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稻米籽粒中的植酸以圆球状晶体的形式储存在胚、胚乳或子叶的蛋白体中,因此,籽粒中的植酸含量与蛋白质含量之间可能存在着一定的联系。由于植酸本身的化学特性,其会与矿质元素络合。因此,研究稻米籽粒中植酸、蛋白质及矿质元素之间的关系,有助于提高稻米品质。本研究分为四部分,第一部分是研究氮素和水分处理对稻米植酸含量和蛋白组分的影响效应,第二部分研究不同氮、磷水平对水稻低植酸突变体的植酸、蛋白质及磷素组成的影响,第三部分研究浙江省晚粳稻稻米植酸、蛋白质和几种矿质元素的地域差异与地理分布,第四部分研究高温胁迫对水稻籽粒植酸含量的影响及其与蛋白组分间的关系。
1.氮素和水分处理对稻米植酸含量和蛋白组分的影响效应
以秀水110(直立密穗型品种)和春江15(弯曲散穗型品种)2个粳稻品种为供试材料,通过裂区试验,水分为主区,N肥为副区,在常规水作和旱作处理条件下分别进行三个氮素水平的处理,研究了不同氮素和水分处理对稻米植酸含量和蛋白组分的影响效应。结果表明:与常规水作相比,旱作栽培方式下水稻的有效穗穗数、每穗粒数、千粒重和结实率均有不同程度的降低,而着粒密度未达显著水平;不同施N水平相比,高氮处理较无氮和低氮处理产量水平有所下降,且弯曲散穗型品种春江15在高N水平下的产量降低幅度要比直立密穗型品种秀水110更为明显。与常规水作相比,旱作栽培方式下水稻籽粒中的植酸含量有所上升;不同施N水平相比,籽粒植酸含量随品种类型、施N水平和水分管理模式而异,在常规水作模式下大致呈现出高N处理可导致籽粒植酸含量略有上升的基本趋势。旱作处理条件下供试2个品种的总蛋白含量均有不同程度升高,但反映蛋白品质优劣的谷/醇溶蛋白比值则有所降低;在不同N处理下,水稻籽粒中的总蛋白和四种蛋白组分含量并不是随施N量增加而呈明显上升趋势,过高的N肥施用量不仅会导致水稻的产量水平下降,而且也不利于稻米营养品质的改良。不同水分处理下同一稻穗内,下位粒植酸含量和蛋白含量比上位粒和中位粒要高。在不同氮素和水分处理下,植酸含量与产量、总蛋白和四种蛋白组分间均未达显著水平。
2.不同氮、磷水平对水稻低植酸突变体的植酸、蛋白质及磷素组成的影响以秀水110和其突变体HIPj为材料,通过水培实验研究不同氮磷水平处理下水稻籽粒植酸含量和蛋白质及磷素的的差异。结果表明,低氮和高磷水平下的植酸含量均高于对照水平,而高氮和低磷水平下植酸含量低于对照水平。在同一水平,秀水110和HIPj籽粒的蛋白质含量差异不显著,且高氮水平下籽粒的植酸含量明显高于对照水平。秀水110的低植酸突变体HIPj在不同氮磷处理下,其中低氮处理的总磷含量与对照水平无显著性差异,其他的处理水平对总磷的含量均产生显著性差异。无机磷和有机磷含量在不同的氮磷处理水平下均产生显著性差异。在低氮、高氮和低磷下的无机磷的含量不存在显著性差异,而有机磷在各个不同处理水平下均存在着显著性差异。
3.浙江省晚粳稻稻米植酸、蛋白质和几种矿质元素的地域差异与地理分布
通过对浙江省37个不同地区的几种晚粳稻主栽品种进行了调查,对反应稻米品质的植酸、蛋白质及微量元素的含量差异进行了分析,绘制了浙江省单季稻籽粒植酸、蛋白质含量空间分布图。结果表明:稻米植酸含量分布于6.12mg/g-13.36mg/g之间,于7.50mg/g和10.50mg/g处各呈现出一个峰值,变异系数为21.70%,而稻米蛋白质的变异系数相对较小(5.55%),变化范围在7.82%-10.02%。矿质元素(铜、镁、铁、锰)中,铜的变异系数最大(25.41%),镁的变异系数最小(8.04%)。
4.高温胁迫对水稻籽粒植酸含量的影响及其与蛋白组分间的关系
以16个具有代表性的水稻品种,利用人工气候室设温度(高温38/28℃,低温26/20℃)两个处理,研究16个水稻品种在不温度下对籽粒中的植酸、粗蛋白质及其组分和八种必需氨基酸的品种间的差异。研究结果表明,高温胁迫使稻米中的植酸含量,粗蛋白质及其组分和八种必需氨基酸都明显增加。