氮肥对水稻胚乳淀粉品质、相关酶活性及基因表达量的影响

孙涛 同拉嘎 赵书宇 王海微 韩云飞 张忠臣 金正勋



氮肥对水稻胚乳淀粉品质、相关酶活性及基因表达量的影响

孙涛 同拉嘎 赵书宇 王海微 韩云飞 张忠臣 金正勋*

(东北农业大学农学院, 哈尔滨 150030;*通讯联系人, E-mail: zxjin326@hotmail.com)

【目的】旨在为阐明灌浆成熟期氮素营养对水稻淀粉品质影响机理以及建立优质高产水稻栽培技术提供理论依据。【方法】选用4个籽粒直链淀粉含量差异显著的粳稻品种，通过盆栽试验研究氮素营养对稻米淀粉组分和蛋白质含量及稻米蛋白质水解对淀粉黏滞特性的影响，并分析氮素营养对灌浆过程中籽粒蔗糖合酶(SuSy)、蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖酸性转化酶(AI)活性及、、、基因转录表达量的影响。【结果】结果表明，籽粒支链淀粉含量对氮素营养很敏感，灌浆成熟期氮素营养能改变籽粒淀粉组分含量；施氮条件下，高直链淀粉含量品种蒸煮食味品质下降更加明显，去除稻米蛋白质可明显提高稻米黏滞特性，蛋白质对淀粉黏滞特性的影响很大；增加灌浆成熟期氮素营养能显著或极显著提高籽粒SuSy和AI活性，显著抑制籽粒SPS活性；灌浆成熟期氮素营养能改变灌浆不同时期籽粒、和基因转录表达量，以致灌浆过程中这些基因的转录表达量变化动态发生改变，但基因转录表达量不因氮素营养而发生改变；受氮素营养的影响，灌浆起始期籽粒基因表达量明显上调，而灌浆中后期明显下调；氮素营养明显抑制灌浆成熟期籽粒基因和灌浆中后期的基因转录表达，显著提高灌浆前期和中期的籽粒基因转录表达量；氮素营养能抑制灌浆起始期籽粒基因的转录表达，而提高灌浆中后期的基因转录表达。【结论】灌浆成熟期氮素营养除了通过蛋白质含量对淀粉品质产生影响外，还通过调控淀粉合成相关的酶活性和基因表达量等生理环节对淀粉含量和精细结构起作用，最终改变稻米黏滞特性和食味品质。

水稻；氮素营养；淀粉合成关键酶基因；转录表达量

氮素是水稻生长发育所必需的重要元素，对水稻产量和品质影响很大。淀粉和蛋白质是水稻籽粒中最重要的组分。大量研究证实，蛋白质和直链淀粉是影响稻米蒸煮食味品质的两个最重要的内在因素[1-4]，而稻米主要以米饭形式被消费，因此，稻米蒸煮食味品质是在众多品质性状中最重要的评价指标。籽粒成熟过程中淀粉和蛋白合成途径同步进行，两者既对立又统一，相互依赖又竞争[5]。对于施氮肥对淀粉品质的影响，普遍认为施氮肥直接增加籽粒蛋白质含量，进而对淀粉黏滞特性起负向作用，降低稻米蒸煮食味品质。氮素营养也影响淀粉组分及含量[6,7]，随着施氮量的增加稻米直链淀粉含量逐渐增加[8]；然而也有研究表明结实期施氮对直链淀粉含量影响不明显[9]，增施氮肥能降低直链淀粉含量[10]等。

