不同水稻品種籽粒蛋白質(zhì)含量及氮代謝性關(guān)鍵酶活性比較

盧黨

摘 要：本文以三個(gè)生育期相近的水稻品種中優(yōu)158，中優(yōu)608，中優(yōu)838為材料，通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)，研究不同水稻品種籽粒中蛋白質(zhì)含量和氮代謝關(guān)鍵酶活性的差異。結(jié)果表明：三種品種全氮含量差異不顯著，中優(yōu)158全氮含量最高，中優(yōu)608最低；中優(yōu)158和中優(yōu)608可溶蛋白質(zhì)含量變化趨勢(shì)先上升然后下降再上升，而中優(yōu)838可溶蛋白含量總體一直下降；三水稻品種的GS、GOT和GPT活性變化趨勢(shì)基本一致，表現(xiàn)為前期高后期低，但NR的變化趨勢(shì)不太一樣。總體來(lái)看，不同時(shí)期中優(yōu)158的四種關(guān)鍵酶活性都較高，可溶蛋白質(zhì)、全氮含量也相對(duì)較高。綜上得出三個(gè)品種中中優(yōu)158氮代謝強(qiáng)盛，存儲(chǔ)氮代謝產(chǎn)物能力強(qiáng)，有利于蛋白質(zhì)的形成。

關(guān)鍵詞：水稻；氮代謝；籽粒蛋白質(zhì)

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全世界大約有1/3的人口以水稻為食，其中亞洲水稻種植者和消費(fèi)者占世界的90%。稻米是人類能量和蛋白質(zhì)的重要來(lái)源，在亞洲，稻米占全部食物熱量的35%，蛋白質(zhì)的28%，在中國(guó)，稻米占全部食物熱量的70%蛋白質(zhì)的65%[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人民對(duì)稻米品質(zhì)，特別是營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改善有了更加迫切的需求。因此，協(xié)調(diào)稻米的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)直接關(guān)系著我國(guó)人民的飲食健康。稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)直接關(guān)系我國(guó)人民的身體健康。胚乳是人們食用的最主要部分，由眾多薄壁細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞內(nèi)含有大量復(fù)合狀球形淀粉粒，直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量與分子量是決定稻米食味品質(zhì)優(yōu)劣的重要因素。稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)主要是指蛋白質(zhì)的含量。蛋白質(zhì)以蛋白體的形態(tài)貯藏于細(xì)胞中。稻米蛋白體主要由谷蛋白（glutelin）、球蛋白（globulin）、白蛋白（albumin）和醇溶蛋白（prolamine）組成，分別約占蛋白質(zhì)含量的80%、10%、5%、3%，其中水稻前三種蛋白中賴氨酸含量均超過(guò)3.5%，居禾谷類作物之首。分布于胚乳的蛋白以谷蛋白和醇溶蛋白為主，而球蛋白和白蛋白主要分布于糊粉層等組織，多為活性酶分子[2]。

一、材料與方法

（一）試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015年5月到10月在貴州師范學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行，4月30開(kāi)始播種，6月2號(hào)移栽，本實(shí)驗(yàn)采用盆栽實(shí)驗(yàn) ，實(shí)驗(yàn)水稻品種為中優(yōu)158 中優(yōu)608 中優(yōu)838 三種晚熟水稻品種。

樣品采集：9月8號(hào)開(kāi)始采集， 每隔一個(gè)星期采一次標(biāo)好記號(hào)一共采五次樣裝入封口塑料袋 放在冰箱里低溫冷藏。待取樣完畢后進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)定各種酶活性和蛋白質(zhì)含量，三次重復(fù)。測(cè)定各種酶活性和蛋白質(zhì)含量時(shí)，都盡量選取各穗頂部強(qiáng)勢(shì)籽粒。

（二）試驗(yàn)方法

1、氨酰胺合成酶（GS）活性的測(cè)定

將新鮮水稻籽粒去殼混勻，稱取1g左右放入研缽，加3mL提取緩沖液（稱取1.5295gTris，0.1245gMgSO4·7H2O，0.1543gDTT和34.25g蔗糖，去離子水溶解后用0.05mol/LHCL調(diào)至pH8.0，最后定容至250mL ），置于冰浴上研磨至勻漿，得到的勻漿在冷凍離心機(jī)里離心20min，上清液為粗酶液供測(cè)谷氨酰胺合成酶酶活度。

取1.6mL反應(yīng)混合液B（反應(yīng)混合液A的成分再加入0.8mol/L鹽酸羥胺，pH7.4）1.6mL，加入粗酶液0.7mL和0.7mLATPA溶液，混勻后再 37℃下反應(yīng)30 min后，加入顯色劑1mL，搖勻放置片刻后再離心10min，取上清液測(cè)定A540。以加入1.6mL反應(yīng)混合液A（稱取3.0590gTris，4.9795gMgSO4·7H2O，0.8628g谷氨酸鈉鹽，0.6057g半胱氨酸，0.1920gEGTA，去離子水溶解后，用0.1mol/L HCL調(diào)至pH7.4，定容至250mL）的為對(duì)照。

