全 文 ：Vol. 29 , No. 4
pp. 606～609 　July , 2003
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 29 卷 第 4 期
2003 年 7 月 　606～609 页
穗肥施用时期对水稻籽粒中胚乳蛋白积累的影响
丁艳锋　赵长华　王强盛　王绍华　黄丕生
(南京农业大学农业部作物生长调控重点开放实验室 ,江苏南京 210095)
摘 　要 　以武香粳 9 号为材料研究了不同穗肥施氮时期对水稻籽粒蛋白质积累的影响。结果表明 :穗肥的施用提高了
籽粒发育过程中单位干重蛋白质含量 ,以在倒 015 叶施用氮素穗肥影响最大 ;随施肥时期的延迟 ,稻米粗蛋白和谷蛋白
含量逐步上升 ,醇溶蛋白含量逐渐降低 ;倒 215 叶施氮减少了强、弱势粒中蛋白组分的分布和含量 ,倒 015 叶施氮与此相
反 ;胚乳蛋白组分在花后 15 d 到 25 d 甚至更晚的时间合成完全。Ξ
关键词 　水稻 ;穗肥施用时期 ;胚乳蛋白积累
中图分类号 : S511 　　　文献标识码 : A
Effect of Application Time of Panicle Fertilizer on Accumulation of Endosperm Pro2
tein in Rice Kernels
DING Yan2Feng 　ZHAO Chang2Hua 　WANG Qiang2Sheng 　WANG Shao2Hua 　HUANG Pi2Sheng
( Key Lab of Crop Growth Regulation , Ministry of Agriculture , Nanjing Agric Univ , Nanjing , Jiangsu 210095 , China)
Abstract 　　Effect of the timing of nitrogen application before heading on accumulation of endosperm protein in rice ker2
nels (Wuxiangjing No. 9) was studied in this paper. The results were as follows :Application of panicle fertilizer could in2
crease protein content per dry weight with the development of rice kernels ,especially application at leaf2age remains 0. 5.
The later the timing of panicle fertilizer application was ,the higher the crude protein content and glutelin content of rice en2
dosperm was and the lower the prolamin content of rice endosperm was. The protein patterns and the content were changed
in the endosperm of inferior grains and prior grains when the nitrogen was applied at leaf2age remains 2. 5. However ,the re2
sults of the application at leaf2age remains 0. 5 was opposite. All components of the endosperm proteins were entirely synthe2
sized from 15 to 25 days after anthesis or latter.
Key words 　　Rice ;Application time of panicle fertilization ;Endosperm protein
　　稻米蛋白质含量的高低是评价稻米营养品质的
重要指标之一。由于稻米蛋白质是一个既受遗传控
制同时又受环境因素影响较大的复杂品质指标 ,环
境变异系数可达 13 %[1 ,2 ] ,其中又以氮素的施用对
稻米蛋白质含量影响最大[3 ,4 ] 。Cagampang 等研究
了水稻种子蛋白组分在种子发育过程中的累积[5 ] ,
张斌等对水稻胚胎发育时期的特异性蛋白质作了全
面研究[6 ] ,但针对水稻籽粒形成过程中胚乳蛋白积
累的生理生化研究不多 ,特别是穗肥施用时期对其
影响的研究更为鲜见。本文利用单向 SDS2PAGE 不
连续电泳等方法 ,以水稻籽粒发育过程中强、弱势粒
等为材料分析了不同穗肥施氮时期对水稻胚乳蛋白
积累的影响。
1 　材料与方法
111 　材料和田间设计
　　供试材料武香粳 9 号。试验于 2000～2001 年
进行 ,土壤全氮 11067 g/ kg ,碱解氮 9615 mg/ kg ,速效
磷 3713 mg/ kg ,速效钾 8915 mg/ kg ,小区面积 9125
m
2
,各小区均有地膜包埂 ,单独灌排。氮肥施用尿
素 , (纯氮) 27 g/ m2 ,55 %作为基蘖肥 ,45 %作为穗肥
使用。氮肥、磷肥、钾肥配比为 N∶P∶K = 1∶015∶015 ,Ξ基金项目 :江苏省农业技术更新工程“水稻优质高效集约化生产技术体系”和江苏省“十五”科技攻关 (BE2001331)项目资助。
作者简介 :丁艳锋 (1966 - ) ,男 ,江苏兴化人 ,博士 ,副教授 ,主要从事水稻栽培生理研究。
Received(收稿日期) :2002202227 ;Accepted(接受日期) :2002206222.