淀粉积累为一系列复杂酶促反应过程。水稻通过光合作用在叶绿体中形成淀粉，然后被分解形成磷酸丙酮，在蔗糖磷酸合酶(sucrose phosphate synthase, SPS)、蔗糖合酶(sucrose synthase, SuSy)和蔗糖酸性转化酶(acid invertase, AI)的作用下从叶绿体运输到基质中形成蔗糖，以蔗糖的形式运输至 “库”器官，为淀粉合成供给物质基础。进入籽粒细胞液中的蔗糖通过糖酵解形成ADPG，接着在结合型颗粒淀粉酶(granule-bound starch synthase,)作用下形成直链淀粉，在淀粉合酶(soluble starch synthase,)、淀粉分支酶(starch branching enzyme,)和淀粉脱分支酶(starch debranching enzyme,)等共同作用下生成支链淀粉。已有研究结果表明[11,12]，氮素营养能调控和基因表达量和酶活性，并改变直链淀粉和支链淀粉组成。

鉴于氮素营养对水稻产量和品质及碳氮代谢起重要的调控作用以及氮肥对品质影响的认识，我们在前期研究基础上选用水稻籽粒直链淀粉含量有显著差异的粳稻品种，通过盆栽试验研究灌浆成熟期氮素营养对稻米蛋白质和淀粉组分含量及籽粒蔗糖代谢关键酶活性和和基因表达量、蛋白质与淀粉品质关系的影响，旨在为阐明灌浆成熟期氮素营养对水稻淀粉品质影响的分子调控机理和建立优质高产水稻栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 盆栽试验及取样方法

选取籽粒直链淀粉含量有显著差异的粳稻品种东农423(直链淀粉含量16.49%)和藤系180 (8.81%)以及从这两个亲本配制的组合中连续定向选择培育的籽粒直链淀粉含量超亲变异的两个稳定子代东农1706(19.31%)和东农1712(9.77%)作为供试材料。于2015年和2016年在东北农业大学校内进行盆栽试验，盆长100 cm，宽40 cm，高40 cm。4月1日至15日根据供试材料的生育期进行分期播种，以使抽穗期尽量一致。大钵体盘育苗，每孔播催芽籽2粒，大棚旱育秧管理，5月13日至20日选择长势一致的秧苗等距离插秧，每个供试品种插6盆，每盆插8穴，每穴插2棵，待缓苗后每穴留1棵苗，正常水分管理。

全生育期总施氮量(尿素，折合纯氮)7 kg/667 m2，并以盆的表面积换算得出每盆的施肥量。在此总施氮量基础上，设齐穗期增施氮肥(20%纯氮)处理和不施氮对照两个水平，3次重复，氮、磷、钾肥(分别折合成N、P2O5、K2O)比例为1∶0.5∶1。氮肥为尿素，磷肥为磷酸二铵，钾肥为硫酸钾。施肥方法是全部磷肥和50%的钾肥以及总氮肥量的50%用作基肥，于插秧前施入，施肥后充分搅拌0－20 cm土层。总氮肥量的20%作分蘖肥施用，总氮肥量的30%和50%的钾肥作为穗肥施用。

在抽穗时，各处理选取生长整齐一致且同一天抽出叶鞘3 cm的稻穗挂牌标记。自抽穗后10、15、20、25、30 d分别取样，然后选取灌浆程度基本一致的穗中部约30粒籽粒，在低温条件下去壳去胚后存入冻存管中，存放于－80℃超低温冰柜里备用。

收获时各处理按盆混收脱粒，自然干燥3个月后磨糙米，经1.7 mm分级筛过筛后用全自动精米机磨精米，利用漩涡式粉碎机磨粉，供品质分析用。

表1 qRT-PCR目的基因引物

表2 灌浆成熟期氮素营养对水稻产量性状的影响

同列数据后大写字母表示差异极显著，小写字母表示差异显著。下同。

Within a column，values flanked by different capital letters and small letters are significantly different at 1% level and 5% level，respectively. The same as in tables below.

