施钾时期对甘薯济徐23块根淀粉积累和粒度分布的影响

施钾时期对甘薯济徐23块根淀粉积累和粒度分布的影响

0总结【研究意义】淀粉是块根的主要组成成分，约占块根干重的45%-75%。1材料和方法1.1试验材料供试品种为淀粉型品种济徐23;供试肥料为硫酸钾(K1.2试验设计本试验为大田试验,于2008—2009年在山东农业大学农学试验站进行。氮肥(N)和磷肥(P1.3取样、测定和淀粉粒度T1和T2处理从栽植后50d开始取样,T3处理从栽植后70d开始取样,T4处理从栽植后130d开始取样;之后每隔20d取样一次,直到收获。每次每小区取样5株,将所有块根挖出,称鲜重。然后,称取一部分块根切片、液氮速冻保存,用于测定淀粉粒度和淀粉合成有关酶活性;另一部分块根称鲜重后,切片、60℃烘干、称烘干重、磨碎保存,用于测定淀粉含量等;计算烘干率和块根干物质积累量等。1.4淀粉粒的提取1.4.1总淀粉及组分含量测定双波长比色法1.4.2甘薯块根淀粉粒提取与测定参考Peng等用贝克曼库尔特公司的LS13320型激光衍射粒度分析仪分析淀粉粒。取50mg淀粉放入离心管,加5mL蒸馏水悬浮,旋涡混匀后置4℃下1h,每10min振荡一次,然后转移至激光衍射粒度分析仪的分散盒中,测量其分布状况。1.4.3淀粉合成相关酶活性测定酶液的提取参考Douglas等1.5数据分析表中数据方差分析采用DPS处理,多重比较采用最小显著极差法(LSR法);对相关系数(r)的显著性检验采用查表法2结果2.1施用期对块根淀粉产量的影响由表1可知,不同时期施用钾肥均可提高收获期块根鲜薯产量和干物质积累量,其中基施处理(T2)增幅显著大于追施处理(T3、T4),且封垄期追施(T3)显著高于高峰期追施(T4)。收获期块根淀粉产量的结果也表明,施用钾肥有利于淀粉产量的形成,基施效果最好,随施用时期的推迟,增幅逐渐变小(表1)。由表2可以看出,施用钾肥提高了收获期淀粉含量,但是差异不显著。基施钾肥处理的直链淀粉和支链淀粉含量都有一定程度的提高,但差异不显著;而追施钾肥处理显著降低了直链淀粉含量,并显著提高了支链淀粉含量,提高支链、直链比值。施用钾肥还显著提高了收获期块根可溶性糖含量,基施处理(T2)的增幅大于追施处理(T3、T4)。2.2颗粒分布特征中位粒径(mediumdiameters)是指一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%,小于它的颗粒也占50%,是描述颗粒分布特征的重要参数。如表3所示,收获期块根淀粉粒体积分布的中位粒径,全部钾肥基施(T2)处理显著大于不施钾肥处理(T1),封垄期追施钾肥处理(T3)与不施钾肥处理相似,而茎叶生长高峰期追施钾肥处理(T4)显著小于不施钾肥处理。从表3还可以看出,施钾时期对淀粉粒体积分布有显著影响,茎叶生长高峰期追施钾肥处理,小型淀粉粒(<3.359μm)和中型淀粉粒(3.359—19.76μm)的体积所占比例较大;而基施钾肥的处理,大型淀粉粒(>19.76μm)的体积所占比例较大。2.3施钾时期对块根淀粉合成酶活性的影响2.3.1块根中蔗糖合酶(SS)活性由表4可以看出,甘薯施用钾肥以后,块根的SS活性显著提高。其中,基施钾肥主要提高了块根膨大前、中期(栽植后50—130d)的SS活性,封垄期追施钾肥主要提高了栽植后70—170d的SS活性,茎叶生长高峰期追施钾肥主要提高了块根膨大后期(栽植后130—170d)的SS活性。说明钾肥对SS的作用持续时间最长为130d。