施氮量对紫糯玉米籽粒花青素积累及其合成酶活性的影响

摘要：

[目的]研究施氮量对不同灌浆时期紫糯玉米晋糯20籽粒花青素积累及其相关合成酶的影响,为紫糯玉米科学施氮提供理论依据.[方法]以紫糯玉米晋糯20为研究材料,于2018-2019年在大田进行施氮0(N0)、120(N1)、240(N2)和360(N3)kg·hm-2处理,测定其不同授粉天数的籽粒中花青素积累量和含量以及苯丙氨酸氨解酶(PAL)、黄酮3-羟化酶(F3H)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)、花青素合成酶(ANS)和UDP半乳糖甘-类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶(UFGT)等5种花青素相关合成酶的活性.[结果]施氮会促进晋糯20籽粒中花青素的积累,其变化为N2≈N3>N1>N0.随着灌浆时间的推进,相同施氮量下单籽粒花青素积累量呈先上升后趋于稳定的变化,而籽粒花青素含量则呈先升高后降低的趋势,在授粉后20 d具有最大值.N1、N2、N3相较于N0,在不同灌浆时间,单籽粒花青素积累量年均增加幅度在10%～52%;而籽粒花青素含量年均提高幅度在4%～17%.施氮量、灌浆时间和单籽粒花青素积累量呈二次曲线关系,R2 均为0.97,确定授粉后31 d和施氮量为305 kg·hm-2 时,单籽粒花青素积累量达到最大值.相较于N0,随施氮量的增加,在授粉后15 d,PAL、F3H、ANS和UFGT的活性均先升高后下降,其提高幅度年均在0.1%～49%,而DFR活性对施氮反应不明显;在授粉后30 d,PAL、F3H和ANS的活性则逐渐降低,其降低幅度年均在3%～27%,DFR活性对施氮反应同样不明显,而UFGT的活性则呈现先升高后下降的变化,其变化幅度年均在-12%～10%.相关性分析结果显示,授粉后15～20 d的单籽粒花青素积累速率仅与PAL、ANS和UFGT的酶活性极显著相关,其R2均在0.50以上,而授粉后30～35 d的单籽粒花青素积累速率仅与PAL和DFR的活性显著相关,其R2分别为0.23和0.19.[结论]晋糯20籽粒中PAL、ANS和UFGT的活性对施氮的反应集中在灌浆早期,施氮促进PAL、ANS和UFGT的活性提升,从而促进其籽粒中花青素的合成,致使其籽粒中花青素积累量的增多和花青素含量的提高.以籽粒中花青素积累量的多少来看,施氮量为305 kg·hm-2时,晋糯20单籽粒花青素积累量达到最大值,最佳采收时期为授粉后31 d.

关键词：糯玉米、施氮量、花青素积累、酶活性

所属期刊栏目：43

分类号：S513(禾谷类作物)

资助基金：黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心自主研发项目;山西省自然科学基金;山西农业大学生物育种工程项目

在线出版日期：2023-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：42-51