不同水稻品種籽粒蛋白質含量及氮代謝性關鍵酶活性比較

盧黨

摘 要：本文以三個生育期相近的水稻品種中優158，中優608，中優838為材料，通過盆栽實驗，研究不同水稻品種籽粒中蛋白質含量和氮代謝關鍵酶活性的差異。結果表明：三種品種全氮含量差異不顯著，中優158全氮含量最高，中優608最低；中優158和中優608可溶蛋白質含量變化趨勢先上升然后下降再上升，而中優838可溶蛋白含量總體一直下降；三水稻品種的GS、GOT和GPT活性變化趨勢基本一致，表現為前期高后期低，但NR的變化趨勢不太一樣。總體來看，不同時期中優158的四種關鍵酶活性都較高，可溶蛋白質、全氮含量也相對較高。綜上得出三個品種中中優158氮代謝強盛，存儲氮代謝產物能力強，有利于蛋白質的形成。

關鍵詞：水稻；氮代謝；籽粒蛋白質

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者占世界的90%。稻米是人類能量和蛋白質的重要來源，在亞洲，稻米占全部食物熱量的35%，蛋白質的28%，在中國，稻米占全部食物熱量的70%蛋白質的65%[1]。隨著我國經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，人民對稻米品質，特別是營養品質的改善有了更加迫切的需求。因此，協調稻米的優質生產直接關系著我國人民的飲食健康。稻米的營養品質直接關系我國人民的身體健康。胚乳是人們食用的最主要部分，由眾多薄壁細胞構成，細胞內含有大量復合狀球形淀粉粒，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優劣的重要因素。稻米的營養品質主要是指蛋白質的含量。蛋白質以蛋白體的形態貯藏于細胞中。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）試驗材料

試驗于2015年5月到10月在貴州師范學院實驗樓進行，4月30開始播種，6月2號移栽，本實驗采用盆栽實驗 ，實驗水稻品種為中優158 中優608 中優838 三種晚熟水稻品種。

樣品采集：9月8號開始采集， 每隔一個星期采一次標好記號一共采五次樣裝入封口塑料袋 放在冰箱里低溫冷藏。待取樣完畢后進行統一測定各種酶活性和蛋白質含量，三次重復。測定各種酶活性和蛋白質含量時，都盡量選取各穗頂部強勢籽粒。

（二）試驗方法

1、氨酰胺合成酶（GS）活性的測定

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里離心20min，上清液為粗酶液供測谷氨酰胺合成酶酶活度。

取1.6mL反應混合液B（反應混合液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，取上清液測定A540。以加入1.6mL反應混合液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調至pH7.4，定容至250mL）的為對照。

2、可溶性蛋白質含量測定

取粗酶液0.5mL，用蒸餾水定容至100mL，取2mL用考馬斯亮藍G-250測定可溶性蛋白質，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G250溶液，混勻測OD595。并用牛血清白蛋白作標準曲線，根據標準曲線可計算可溶蛋白含量。

3、全氮含量的測定

采用凱氏定氮法測定大米中蛋白質的含量。具體如下：

1-消化過程：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綠后，繼續加熱20min取出，冷卻并定容于 100ml容量瓶中。

2-蒸餾過程：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。向凱氏燒瓶內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，打開冷凝水，搖勻，加熱，開始并蒸餾。收集50ml 餾出物，餾出液用鹽酸標準滴定，至溶液呈磚紅色為止。按上述步驟做空白實驗。

二、結果與分析

（一）谷氨酰胺合成酶（GS）活性比較

中優158和中優608在灌漿結實期籽粒GS活度先上升，然后下降再上升，中優838在灌漿結實期籽粒GS活度一直下降，在35d時有小幅度上升。中優158在灌漿結實期14dGS活度有一個峰值，說明這個時期內水稻籽粒內氮代謝能力強，有利于糖、脂肪、氨基酸之間的相互轉化。灌漿期內7d中優158、中優838之間GS活度無顯著差異，14d中優608與中優158有顯著性差異，而且中優608籽粒中GS活度分別比中優158、中優838低45%、27%。在灌漿結實期21d中優158與中優608之間差異顯著，三個品種之間存在差異。28d、35d中優608和中優838之間無顯著差異，在35d時，中優158比中優608和中優838高35%，差異顯著。三個品種GS活性總體表現出前期高后期低，中優158在灌漿期14d達到一個很高的峰值，分別比中優608、中優838高82%、42%，達顯著水平，此時GS活性最強，氮代謝能力強有利于必需氨基酸含量的提高以及蛋白質的形成。

（二）硝酸還原酶（NR）活性比較

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

（三）谷草轉氨酶（GOT）活性比較

中優158不同時期籽粒GOT活度變化為開始是小幅度下降然后上升，中優608先下降后上升再下降，中優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158各個時期籽粒內GOT活度都比中優608、中優838高，有利于糖、脂肪、蛋白質的相互轉化，氮代謝旺盛，有利于蛋白質的合成。籽粒灌漿期7d、14d三個品種間GOT活性差異不顯著，籽粒灌漿期21d三個品種間存在顯著差異，中優158GOT活性最高，比中優608、838分別高26%、70%，中優608GOT活性比中優838高34%，籽粒灌漿期28d中優158與中優608之間無顯著性差異，中優838GOT活性最低，比中優158、中優608低34%，籽粒灌漿期35d中優158GOT活性最高，分別比中優608、中優838高32%、70%，說明后期中優158水稻籽粒儲存氮代謝產物能力比中優608、中優838 強，有利于籽粒必需氨基酸含量的提高以及蛋白質的形成。

（四）不同水稻品種可溶性蛋白質含量差異

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

（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158，其次是中優838，最后是中優608，從多重比較來看中優608、中優158、中優838之間顯著性不明顯，這三個水稻品種籽粒的全氮含量并無很大差異，從具體數值上看，中優158全氮含量比中優608、中優838高，說明中優158在生殖生長后期，植株氮代謝產物向籽粒中轉運能力強，儲存氮代謝產物能力強，有利于蛋白質的形成。

三、結論

對中優608、中優158、中優838三個生育期相近的水稻品種的可溶蛋白質、全氮、硝酸還原酶谷、谷氨酰胺合成酶、谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶的測定分析總結如下：中優158籽粒中硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶活性高，可溶蛋白質、全氮含量相比中優608和中優838較高，說明中優158在生育期內對氮的同化能力強，營養器官中氮的儲存量大。水稻的氮素同化，齊穗后營養器官中蛋白貯存物質的分解與轉運的最終結果是稻穗中蛋白物質的合成與積累.籽粒蛋白質含量高的品種比蛋白質含量低的品種具有更強的氮代謝關鍵酶活性。

參考文獻：

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