结实期高温胁迫对糯玉米籽粒淀粉品质形成的影响机制

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实验于2014-2015年在扬州大学农学院智能温室进行,以苏玉糯5号和渝糯7号为材料,研究了结实期高温胁迫对糯玉米籽粒淀粉品质形成的影响机制。主要结果如下:结实期高温胁迫降低了两个糯玉米品种的鲜籽粒体积、鲜重、干重和含水率。结实期后期苏玉糯5号的鲜籽粒体积高温胁迫处理下降幅最为显著。花后22天(DAP)之前,籽粒干重随灌浆进程不断增加,花后22天(DAP)之后,高温胁迫下百粒干重保持不变,常温处理下籽粒干重继续增加。随灌浆进程推进,籽粒蛋白质含量前期(7-22 DAP)显著降低,后期(22-40 DAP)变化较小。和常温相比,高温胁迫处理下两品种蛋白质含量7 DAP时较低,后期(30-40DAP)较高。随灌浆进程推进,籽粒清蛋白含量逐渐降低,谷蛋白含量先升后降,球蛋白含量先降后升,醇溶蛋白含量逐渐升高。淀粉含量15DAP前迅速增加,15 DAP后缓慢升高。结实中后期(22DAP-40 DAP),高温处理下的两品种的淀粉含量低于常温。两个玉米品种在颖果发育早期(7 DAP),其颖果果皮中积累有少量的淀粉体,之后随着颖果的发育,果皮逐渐消亡,果皮厚度明显缩小,其中的淀粉体也降解消失。高温处理下玉米颖果的果皮厚度和果皮细胞中淀粉体的数量与同一时期常温下的玉米颖果果皮相比都有所减小。发育前期积累的淀粉体呈圆球体,随着颖果的发育,胚乳细胞中的淀粉体不断充实并逐渐变大,在花后22 DAP淀粉体几乎充满了整个胚乳细胞,并且相互挤压,呈不规则状。在同一时期,高温处理的胚乳细胞中积累的淀粉体要比常温处理的胚乳细胞中积累的淀粉体多,并且淀粉体体积较大。结实期高温胁迫对糯玉米籽粒淀粉晶体结构类型无显著影响,各样品均表现出典型的“A”型衍射特征。与常温相比,高温胁迫下淀粉结晶度前期上升,后期下降。随灌浆进程推进,糯玉米淀粉的碘结合力不断下降,最大吸收波长在结实前期(7 DAP-15 DAP)下降,之后保持不变。结实期高温胁迫增加了两个糯玉米品种淀粉的碘结合力和最大吸收波长。AGP焦磷酸羧化酶、可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶酶活性都表现为随灌浆进程先升后降,在15 DAP-22 DAP达到最大值。与常温对照相比,高温胁迫显著降低了两品种的酶活性。与常温对照相比,高温胁迫下苏玉糯5号的AGP、SSⅡa、SSⅡb和SBEⅡb的RNA表达量7DAP时较高,22DAP时较低;渝糯7号的SSⅡb和AGP表现与苏玉糯5号相似,而SSⅡa和SBEⅡb的RNA表达量在7和22DAP时均在高温胁迫下显著降低。蛋白质组学分析发现,苏玉糯5号7 DAP在表达谱上分别得到365个蛋白点,22 DAP时取得490个蛋白点,而渝糯7号在7 DAP时取得473个蛋白点,22 DAP时取得544个蛋白点。苏玉糯5号在7 DAP和22DAP时分别有9个和17个表达差异显著,分别占该时期检测到的总点数的2.47%和3.47%;渝糯7号在7 DAP和22 DAP时籽粒蛋白质表达谱中分别有18个和24个蛋白点的表达差异达到显著水平(p<0.05),占该时期检测到的蛋白点总数的3.81%和的4.41%。质谱鉴定发现68个差异表达蛋白点,共代表48个蛋白质,归为35个类别。不同时期的糯玉米淀粉的峰值黏度基本无差异,崩解值随生育进程先升高后降低,糊化温度则不断降低,同时高温胁迫的糊化温度高于常温。热力学特征参数随生育进程,表现为先升后降趋势。高温胁迫对糯玉米淀粉的热焓值、峰值温度、终值温度、回生热焓值、回生值影响显著。高温胁迫降低了22DAP时淀粉的原热焓值,峰值温度和起始温度,但成熟期(40DAP)高温胁迫增加了淀粉的原热焓值、峰值温度、起始温度、回生热焓值和回生值。
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