高峰，且适温处理下开花后第20天与26天的GBSS联系，高温下籽粒中GBSS的低活性水平可能是其活性仍然很高，两个供试品种的表现基本一致。比直链淀粉/总淀粉比率相对较低的主要原因。较不同温度处理间的GBSS活性差异可以发现（图图7水稻籽粒灌浆过程中GBSS活性的变化Fig.7ChangesofGBSSactivityindevelopingricegrains2.2.6淀粉分支酶（SBE）淀粉分支酶（SBE）又灌浆后期又有所下降，但与SSS、ADPG-PPase相比，称Q酶，它在淀粉合成中的作用是通过形成α-1，6灌浆后期籽粒中的SBE活性的下降幅度则相对较糖苷键，从而形成分支的糖链［20］。由图8可见，水小，说明SBE对籽粒灌浆后期的淀粉合成转化代谢稻灌浆前期的SBE活性一般较低，灌浆中期最高，仍起着重要作用。比较不同温度处理间的SBE活 498中国农业科学36卷性差异则可以发现，在水稻开花后的前10～14d，高这一现象说明，虽然SBE是水稻籽粒中唯一能催化温处理下的SBE活性一般大于同期适温处理的淀粉分支形成的关键酶，但不同温度处理间的直链SBE活性，之后，二者间的差异则呈现出较复杂的趋淀粉/总淀粉比率差异并不完全取决于其活性的高势，两个供试品种的表现略有不同，规律性不明显。低。图8水稻籽粒灌浆过程中SBE活性的变化Fig.8ChangesofSBEactivityindevelopingricegrains2.2.7淀粉去分支酶（DBE）淀粉去分支酶活性相对较高，而后者在水稻开花后的第14天或（DBE）又称R酶，它能专一性地裂解支链淀粉的α-18天左右，DBE达到活性高峰，之后便逐渐降低，而1，6糖苷键，从而对淀粉的结构产生“修饰”作在水稻灌浆后期，供试2个品种间的表现不尽一致，用［19，21］。由图9可见，不同温度处理下籽粒中的品种浙辐49在高温处理下的DBE活性要大于适温DBE活性差异极为明显，高温处理与适温处理相处理，而嘉早935则不明显。比，前者在水稻开花后的第10～14天以前，其DBE图9水稻籽粒灌浆过程中DBE活性的变化Fig.9ChangesofDBEactivityindevelopingricegrains2.3SS、ADPG-PPase、SSS、GBSS的温度特征参天的有关样品材料，分别对SS、ADPG-PPase、SSS、数GBSS4个酶在15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、为了对温度与籽粒淀粉合成代谢有关酶活性间45℃7个温度下的活性进行测定，得到了上述4个的关系有一更深入了解，笔者利用水稻开花后第10酶在这一温度范围的一些温度特征参数（表2）。 5期程方民等：灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响499表2SS、ADPG-PPase、SSS、GBSS在15～45℃温度范围内的的部分温度特征参数1）Table2Effectparametersoftemperaturefrom15℃to45℃ontheactivitiesofSS，ADPG-PPase，SSSandGBSS不同温度区间的温度效应系数（Q10）酶品种Q10atthedifferenttemperaturerange5个温度区间的!Q10-1!均值EnzymeVarietyAveragevalueof!Q10-1!15～25℃20～30℃25～35℃30～40℃35～45℃SS浙辐49Zhefu491.7991.5121.5080.6970.3490.556嘉早935Jiazao9351.4811.5061.6150.6280.3980.515平均值Average1.6401.5091.5610.6620.3730.535ADPG-PPase浙辐49Zhefu491.0741.2911.5691.5110.6910.351嘉早935Jiazao9351.0681.1951.7141.0610.5750.292平均值Average1.0711.2431.6411.2860.6330.321SSS浙辐49Zhefu493.6311.5960.8690.1920.2700.979嘉早935Jiazao9352.3462.3570.9500.2530.3670.827平均值Average2.9881.9160.9090.2220.3180.903GBSS浙辐49Zhefu491.2612.3281.7380.8230.6010.581嘉早935Jiazao9351.3982.2871.5730.4730.4810.661平均值Average1.3292.3071.6550.6480.5410.6211）由于SBE和DBE的酶活单位与上述4个酶的活性单位不统一，难以对相互间的有关温度参数进行比较分析，因而表中未列出SBE和DBE的Q10与!Q10-1!Effectparameter（sQ10and!Q10-1!）oftemperaturefrom15℃to45℃ontheactivitiesofSBEandDBEwerenotlistedbecauseofthedifferenceinenzymeactivityunit从表2可见，ADPG-PPase在15～40℃范围各速率快、蔗糖含量高，但持续时间相对较短，至水稻温度区间的Q10均大于1，而在35～45℃温度区间开花后的第14天，籽粒中的淀粉积累几乎停止，蔗的Q小于1，说明该酶的活性大致在35～40℃时糖含量也降至很低，这与沈波等［22］的研究一致。