高淀粉玉米籽粒淀粉積累的生理生化機制.pdf

1、本研究以兩個高淀粉玉米和兩個普通玉米為實驗材料,對高淀粉玉米與普通玉米在籽粒淀粉(總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉)動態(tài)積累,胚乳細胞增殖,內(nèi)源激素含量以及籽粒灌漿過程中淀粉生物合成關(guān)鍵酶活性的動態(tài)變化進行了比較研究,同時對關(guān)鍵酶活性的動態(tài)變化,內(nèi)源激素的含量變化與淀粉積累的相關(guān)性進行討論分析。研究結(jié)果表明： 1、灌漿過程中4個品種淀粉(總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉)含量變化趨勢均呈"S"曲線變化。高淀粉玉米和普通玉米在灌漿初期籽粒直鏈

2、淀粉含量并無顯著差異,而是在灌漿中后期才逐漸表現(xiàn)差異。與直鏈淀粉積累不同,支鏈淀粉含量的差異在灌漿初期就已形成,兩個高淀粉品種籽粒支鏈淀粉含量在灌漿初期就明顯高于兩個普通玉米品種,籽粒灌漿前期平均灌漿速率與最大灌漿速率高有利于籽粒支鏈淀粉的積累。籽粒總淀粉積累的差異主要是由于支鏈淀粉積累的不同造成的,直鏈淀粉積累差異不明顯。 2、利用纖維素酶解離胚乳,濾膜法計數(shù)玉米胚乳細胞的數(shù)目,進一步用Richards方程模擬胚乳細胞的增殖動

3、態(tài),發(fā)現(xiàn)高淀粉玉米籽粒胚乳細胞數(shù)高于普通玉米籽粒胚乳細胞數(shù),細胞平均增殖速率和最大增值速率越大越有利于胚乳細胞的增殖。胚乳發(fā)育前期以胚乳細胞增殖為主,后期以淀粉積累為主。提高籽粒灌漿前期的胚乳細胞增殖速率和后期淀粉積累速率,有利于高淀粉玉米籽粒淀粉的積累,并最終提高籽粒淀粉含量。 3、籽粒生長過程中不同類型玉米蔗糖合成酶(降解方向)(SS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPae)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDPGPP

4、ase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、束縛態(tài)淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)和去分支酶(DBE)活性均呈單峰曲線變化。高淀粉玉米籽粒SS和ADPGPPase活性均高于普通玉米,SS活性與兩種類型玉米淀粉積累相關(guān)性不顯著,ADPGPPase活性與高淀粉玉米總淀粉和直鏈淀粉積累速率關(guān)系密切,呈現(xiàn)顯著正相關(guān)；SSS和GBSS在籽粒灌漿快速增長期表現(xiàn)為高淀粉玉米大于普通玉米,其中SSS與4種類型玉米支鏈淀粉積累速率呈顯著正相關(guān),尤其

5、與高淀粉玉米呈極顯著正相關(guān)。GBSS與高淀粉玉米直鏈淀粉積累速率顯著正相關(guān)。高淀粉玉米籽粒SBE和DBE活性峰值均大于普通玉米,SBE與普通玉米支鏈淀粉積累速率顯著正相關(guān),而DBE則與淀粉積累相關(guān)性不大或呈現(xiàn)負相關(guān)。因此,高淀粉玉米的淀粉積累主要是受ADPGPPase、SSS和GBSS活性的調(diào)控,而ADPGPPase、SSS、GBSS和SBE是玉米淀粉積累過程中的關(guān)鍵酶,它們共同作用,相互協(xié)調(diào)促進了籽粒淀粉的積累。 4、植物激素