1.2 稻米理化特性测定及米粉蛋白质水解方法

采用凯氏定氮法测定米粉蛋白质含量，换算系数为5.95，按照中华人民共和国农业部部颁标准(NY/T 83−88)[13]测定米粉直链淀粉含量，采用硫酸-蒽铜法[14]测定米粉总淀粉含量。支链淀粉含量为总淀粉含量减去直链淀粉含量。

采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司的Super3型RVA(Rapid Visco Analyzer)快速测定仪，按照美国谷物化学协会规程的标准方法[15]测定供试样品米粉淀粉黏滞特性，用TCW(Thermal Cycle Windows)配套软件进行分析。

米粉蛋白质水解采用杨玉玲[16,17]等碱浸法进行，稍有改进。称取待测精米粉6 g，加入0.05 mol/L的NaOH溶液60 mL在室温下浸泡24 h，离心去掉上清液，再加0.1 mol/L的NaOH溶液至原体积并浸泡12 h，再加无水乙醇室温静止4 h吸水吸脂，离心后在50℃下烘干得到脱蛋白精米粉样品，作为蛋白质水解处理样品。同时称取米粉6 g，加入蒸馏水60 mL，过程同水解处理一致。

1.3 籽粒蔗糖代谢相关酶活性及基因转录表达量测定方法

参照金正勋等[18]方法测定蔗糖磷酸合酶(SPS)、酸性蔗糖转化酶(AI)及蔗糖合酶(SuSy)活性。

取－80℃冰箱中保存的籽粒，采用Trizol法提取总RNA，加入去核糖核酸酶DNaseⅠ消除基因组DNA污染，采用反转录试剂盒(NOVA，购自江苏愚公生命科技有限公司)合成cDNA。根据NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov)上公布的基因RNA序列，用Premier 5.0软件设计qRT-PC引物(表1)，在NCBI 网站上作BLAST比对，保证引物专一性。以cDNA为模板，为内参基因，参照SYBR®Green qPCR试剂盒进行qRT-PCR，每个样品重复3次。参照基因法[19]，计算目标基因相对表达量。采用SPSS 17.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 齐穗期施氮肥对水稻产量性状的影响

增施氮肥时期为穗数和每穗粒数已形成不变的齐穗期，因此施肥处理对该两个性状没有影响，而对千粒重和结实率影响较大(表2)。

增幅因品种而异，其中结实率增幅为0.34%~ 1.99%，千粒重增幅为2.17%~5.74%。说明增加灌浆成熟期氮素营养可显著提高稻谷的粒重和结实率，进而有利于提高稻谷产量和籽粒成熟。

2.2 齐穗期施氮肥对灌浆不同时期籽粒淀粉组分含量响应

由表3可见，齐穗期增施氮肥处理的各品种籽粒支链淀粉含量和总淀粉含量极显著增加，而直链淀粉含量则显著或极显著降低，变幅因品种而异，其中高直链淀粉含量品种东农423和东农1706受氮素营养的影响籽粒直链淀粉含量降幅小于支链淀粉含量，而低直链淀粉含量品种藤系180和东农1712受氮素营养的影响籽粒直链淀粉含量降幅大于支链淀粉，而且低直链淀粉含量品种的籽粒总淀粉含量增幅大于高直链淀粉含量品种。说明籽粒淀粉组分含量受灌浆成熟期氮素营养的影响较大，而且氮素营养对淀粉组分含量的影响因籽粒直链淀粉含量不同而异。

表3 灌浆不同时期处理间籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量应比较

DAF―抽穗后天数。同列数据后大写字母表示差异极显著，小写字母表示差异显著。下同。

DAF, Days after heading. Within a column, values flanked by different capital letters and small letters are significantly different at 1% level and 5% level, respectively. The same as in tables below.