2、可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定

取粗酶液0.5mL，用蒸餾水定容至100mL，取2mL用考馬斯亮藍(lán)G-250測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)，參照李合生（2004）的方法，吸取樣品提取液1mL放入具塞試管中，加入3mL考馬斯亮藍(lán)G250溶液，混勻測(cè)OD595。并用牛血清白蛋白作標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線可計(jì)算可溶蛋白含量。

3、全氮含量的測(cè)定

采用凱氏定氮法測(cè)定大米中蛋白質(zhì)的含量。具體如下：

1-消化過(guò)程：稱取樣 0.1000g，加5ml濃硫酸立即搖勻。將試管加蓋漏斗，置于消煮爐上加熱，碳化至泡沫消失。升高溫度，保持溫沸待溶液消化至澄清且藍(lán)綠后，繼續(xù)加熱20min取出，冷卻并定容于 100ml容量瓶中。

2-蒸餾過(guò)程：首先蒸餾裝置檢查，將盛有 5ml 硼酸溶液混合指示劑的三角瓶放在冷凝管下。向凱氏燒瓶?jī)?nèi)加入定容后的消煮液10ml，再加入 40%氫氧化鈉溶液20ml。立即把凱氏燒瓶和蒸餾裝置連接起來(lái)，打開(kāi)冷凝水，搖勻，加熱，開(kāi)始并蒸餾。收集50ml 餾出物，餾出液用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定，至溶液呈磚紅色為止。按上述步驟做空白實(shí)驗(yàn)。

二、結(jié)果與分析

（一）谷氨酰胺合成酶（GS）活性比較

中優(yōu)158和中優(yōu)608在灌漿結(jié)實(shí)期籽粒GS活度先上升，然后下降再上升，中優(yōu)838在灌漿結(jié)實(shí)期籽粒GS活度一直下降，在35d時(shí)有小幅度上升。中優(yōu)158在灌漿結(jié)實(shí)期14dGS活度有一個(gè)峰值，說(shuō)明這個(gè)時(shí)期內(nèi)水稻籽粒內(nèi)氮代謝能力強(qiáng)，有利于糖、脂肪、氨基酸之間的相互轉(zhuǎn)化。灌漿期內(nèi)7d中優(yōu)158、中優(yōu)838之間GS活度無(wú)顯著差異，14d中優(yōu)608與中優(yōu)158有顯著性差異，而且中優(yōu)608籽粒中GS活度分別比中優(yōu)158、中優(yōu)838低45%、27%。在灌漿結(jié)實(shí)期21d中優(yōu)158與中優(yōu)608之間差異顯著，三個(gè)品種之間存在差異。28d、35d中優(yōu)608和中優(yōu)838之間無(wú)顯著差異，在35d時(shí)，中優(yōu)158比中優(yōu)608和中優(yōu)838高35%，差異顯著。三個(gè)品種GS活性總體表現(xiàn)出前期高后期低，中優(yōu)158在灌漿期14d達(dá)到一個(gè)很高的峰值，分別比中優(yōu)608、中優(yōu)838高82%、42%，達(dá)顯著水平，此時(shí)GS活性最強(qiáng)，氮代謝能力強(qiáng)有利于必需氨基酸含量的提高以及蛋白質(zhì)的形成。

（二）硝酸還原酶（NR）活性比較

水稻中優(yōu)608和中優(yōu)838在灌漿期內(nèi)籽粒的NR活度先上升后下降再上升；中優(yōu)158在灌漿期內(nèi)籽粒的NR活度先上升后下降，在21d時(shí)達(dá)到最大值。在14d時(shí)中優(yōu)608的NR活性比中優(yōu)158和中優(yōu)838的都高，中優(yōu)838的NR活性比中優(yōu)158的高，說(shuō)明此期間中優(yōu)608的氮代謝能力比中優(yōu)158和中優(yōu)838的強(qiáng)，中優(yōu)838比中優(yōu)158的旺盛。在21d時(shí)，中優(yōu)158的NR活性出現(xiàn)峰值，比中優(yōu)608高12%，比中優(yōu)838高19%。在28d時(shí)，中優(yōu)158與中優(yōu)838之間差異顯著，中優(yōu)158比中優(yōu)608和中優(yōu)838高28%，37%，說(shuō)明此時(shí)中優(yōu)158的氮代謝比中優(yōu)608和中優(yōu)838的旺盛。整體上看，中優(yōu)158的NR活性比中優(yōu)608和中優(yōu)838的高，說(shuō)明中優(yōu)158的氮代謝能力比中優(yōu)608和中優(yōu)838的強(qiáng)。