2.3.3块根中尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDPGPPase)活性由表6可以看出,甘薯施用钾肥以后,块根的UDPGPPase活性显著提高。其中,基施钾肥提高了栽植后70—170d的UDPGPPas活性,封垄期追施钾肥提高了栽植后90—170d的UDPGPPas活性,茎叶生长高峰期追施钾肥提高了栽植后130—170d的UDPGPPas活性。说明施钾肥越早,对UDPGPPas的作用持续时间越长。2.3.4块根中淀粉粒结合态淀粉合成酶(GBSS)活性由表7可以看出,甘薯施用钾肥以后,对块根的GBSS活性有显著影响。其中,基施钾肥提高了栽植后50—110d的GBSS活性;封垄期追施钾肥提高了栽植后90—110d的GBSS活性,降低了栽植后150—170d的GBSS活性;茎叶生长高峰期追施钾肥不能提高GBSS活性,反而降低了栽植后150—170d的GBSS活性。2.3.5块根中可溶性淀粉合成酶(SSS)活性由表8可以看出,在甘薯块根膨大前期,块根中可溶性淀粉合成酶活性较低,而且施用钾肥对该酶的活性影响不大。栽植90d以后,SSS活性明显提高,施用钾肥显著提高了该酶的活性;其中,在块根膨大后期(栽植后130—170d),茎叶生长高峰期施肥处理的SSS活性最高。2.4udpgppase活性由表9可知,SS、ADPGPPase、GBSS和SSS活性均与总淀粉含量呈极显著正相关关系,其中SS的相关系数最大,ADPGPPase次之,GBSS和SSS最小。UDPGPPase活性与总淀粉含量也呈显著正相关关系。GBSS和SS活性与直链淀粉含量呈极显著正相关关系,ADPGPPase和UDPGPPase活性与直链淀粉含量呈显著正相关关系。ADPGPPase与支链淀粉含量呈极显著正相关关系,SS与SSS活性与支链淀粉含量呈显著正相关关系。3讨论3.1不同时期的钾施用对淀粉产量、淀粉含量、组成含量和淀粉颗粒分布的影响前人研究表明,甘薯块根膨大是光合作用形成的糖在淀粉合成酶的作用下转化为淀粉并在块根中不断累积的过程3.2施肥对淀粉合成代谢作用的影响本试验条件下,不同时期施钾均能提高甘薯块根干物质积累量;施钾处理块根中淀粉含量没有下降反而略有提高,这说明施用钾肥增强了淀粉的合成代谢作用。淀粉生物合成途径可分为3个主要相关过程:1腺苷二磷酸葡萄糖(ADPG)的产生;2支链淀粉的合成及淀粉粒的形成;3直链淀粉的合成。淀粉含量、直链淀粉与支链淀粉的比例、支链淀粉链长分布和淀粉粒的结构均与淀粉合成相关酶直接相关3.3侧链支支物的形成淀粉粒中先合成支链淀粉,直链淀粉的合成是以支链淀粉的侧链分支为引物,在GBSS的催化下将这些引物延伸,延伸的长度受支链淀粉基质空间的限制,然后在淀粉水解酶的作用下切下分支,形成线性的直链淀粉4施钾时期及施肥量对块根生长和淀粉粒活性的影响不同时期施钾均能提高甘薯块根的淀粉产量,且增幅随施用时期的推迟而变小;茎叶生长高峰期追施钾肥提高了中、小型淀粉粒体积百分数,而基施钾肥则提高了大型淀粉粒的体积百分数。不同时期施钾通过提高块根中SS、ADPGPPase和UDPGPPase的活性,提高其将前体物质转化为淀粉的能力,促进淀粉的积累。基施因其作用时间早而有高于追施的淀粉产量。茎叶生长高峰期追施钾肥通过降低生长后期GBSS活性、提高SSS活性而提高块根中的支直比,进而提高中、小型淀粉粒的体积百分数。2.3.2块根中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPase)活性由表5可以看出,甘薯施用钾肥以后,块根的ADPGPPase活性显著提高。其中,基施钾肥提高了块根