2.3 蛋白质水解对稻米黏滞特性影响

增施氮肥最直接的影响是提高籽粒蛋白质含量，降低淀粉黏滞特性和食味品质。为了明确氮肥对淀粉黏滞特性的直接和间接影响，采用碱浸法水解供试材料米粉中的蛋白质，然后比较了淀粉黏滞特性，其结果列于表4。

由表4可见，与未施氮肥对照相比，齐穗期施氮肥极显著提高东农423、东农1706、藤系180的稻米蛋白质含量，而东农1712略有提高，其中高直链淀粉含量品种东农423和东农1706的增幅度达到1个百分点以上，说明增加灌浆成熟期氮素营养显著提高籽粒蛋白质含量，其增幅因品种而异。

就淀粉谱特性而言，齐穗期施氮肥，高直链淀粉含量品种东农423和东农1706的最高黏度、最低黏度、最终黏度及下降黏度值均极显著下降，而低直链淀粉含量品种藤系180和东农1712则与之相反，均极显著增加，说明高直链淀粉含量品种受氮肥的影响蒸煮食味品质变劣更加明显，灌浆成熟期氮素营养对稻米蒸煮食味品质的影响因直链淀粉含量不同而异。

与未水解蛋白质对照相比，水解处理后供试的4个品种无论是齐穗期施氮肥与否，米粉中的蛋白质含量都降低到2.48%~2.64%，最终供试材料间米粉蛋白质含量差异都甚小，供试品种的米粉蛋白质含量都在同一水平，说明米粉碱水处理后蛋白质水解效果很显著。与未水解对照相比，水解处理的米粉直链淀粉含量极显著增加，这可能与蛋白质水解后米粉量发生变化有关，并非绝对含量增加。

表4 蛋白质水解对稻米RVA谱特性的影响

同列数据后大写字母表示差异极显著，小写字母表示差异显著。下同。

Within a column, values flanked by different capital letters and small letters are significantly different at 1% level and 5% level, respectively. The same as in tables below.

水解处理与未水解对照相比，供试的4个品种无论是齐穗期施氮肥与否，米粉的最高黏度和崩解值均极显著增加，而黏滞峰消减值、最低黏度、最终黏度等均极显著降低，其中崩解值增幅和黏滞峰消减值降幅较大，增加或降低的平均值分别为91.90和－81.95，而且低直链淀粉含量品种变幅比高直链淀粉含量品种更大。说明去除稻米蛋白质可明显提高稻米的黏滞特性，降低稻米蛋白质含量能显著提高稻米蒸煮食味品质，同时淀粉组成对淀粉黏滞特性的影响也很大，降低稻米直链淀粉含量对提高淀粉黏滞特性具有重要作用。灌浆成熟期氮素营养一方面通过提高籽粒蛋白质含量直接影响黏滞特性，另一方面通过影响淀粉组分含量间接影响黏滞特性。

2.4 齐穗期施氮肥对灌浆不同时期籽粒蔗糖代谢相关酶活性影响

由表5可见，籽粒直链淀粉含量不同的品种间灌浆同一时期籽粒SuSy、SPS、AI 活性差异达到显著或极显著水平。在灌浆不同时期籽粒SuSy活性均极显著高于SPS和AI，后两者的酶活性在整个灌浆过程中一直处于较低水平，说明不同品种间籽粒SuSy、SPS、AI活性有显著的遗传差异，在灌浆过程中SuSy在籽粒中的活性很高。

与未施氮肥对照相比，齐穗期施氮肥显著或极显著提高灌浆不同时期籽粒SuSy和AI活性，提高幅度因品种和灌浆时期不同而异，其中SuSy活性提高幅度最高在抽穗后15~25 d，其中东农423在抽穗后20 d时提高幅度最大，增幅为18.60%，东农1706在15 d时增幅为74.73%，而藤系180和东农1712在抽穗后25 d时增幅最大，分别为64.79%和68.19%，AI 活性提高幅度达到一倍以上。

与未施氮肥对照相比，齐穗期施氮肥极显著降低灌浆前期高直链淀粉含量品种的SPS活性，东农423和东农1706在抽穗后10 d时降幅最大，分别为－74.85%和－73.02%，而低直链淀粉含量品种的SPS活性到灌浆中期极显著降低，藤系180和东农1712在抽穗后20 d时降幅最大，分别为－45.01%和－78.22%。