（三）谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）活性比較

中優(yōu)158不同時(shí)期籽粒GOT活度變化為開(kāi)始是小幅度下降然后上升，中優(yōu)608先下降后上升再下降，中優(yōu)838先下降后上升，并且籽粒在灌漿期21d下降的幅度較大，總體上看中優(yōu)158各個(gè)時(shí)期籽粒內(nèi)GOT活度都比中優(yōu)608、中優(yōu)838高，有利于糖、脂肪、蛋白質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化，氮代謝旺盛，有利于蛋白質(zhì)的合成。籽粒灌漿期7d、14d三個(gè)品種間GOT活性差異不顯著，籽粒灌漿期21d三個(gè)品種間存在顯著差異，中優(yōu)158GOT活性最高，比中優(yōu)608、838分別高26%、70%，中優(yōu)608GOT活性比中優(yōu)838高34%，籽粒灌漿期28d中優(yōu)158與中優(yōu)608之間無(wú)顯著性差異，中優(yōu)838GOT活性最低，比中優(yōu)158、中優(yōu)608低34%，籽粒灌漿期35d中優(yōu)158GOT活性最高，分別比中優(yōu)608、中優(yōu)838高32%、70%，說(shuō)明后期中優(yōu)158水稻籽粒儲(chǔ)存氮代謝產(chǎn)物能力比中優(yōu)608、中優(yōu)838 強(qiáng)，有利于籽粒必需氨基酸含量的提高以及蛋白質(zhì)的形成。

（四）不同水稻品種可溶性蛋白質(zhì)含量差異

中優(yōu)158和中優(yōu)608在灌漿結(jié)實(shí)期籽粒可溶蛋白質(zhì)含量先上升，然后下降再上升，中優(yōu)838在灌漿結(jié)實(shí)期籽粒可溶蛋白一直下降，在35d時(shí)有小幅度上升。中優(yōu)158在灌漿結(jié)實(shí)期14d可溶蛋白含量有一個(gè)峰值，說(shuō)明這個(gè)時(shí)期內(nèi)水稻籽粒內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量較高，氮代謝能力強(qiáng)，到28d急劇下降氮代謝減弱，蛋白質(zhì)合成受到阻礙，到35d后可溶蛋白質(zhì)含量有所回升，中優(yōu)158總體時(shí)期都比中優(yōu)608和838的蛋白質(zhì)含量高。灌漿期內(nèi)7d中優(yōu)158、中優(yōu)838之間可溶蛋白含量無(wú)顯著差異，14d中優(yōu)608與中優(yōu)158有顯著性差異。在灌漿結(jié)實(shí)期21d中優(yōu)608和838與中優(yōu)158之間差異顯著，中優(yōu)608和838蛋白質(zhì)含量分別比中優(yōu)158低3.33、2.07。28d、35d中優(yōu)608和中優(yōu)838之間無(wú)顯著差異，在35d時(shí)，中優(yōu)158比中優(yōu)608和中優(yōu)838高0.66，差異顯著。三個(gè)品種可溶蛋白含量總體表現(xiàn)出前期高后期低，中優(yōu)158在灌漿期14d達(dá)到一個(gè)很高的峰值，分別比中優(yōu)608、中優(yōu)838高2.08、0.72，達(dá)顯著水平，此時(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量高，氮代謝能力強(qiáng)，有利于必需氨基酸含量的提高以及可溶蛋白質(zhì)的積累。

（五）不同水稻品種籽粒全氮含量差異

三種水稻籽粒中全氮含量最高的是中優(yōu)158，其次是中優(yōu)838，最后是中優(yōu)608，從多重比較來(lái)看中優(yōu)608、中優(yōu)158、中優(yōu)838之間顯著性不明顯，這三個(gè)水稻品種籽粒的全氮含量并無(wú)很大差異，從具體數(shù)值上看，中優(yōu)158全氮含量比中優(yōu)608、中優(yōu)838高，說(shuō)明中優(yōu)158在生殖生長(zhǎng)后期，植株氮代謝產(chǎn)物向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)，儲(chǔ)存氮代謝產(chǎn)物能力強(qiáng)，有利于蛋白質(zhì)的形成。

三、結(jié)論

對(duì)中優(yōu)608、中優(yōu)158、中優(yōu)838三個(gè)生育期相近的水稻品種的可溶蛋白質(zhì)、全氮、硝酸還原酶谷、谷氨酰胺合成酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶的測(cè)定分析總結(jié)如下：中優(yōu)158籽粒中硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性高，可溶蛋白質(zhì)、全氮含量相比中優(yōu)608和中優(yōu)838較高，說(shuō)明中優(yōu)158在生育期內(nèi)對(duì)氮的同化能力強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)器官中氮的儲(chǔ)存量大。水稻的氮素同化，齊穗后營(yíng)養(yǎng)器官中蛋白貯存物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)運(yùn)的最終結(jié)果是稻穗中蛋白物質(zhì)的合成與積累.籽粒蛋白質(zhì)含量高的品種比蛋白質(zhì)含量低的品種具有更強(qiáng)的氮代謝關(guān)鍵酶活性。

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