不同水稻品种籽粒蛋白质含量及氮代谢性关键酶活性比较

卢党

摘 要：本文以三个生育期相近的水稻品种中优158，中优608，中优838为材料，通过盆栽实验，研究不同水稻品种籽粒中蛋白质含量和氮代谢关键酶活性的差异。结果表明：三种品种全氮含量差异不显著，中优158全氮含量最高，中优608最低；中优158和中优608可溶蛋白质含量变化趋势先上升然后下降再上升，而中优838可溶蛋白含量总体一直下降；三水稻品种的GS、GOT和GPT活性变化趋势基本一致，表现为前期高后期低，但NR的变化趋势不太一样。总体来看，不同时期中优158的四种关键酶活性都较高，可溶蛋白质、全氮含量也相对较高。综上得出三个品种中中优158氮代谢强盛，存储氮代谢产物能力强，有利于蛋白质的形成。

关键词：水稻；氮代谢；籽粒蛋白质

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全世界大约有1/3的人口以水稻为食，其中亚洲水稻种植者和消费者占世界的90%。稻米是人类能量和蛋白质的重要来源，在亚洲，稻米占全部食物热量的35%，蛋白质的28%，在中国，稻米占全部食物热量的70%蛋白质的65%[1]。随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，人民对稻米品质，特别是营养品质的改善有了更加迫切的需求。因此，协调稻米的优质生产直接关系着我国人民的饮食健康。稻米的营养品质直接关系我国人民的身体健康。胚乳是人们食用的最主要部分，由众多薄壁细胞构成，细胞内含有大量复合状球形淀粉粒，直链淀粉和支链淀粉的含量与分子量是决定稻米食味品质优劣的重要因素。稻米的营养品质主要是指蛋白质的含量。蛋白质以蛋白体的形态贮藏于细胞中。稻米蛋白体主要由谷蛋白（glutelin）、球蛋白（globulin）、白蛋白（albumin）和醇溶蛋白（prolamine）组成，分别约占蛋白质含量的80%、10%、5%、3%，其中水稻前三种蛋白中赖氨酸含量均超过3.5%，居禾谷类作物之首。分布于胚乳的蛋白以谷蛋白和醇溶蛋白为主，而球蛋白和白蛋白主要分布于糊粉层等组织，多为活性酶分子[2]。

一、材料与方法

（一）试验材料

试验于2015年5月到10月在贵州师范学院实验楼进行，4月30开始播种，6月2号移栽，本实验采用盆栽实验 ，实验水稻品种为中优158 中优608 中优838 三种晚熟水稻品种。

样品采集：9月8号开始采集， 每隔一个星期采一次标好记号一共采五次样装入封口塑料袋 放在冰箱里低温冷藏。待取样完毕后进行统一测定各种酶活性和蛋白质含量，三次重复。测定各种酶活性和蛋白质含量时，都尽量选取各穗顶部强势籽粒。

（二）试验方法

1、氨酰胺合成酶（GS）活性的测定

将新鲜水稻籽粒去壳混匀，称取1g左右放入研钵，加3mL提取缓冲液（称取1.5295gTris，0.1245gMgSO4·7H2O，0.1543gDTT和34.25g蔗糖，去离子水溶解后用0.05mol/LHCL调至pH8.0，最后定容至250mL ），置于冰浴上研磨至匀浆，得到的匀浆在冷冻离心机里离心20min，上清液为粗酶液供测谷氨酰胺合成酶酶活度。

取1.6mL反应混合液B（反应混合液A的成分再加入0.8mol/L盐酸羟胺，pH7.4）1.6mL，加入粗酶液0.7mL和0.7mLATPA溶液，混匀后再 37℃下反应30 min后，加入显色剂1mL，摇匀放置片刻后再离心10min，取上清液测定A540。以加入1.6mL反应混合液A（称取3.0590gTris，4.9795gMgSO4·7H2O，0.8628g谷氨酸钠盐，0.6057g半胱氨酸，0.1920gEGTA，去离子水溶解后，用0.1mol/L HCL调至pH7.4，定容至250mL）的为对照。

2、可溶性蛋白质含量测定

取粗酶液0.5mL，用蒸馏水定容至100mL，取2mL用考马斯亮蓝G-250测定可溶性蛋白质，参照李合生（2004）的方法，吸取样品提取液1mL放入具塞试管中，加入3mL考马斯亮蓝G250溶液，混匀测OD595。并用牛血清白蛋白作标准曲线，根据标准曲线可计算可溶蛋白含量。

3、全氮含量的测定

采用凯氏定氮法测定大米中蛋白质的含量。具体如下：

1-消化过程：称取样 0.1000g，加5ml浓硫酸立即摇匀。将试管加盖漏斗，置于消煮炉上加热，碳化至泡沫消失。升高温度，保持温沸待溶液消化至澄清且蓝绿后，继续加热20min取出，冷却并定容于 100ml容量瓶中。

2-蒸馏过程：首先蒸馏装置检查，将盛有 5ml 硼酸溶液混合指示剂的三角瓶放在冷凝管下。向凯氏烧瓶内加入定容后的消煮液10ml，再加入 40%氢氧化钠溶液20ml。立即把凯氏烧瓶和蒸馏装置连接起来，打开冷凝水，摇匀，加热，开始并蒸馏。收集50ml 馏出物，馏出液用盐酸标准滴定，至溶液呈砖红色为止。按上述步骤做空白实验。