以上结果说明，在灌浆过程中籽粒SuSy、SPS和AI活性受施氮量的影响都很大，增加灌浆成熟期施氮量能显著或极显著提高籽粒SuSy和AI活性，而显著抑制籽粒SPS活性，三种酶的作用及其对外界因素的反应相互独立。

2.5 齐穗期施氮肥对灌浆不同时期籽粒淀粉合成关键酶基因表达量影响

由表6可见，灌浆不同时期籽粒、、、基因转录表达量供试的4个品种间差异均达显著或极显著水平，说明上述基因的转录表达量品种间有显著或极显著的遗传差异。

在籽粒灌浆过程中齐穗期未施氮肥处理的4个供试品种籽粒、、、基因转录表达量均呈单峰曲线变化，在抽穗后20 d表达量达到最高。但齐穗期施氮肥处理后上述4个基因的转录表达量变化动态发生改变，其中基因转录表达量仍然呈单峰曲线变化，抽穗后20 d表达量最高，而和基因转录表达量是抽穗后10 d最大，以后呈直线下降，基因是抽穗后10 d前转录表达量较低，但抽穗10 d后起表达量迅速升高，直至抽穗后30 d达到高峰。说明灌浆成熟期施氮量能改变灌浆不同时期籽粒、和基因转录表达量，以致灌浆过程中这些基因的转录表达量发生变化，但基因转录表达量变化动态不因施氮量而发生变化。

表5 灌浆不同时期处理间籽粒蔗糖合酶(SuSy)、蔗糖磷酸合酶(SPS)和蔗糖酸性转化酶(AI)活性比较

同列数据后大写字母表示差异极显著，小写字母表示差异显著。SuSy－蔗糖合酶；SPS－蔗糖磷酸合酶；AI－蔗糖酸性转化酶。下同。

Within a column, values flanked by different capital letters and small letters are significantly different at 1% level and 5% level, respectively. SuSy, Sucrose synthase; SPS, Sucrose phosphate synthase; AI, Acid invertase.

就灌浆不同时期基因转录表达量变化而言，抽穗后10 d时施氮肥处理的籽粒基因转录表达量极显著高于没施氮肥的对照，高出1.05~5.76倍，而抽穗后20 d和30 d的转录表达量却极显著低于对照，分别低17.7%~98.98%和69.83%~ 95.71%，说明受氮素营养的影响灌浆起始期籽粒基因表达量明显上调，而灌浆中后期明显下调，上、下调幅度因品种而异。

表6 灌浆不同时期籽粒OsGBSSⅠ、OsISAⅠ、OsSBEⅠ、OsSBEⅡ基因转录表达量比较

同列数据后大写字母表示差异极显著，小写字母表示差异显著。

Within a column, values flanked by different capital letters and small letters are significantly different at 1% level and 5% level, respectively.

与未施氮肥对照相比，施氮肥处理的籽粒基因转录表达量在整个灌浆过程中均极显著下降，但基因转录表达量变化因灌浆时期不同而异，抽穗至抽穗后20 d基因转录表达量普遍显著或极显著升高，而抽穗后30 d普遍显著或极显著下降，而东农1712在整个灌浆过程中均极显著升高。说明氮素营养明显抑制灌浆成熟期籽粒基因和灌浆中后期基因转录表达，显著提高灌浆前期和中期籽粒基因转录表达。

与未施氮肥对照相比，施氮处理籽粒基因转录表达量抽穗后10 d时除东农1706略高外，其他品种均极显著或略有降低，但抽穗后20 d和30 d时供试的4个品种均极显著或略有升高，说明氮素营养能抑制灌浆起始期籽粒基因的转录表达，而促进灌浆中后期的基因转录表达，抑制或提高的幅度因品种不同而异。