结10最高，而SSS除在15～25℃和20～30℃这2个温度合在此期间籽粒中SS、ADPG-PPase、SSS、SBE等酶区间的Q10大于1、25～35℃温度区间接近1外，其的活性变化动态可以发现，高温条件下灌浆前期籽余温度区间的Q10均远小于1，可见SSS活性最高时粒中蔗糖含量的迅速下降和淀粉快速积累是与其籽的温度一般在30℃左右。同理，可以推断，SS和粒中相对较高的SS、ADPG-PPase、SSS等酶活性联GBSS活性最高时的温度大致界于SSS与ADPG-系在一起的。其中SS催化的反应是降解蔗糖形成PPase之间。由此可见，温度对有关酶活性的影响转化为淀粉合成的前体物质，SS活性愈高，蔗糖的随温度区间的不同而存在着明显差异，不同酶的活降解速率愈快。高温条件下籽粒中相对较高蔗糖含性变化对温度影响的反应是不同步的。由于Q10反量和SS活性的同时出现说明，高温处理下籽粒灌映的是当温度每升高10℃时酶促反应速度增加的浆前期的蔗糖转化速率很快，糖源的供应也较充足；倍数，因而Q10偏离（大于或小于）1的幅度，可以反而在水稻灌浆中期，高温条件下籽粒中的蔗糖含量、映酶活性在该温度区间的稳定（提高或降低）程度，淀粉积累、SS活性均低于同期适温处理的相应指本研究用!Q10-1!来表示酶对温度影响的稳定系标，揭示出高温下籽粒灌浆中期淀粉合成积累下降数。比较4个酶在15～45℃范围各温度区间的!的原因，一方面是糖源供应不足，另一方面则受到籽Q10-1!平均可以发现，SSS的!Q10-1!最大，GB-粒本身蔗糖转化机能下降的限制；至水稻灌浆后期，SS和SS次之，ADPG-PPase最小，这说明SSS、GB-后一因素的制约则表现得更突出，因为在此期间高SS和SS的活性变化对温度影响的反应较敏感，而温条件下籽粒中的蔗糖含量虽然较灌浆前中期有明ADPG-PPase则较迟钝。显的降低，但与适温条件相比仍保持着相对较高的含量水平，而SS、SSS的活性表现却相反。可见在3讨论此时期高温对籽粒灌浆影响主要受库生理活性的制水稻籽粒灌浆是与产量及品质形成最密切的生约。上述结果也说明，籽粒中蔗糖转化为淀粉这一理过程，早籼水稻在高温条件下灌浆结实，往往表现代谢环节对籽粒灌浆其着重要的调节作用。值得一为灌浆期的明显缩短、胚乳内部物质充实不良［1，2］。提的是，ADPG-PPase通常被认为是控制贮藏器官根据本研究结果，高温下籽粒灌浆前期的淀粉积累中淀粉积累速率的关键性酶［15，16，19］，但本研究的有 500中国农业科学36卷关结果看，不同温度处理下籽粒中ADPG-Ppase的References活性差异与淀粉积累速率变化间的联系并不密切。［1］黄发松，孙宗修，胡培松，唐绍清.食用稻米品质形成研究的这一现象在籽粒灌浆的中、后期表现得十分明显，高现状与展望.中国水稻科学，1998，12（3）：172-176.HuangFS，SunZX，HuPS，TangSQ.Presentsituationand温条件下籽粒中的ADPG-PPase活性并不一定比相prospectsfortheresearchonricegrainqualityforming.Chinese同时期适温处理下籽粒中的ADPG-PPase活性低。JournalofRiceScience，1998，12（3）：172-176（.inChinese）与ADPG-PPase不同，不同温度下籽粒中SS、SSS的［2］莫惠栋.我国稻米品质的改良.中国农业科学，1993，26（4）：8活性差异与籽粒中淀粉含量间的关系较为密切，且-14.其对温度影响的反应较ADPG-Ppase敏感。因此笔MoHD.QualityimprovementofricegraininChina.ScientiaAgriculturaSinica，1993，26（4）：8-14（.inChinese）者认为，SS和SSS可能是温度对籽粒中的淀粉合成［3］YawinderSD，HarPS，GurdialSS.Physicochemicalmilling积累过程调控的重要位点。andcookingqualityofriceasaffectedbysowingandtransplant-水稻籽粒中直链淀粉占总淀粉的比率与稻米蒸ingdates.JournaloftheScienceofFoodandAgriculture，［20］煮食味品质有着密切的联系。