二、结果与分析

（一）谷氨酰胺合成酶（GS）活性比较

中优158和中优608在灌漿结实期籽粒GS活度先上升，然后下降再上升，中优838在灌浆结实期籽粒GS活度一直下降，在35d时有小幅度上升。中优158在灌浆结实期14dGS活度有一个峰值，说明这个时期内水稻籽粒内氮代谢能力强，有利于糖、脂肪、氨基酸之间的相互转化。灌浆期内7d中优158、中优838之间GS活度无显著差异，14d中优608与中优158有显著性差异，而且中优608籽粒中GS活度分别比中优158、中优838低45%、27%。在灌浆结实期21d中优158与中优608之间差异显著，三个品种之间存在差异。28d、35d中优608和中优838之间无显著差异，在35d时，中优158比中优608和中优838高35%，差异显著。三个品种GS活性总体表现出前期高后期低，中优158在灌浆期14d达到一个很高的峰值，分别比中优608、中优838高82%、42%，达显著水平，此时GS活性最强，氮代谢能力强有利于必需氨基酸含量的提高以及蛋白质的形成。

（二）硝酸还原酶（NR）活性比较

水稻中优608和中优838在灌浆期内籽粒的NR活度先上升后下降再上升；中优158在灌浆期内籽粒的NR活度先上升后下降，在21d时达到最大值。在14d时中优608的NR活性比中优158和中优838的都高，中优838的NR活性比中优158的高，说明此期间中优608的氮代谢能力比中优158和中优838的强，中优838比中优158的旺盛。在21d时，中优158的NR活性出现峰值，比中优608高12%，比中优838高19%。在28d时，中优158与中优838之间差异显著，中优158比中优608和中优838高28%，37%，说明此时中优158的氮代谢比中优608和中优838的旺盛。整体上看，中优158的NR活性比中优608和中优838的高，说明中优158的氮代谢能力比中优608和中优838的强。

（三）谷草转氨酶（GOT）活性比较

中优158不同时期籽粒GOT活度变化为开始是小幅度下降然后上升，中优608先下降后上升再下降，中优838先下降后上升，并且籽粒在灌浆期21d下降的幅度较大，总体上看中优158各个时期籽粒内GOT活度都比中优608、中优838高，有利于糖、脂肪、蛋白质的相互转化，氮代谢旺盛，有利于蛋白质的合成。籽粒灌浆期7d、14d三个品种间GOT活性差异不显著，籽粒灌浆期21d三个品种间存在显著差异，中优158GOT活性最高，比中优608、838分别高26%、70%，中优608GOT活性比中优838高34%，籽粒灌浆期28d中优158与中优608之间无显著性差异，中优838GOT活性最低，比中优158、中优608低34%，籽粒灌浆期35d中优158GOT活性最高，分别比中优608、中优838高32%、70%，说明后期中优158水稻籽粒储存氮代谢产物能力比中优608、中优838 强，有利于籽粒必需氨基酸含量的提高以及蛋白质的形成。

（四）不同水稻品种可溶性蛋白质含量差异

中优158和中优608在灌浆结实期籽粒可溶蛋白质含量先上升，然后下降再上升，中优838在灌浆结实期籽粒可溶蛋白一直下降，在35d时有小幅度上升。中优158在灌浆结实期14d可溶蛋白含量有一个峰值，说明这个时期内水稻籽粒内可溶性蛋白质含量较高，氮代谢能力强，到28d急剧下降氮代谢减弱，蛋白质合成受到阻碍，到35d后可溶蛋白质含量有所回升，中优158总体时期都比中优608和838的蛋白质含量高。灌浆期内7d中优158、中优838之间可溶蛋白含量无显著差异，14d中优608与中优158有显著性差异。在灌浆结实期21d中优608和838与中优158之间差异显著，中优608和838蛋白质含量分别比中优158低3.33、2.07。28d、35d中优608和中优838之间无显著差异，在35d时，中优158比中优608和中优838高0.66，差异显著。三个品种可溶蛋白含量总体表现出前期高后期低，中优158在灌浆期14d达到一个很高的峰值，分别比中优608、中优838高2.08、0.72，达显著水平，此时可溶性蛋白质含量高，氮代谢能力强，有利于必需氨基酸含量的提高以及可溶蛋白质的积累。

（五）不同水稻品种籽粒全氮含量差异

三种水稻籽粒中全氮含量最高的是中优158，其次是中优838，最后是中优608，从多重比较来看中优608、中优158、中优838之间显著性不明显，这三个水稻品种籽粒的全氮含量并无很大差异，从具体数值上看，中优158全氮含量比中优608、中优838高，说明中优158在生殖生长后期，植株氮代谢产物向籽粒中转运能力强，储存氮代谢产物能力强，有利于蛋白质的形成。

三、结论

对中优608、中優158、中优838三个生育期相近的水稻品种的可溶蛋白质、全氮、硝酸还原酶谷、谷氨酰胺合成酶、谷草转氨酶、谷丙转氨酶的测定分析总结如下：中优158籽粒中硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性高，可溶蛋白质、全氮含量相比中优608和中优838较高，说明中优158在生育期内对氮的同化能力强，营养器官中氮的储存量大。水稻的氮素同化，齐穗后营养器官中蛋白贮存物质的分解与转运的最终结果是稻穗中蛋白物质的合成与积累.籽粒蛋白质含量高的品种比蛋白质含量低的品种具有更强的氮代谢关键酶活性。

参考文献：

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