3 讨论

围绕着氮肥与稻米品质间的关系国内外学者做了大量研究，大多是从氮肥与稻米蛋白质含量和蒸煮食味性状或氮代谢关系进行研究[1-4,12,20]，近几年氮素营养与淀粉合成相关基因表达量关系方面也有一些报道[6,11,21]。已有研究结果表明，随着蛋白质含量的提高稻米蒸煮食味品质逐渐降低[4,22]，增施氮肥尤其是抽穗以后施氮肥显著提高籽粒蛋白质含量[23]，进而降低稻米黏滞性和食味品质，本研究也得到同样的结果与结论。在本研究中去除稻米蛋白质可显著提高稻米淀粉谱特性中的崩解值，显著降低黏滞峰消减值，大幅提高稻米黏滞特性，再次证明蛋白质含量高影响蒸煮食味品质。

然而，氮素营养作为水稻生长发育及产量和品质形成过程中不可缺少的大量元素，不仅对蛋白质合成相关的氮代谢有影响，而且对淀粉合成相关的碳代谢也有影响[1,7,11,12,18,22]。在本研究中受灌浆成熟期氮素营养的影响籽粒SuSy和AI活性及灌浆起始期的籽粒基因及灌浆前期和中期的籽粒和灌浆中后期的基因转录表达量显著或极显著升高，而籽粒SPS活性及灌浆中期、后期的籽粒基因和整个灌浆过程中的基因、灌浆中后期的基因和灌浆起始期籽粒基因转录表达显著受到抑制。、、、基因是参与胚乳直链淀粉和支链淀粉生物合成的关键酶基因，SuSy和AI、SPS酶是参与蔗糖代谢的关键酶。已有研究结果表明，GBSS主要控制着直链淀粉的合成[24-25]，是控制水稻胚乳中直链淀粉占总淀粉比值的关键酶[26]，GBSSⅠ是胚乳直链淀粉合成过程中的关键酶[27]，是参与合成直链淀粉的关键基因，其表达量直接影响直链淀粉含量,抑制该基因的表达量能降低籽粒直链淀粉含量[21]。SSS用于延伸α-1,4糖苷键连接的葡萄糖链，再由BEs形成分枝，最后由DBE去除不适分枝合成支链淀粉，SBEⅠ和SBEⅡ分别负责70%和30%的水稻胚乳支链淀粉合成[28,29]，其中SBEⅠ主要催化短链的形成，SBE3催化长链的形成[30-32]，突变体显示有些特定支链淀粉侧链的长度有变化[33]。异淀粉酶是直接参与支链淀粉合成的酶，是水稻籽粒中最重要的淀粉结构决定基因之一[34,35]，水稻花后高温会导致基因表达量显著上调[36],支链淀粉中的长B链数量减少和中长B链数量增加[37]。由此可知，参与淀粉生物合成的各关键酶或基因都担负着特殊的功能，每个基因的功能和表达量或酶活性的变化都会造成淀粉含量和精细结构的变化，进而影响淀粉品质。支链淀粉和直链淀粉的组分比例以及支链淀粉的精细结构是影响稻米蒸煮食味品质的重要内在决定因素。在本研究中蛋白质含量很相近的齐穗期施氮肥处理和对照处理米粉间淀粉黏滞特性仍然表现很大差异，也说明灌浆成熟期氮素营养除了通过蛋白质含量对淀粉品质起影响外，还通过调控淀粉合成相关的酶活性和基因表达量等途径对淀粉含量和精细结构起作用,最终改变稻米黏滞特性和食味品质。因此，如何调控灌浆成熟期氮素营养是今后优质水稻栽培所要解决的关键问题，而不是简单采取少施氮肥或抽穗后不施氮肥等控氮技术措施来达到优质的目的。穗肥相对比例不足则叶片早衰，籽粒灌浆时间缩短,整精米率和直链淀粉含量升高而蛋白质含量下降[38]。控氮措施因水稻生育后期缺少氮素营养而降低光合效率及早衰，稻谷成熟度和结实率低，导致既减产又降低稻米品质。保持灌浆成熟期的水稻植株氮浓度不仅能增加剑叶中RuBP羧化酶各亚基基因的转录表达量和表达持续时间[7]及RuBP羧化酶活性和光合产物量[6]，而且还能增强或减弱灌浆不同时期的籽粒、、、及SuSy、AI、SPS和ADPG，SSS和SBE等淀粉合成相关基因的表达量和酶活性，降低籽粒直链淀粉含量及提高支链淀粉含量和改变精细结构，进而改善淀粉的黏滞性，提高稻米的蒸煮食味品质。在本研究中，齐穗期施氮肥处理的东农423品种的崩解值大于对照，而黏滞峰消减值小于对照，千粒重和结实率均高于对照，说明通过灌浆成熟期氮素营养的合理管理可达到提高产量，又改善蒸煮食味品质的目的。因此，针对蛋白质和淀粉合成相关酶基因表达调控机理，采用精准合理地施用氮肥，以保证优质淀粉品质形成所需的灌浆成熟期氮素营养，进而协调优质与高产，最终达到既提高水稻产量，又改善稻米品质的目的。