Kouichi等认为，1986，37：881-887.SBE是影响水稻籽粒中淀粉的组成与结构的关键［4］RajuG，Srinivas.Effectsofphysiologicalandchemicalfactors［16］ontheexpressionofchalkinessinrice.CerealChemistry，1991，酶，而Smith等指出，GBSS与直链淀粉的合成关68（2）：21-211.系密切。此外，Akiho等［21］认为，非糯质水稻品种［5］汤圣祥，江云珠，李双盛，余汉勇，张云康.早籼稻胚乳淀粉体籽粒中的淀粉组成与结构可能是由SBE与DBE之的扫描电镜结构观察.作物学报，1999，25（2）：269-272.间活性的平衡关系所决定的。Fontaine等［23］报道，TangSX，JiangYZ，LiSS，YuHY.ObservationontheSSS对籽粒中直链淀粉与支链淀粉的比率也有一定amyloplastsinendospermofearlyindicaricewithscanningelec-tronmicroscope.ActaAgronomicaSinica，1999，25（2）：269-的影响。本研究的人工控温试验结果表明，温度对272.（inChinese）水稻籽粒中直链淀粉占总淀粉比率的影响极为明［6］唐湘如，余铁桥.灌浆成熟期温度对稻米品质及有关生理生化显，高温处理下籽粒中的直链淀粉占总淀粉比率较特性的影响.湖南农学院学报，1991，17（1）：1-9.低，且不同温度处理间的差异在水稻灌浆的开始阶TangXR，YuTQ.Effectoftemperatureonricequalityand段已开始显现。与之相对应，水稻籽粒灌浆过程中somephysiologycharacteristics.JournalofHunanAgricultural高温处理下的GBSS活性也明显低于相同灌浆时期College，1991，17（1）：1-9.（inChinese）［7］NakamuraY，YukiK，ParkSY.Carbohydratemetabolismin的适温处理。6个酶相比，不同温度处理下籽粒中thedevelopingEndosperrnofricegrainquality.PlantCell的直链淀粉占总淀粉比率间差异与GBSS活性变化Physiology，1989，30（6）：833-839.之间的关系最为密切，而与SS、ADPG-PPase、SSS、［8］JiroY，MasaoI.DebranchingenzymeofriceseedsatmilkySBE和DBE间关系均不甚明显。Kuiper等［24］曾发stage，itspurificationandsubstratespecificities.Agricultural现，马铃薯突变体amf中缺少GBSS（颗粒结合型淀BiologyChemistry，1979，43（1）：37-44.［9］UmemotoT，NakamuraY，IshikuraN.Activityofstarchsyn-粉合成酶）基因，仅含支链淀粉，若转入GBSS基因，thaseandtheamylosecontentinriceendosperm.Phyto-又能恢复直链淀粉的合成。Wang等［25］报道，水稻chemistry，1995，40（6）：1613-1616.籽粒中的表观直链淀粉含量随GBSS基因的拷贝数［10］汤章城.现代植物生理学实验指南.北京：科学出版社，1999：增加而线性增加。这些报道与本研究的结论一致，127.从不同的角度证实了GBSS在直链淀粉合成中的重TangZC.GuideofModernPlantPhyisologyExperiment.Beijing：SciencePress，1999：127.（inChinese）要作用。由此笔者推测，GBSS是控制温度对水稻［11］钟连进，程方民.水稻籽粒鲜样品的直链淀粉含量测定方法.籽粒中直链淀粉占总淀粉比率影响的关键酶，SBE浙江大学学报（农业与生命科学版），2002，28（1）：33-36.和DBE虽然能直接催化淀粉分子中分支链的形成ZhongLJ，ChengFM.Methodfordeterminingamylosecon-和去除，但可能主要是影响支链淀粉的精细结构，而tentoffreshricesample.JournalofZhejiangUniversity（A-不是直链淀粉占总淀粉的相对比率，对此尚需进一gric.andLifeSci.），2002，28（1）：33-36（.inChinese）［12］OkitaTW.Isthereanalternativepathwayforstarchsynthesis.步探讨。PlantPhysiology，1992，100：560-564.［13］KatoT.Changeofsucrosesynthaseactivityindevelopingen-致谢：中国水稻研究所为本研究人工气候箱试验提供了dospermofricecultivars.CropScience，1995，35：827-831.极大方便，在此表示感谢。［14］梁建生，曹显祖，徐生，朱庆森，宋平.