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Effects of Nitrogen Fertilizer Application on Starch Quality, Activities and Gene Expression Levels of Related Enzymes in Rice Endosperm

SUN Tao, TONG Laga, ZHAO Shuyu, WANG Haiwei, HAN Yunfei, ZHANG Zhongchen, JIN Zhengxun*

(,,,;*Corresponding author,:)

【Objective】The research aims to lay a theoretical basis for clarifying the influencing mechanism of nitrogen fertilization during grain filling period on rice starch quality.【Method】Fourrice varieties with significant difference in amylose content in grains were selected. Pot experiments were conducted to study the effect of nitrogen application on the starch component and protein content in rice grains, and the protein hydrolysis of rice grains on starch viscosity properties, and to analyze the effect of nitrogen nutrition on the activity of sucrose synthase(SuSy), sucrose phosphate synthase(SPS) and acid invertase(AI) and the mRNA expression levels of,,andgenes of rice grains during grain filling period.【Results】The results showed that the grain amylopectin content was sensitive to nitrogen nutrition, and nitrogen nutrition during grain filling period changed the content of starch components in grains. The cooking and eating quality of high amylose content varieties degraded even more. The removal of rice protein could significantly improve the viscosity of rice, and the starch composition had a great influence on the viscosity properties of rice starch. Increasing nitrogen nutrition at grain filling stage significantly or highly significantly increased the activity of SuSy and AI in grains, and significantly inhibits the activity of SPS. The nitrogen nutrition at grain filling stage changed the mRNA expression level of,andof rice grains at different stages of grain filling, so that the change dynamics of the mRNA expression quantity of these genes changed during grain filling period except. Due to the influence of nitrogen nutrition, at the beginning of grain filling,expression level was upregulated significantly, but downregulated significantly in the middle and late stages of grain filling. Nitrogen fertilization could significantly inhibit the transcription expression quantity ofof grains at grain filling stage andof grains in the middle and late stages of grain filling, and could significantly improve the mRNA expression quantity ofof grains in the early and middle stages of grain filling. Nitrogen nutrition could inhibit the transcription expression quantity ofgene of grains at the beginning of grain filling, and improve the transcription expression quantity of genes in the middle and late stages of grain filling.【Conclusion】In addition to the effect of protein content on starch quality during grain filling and ripening, nitrogen nutrition also affected starch content and fine structure by regulating enzyme activities and gene expression related to starch synthesis. Ultimately, it changed the rice viscosity and taste quality.

rice; nitrogen nutrition; key enzyme genes involved in starch synthesis; transcription expression quantity

Q786; S143.1; S511.032

A

1001-7216(2018)05-0475-10

2018-01-29；

2018-04-23。

国家重点研发计划资助项目(2017YFD0300506-5); 国家科技支撑计划资助项目(2015BAD23B05-11);东北农业大学学科团队建设资助项目。

10.16819/j.1001-7216.2018.8013