水稻籽粒库强与其淀粉积累之间关系的研究.作物学报，1994，20（6）：685- 5期程方民等：灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响501691.raY.Thestarchde-branchingenzymesisoamylaseandpullu-LiangJS，CaoXZ，XuS，ZhuQS，SongP.Studiesonthere-lanasearebothinvolvedinamylopectinbiosynthesisinriceen-lationshipbetweenthegrainsinkstrengthandit’sstarchaccu-dosperm.PlantPhysiology，1999，121：399-409.mulationinrice（O.sativa）.ActaAgronomicaSinica，1994，［22］沈波，陈能，李太贵，罗玉坤.温度对早籼稻米垩白发生与20（6）：685-691（.inChinese）胚乳物质形成的影响.中国水稻科学，1997，11（3）：183-186.［15］StarkDM，TimmermanKP，BarryGF，PreissJ，KishpreGShenB，ChenN，LiTG，LuoYK.EffectoftemperatureonM.RegulationoftheamountofstarchinplanttissuesbyADPricechalkinessformationandchangesofmaterialsinendosperm.glucosepyrophosphorylaze.Science，1992，258：287-292.ChineseJouralofRiceSciences，1997，11（3）：183-186（.in［16］SmithAM，DenyerK，MartinCR.WhatcontrolstheamountChinese）andstructureofstarchinstorageorgans.PlantPhysiology，［23］FontaineT.Towardanunderstandingofthebiogenesisofthe1995，107：673-677.starchgranule，evidencethatchlamydomonassolublestarchsyn-［17］PreissJ.Starchbiosynthesisanditsregulation.BiochemicalSo-thaseIIcontrolsthesynthesisofintermediatesizeglucansofcietyTransactions，1991，19（3）：539-547.amylopectin.JournalofBiologicalChemistry，1993，268（22）：［18］KeelingPL，BaconPJ，HoltDC.Elevatedtemperaturere-16223-16230.ducesstarchdepositioninwheatendospermbyreducingtheac-［24］KuipersG，VreemJTM，MeyerH，MeyerH，JacobsenE，tivityofsolublestarchsynthase.Planta，1993，191：342-348.FeenstraWJ，VisserRGF.FieldevaluationofantisenseRNA［19］彭佶松，郑志仁，刘涤，胡之璧.淀粉生物合成及其关键酶.mediatedinhibitionofGBSSgeneexpressioninpotato.Euphy-植物生理学通讯，1997，33（4）：297-303.tica，1992，59：83-91.PengJS，ZhengZR，LiuD，HuZB.Starchbiosynthesisand［25］WangZY，ZhengFQ，ShenGZ，GaoJP，SnustadDP，Liitskeyenzymes.PlantPhysiologyCommunication，1997，33（4）：297-303（.inChinese）MG，ZhangJL，HongMM.Theamylosecontentinriceen-［20］KouichM，KojiK，YujiA，KawasakiT，ShimadaH，BabaT.dospermisrelatedtothepost-transcriptionalregulationoftheStarchbranchingenzymesfromimmaturericeseeds.Journalofwaxygene.PlantJournal，1995，7（4）：613-622.Biochemistry，1992，112：643-651.［21］AkihoK，FujitaN，HaradaK，MatsudaT，SatohH，Nakamu-（责任编辑孙雷心）