磷肥 (过磷酸钙) 和钾肥 (氯化钾) 做基蘖肥 ,一次基
施。氮素穗肥施用时期设一个对照 (不施穗肥) 和 3
个处理 ,即倒 215 叶施肥 ,倒 115 叶施肥和倒 015 叶
施肥 ,试验结果分析时分别以 CK、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。
112 　取样
在齐穗开花期 ,选择生长整齐一致同日开花的
单茎 (穗) 400～500 个 ,挂上纸牌 ,选择部分穗标记开
花日期 ,自花后 5 d 起每隔 5 d 取挂牌单穗 30～50
个 ,其中一半于 105 ℃杀青 015 h ,80 ℃直到烘干 ,备
测去壳受精子房的蛋白质含量 ,另一半于液氮速冻
后 - 20 ℃保存备测。成熟后各处理取 100 g 稻谷去
壳去胚后磨细过 100 目筛 ,脱脂后取米粉。
测定稻米粗蛋白及球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和
清蛋白四组分含量。用于花后 15、25 d 胚乳蛋白组
分电泳的样品为上部第 1 到第 5 个一次枝梗上籽粒
的混合样 ;用于花后 20 d 胚乳蛋白组分电泳的样品
是强、弱势粒 ,其中强势粒为第 1、2 d 开花的籽粒 ,
弱势粒为最后 1、2 d 开花的籽粒。
113 　测定
籽粒蛋白质及稻米蛋白四组分用凯氏定氮法[7 ]
测定 ,稻米粗蛋白含量的测定采用双缩脲比色法[8 ] 。
114 　胚乳蛋白的提取与单向 SDS2聚丙酰胺凝胶电
泳
　　胚乳蛋白提取参照 Zivy 等[9 ]方法。提取液改
为 Tris2HCl 50 mmol/ L (pH 813) ,2 %DTT ,9 mol/ L 脲。
冰浴去壳去胚及其种皮 ,剥取水稻完整胚乳 ,研磨后
4 ℃保存。样品提取液与 50 %甘油、10 %SDS、011 %
溴酚蓝混合后立即上样电泳。采用 12 %的分离胶
和 5 %的浓缩胶相结合的 SDS2PAGE 不连续系统进
行电泳。电泳完成后凝胶经 10 %三氯乙酸固定再
用 0125 %考马斯亮蓝 R2250 酸甲醇水染色液染色 3
h ,经脱色后拍照分析。
2 　结果与分析
211 　穗肥施用时期对籽粒蛋白质积累的影响
　　图 1 表明水稻开花后 5 d ,籽粒开始积累蛋白
质 ,随发育日数的增加 ,单位干重所含蛋白质以花后
5 d 为最大 ,花后 10 d 达到最低点 ,此后又略有回
升。与对照相比 ,穗肥的施用提高了籽粒发育过程
中蛋白质的百分含量和淀粉积累速率。至花后 25
d ,倒 015 叶施用穗肥籽粒蛋白质含量最高 ,其次为
倒 115 叶、倒 215 叶和对照。
212 　穗肥施用时期对稻米粗蛋白含量的影响
图 2 说明穗肥的施用能显著提高了稻米的粗蛋
白含量。随着穗肥施用时期的推后 ,稻米粗蛋白含
量有所增加。抽穗期前施用穗肥能显著提高稻米粗
蛋白含量。倒 015 叶施肥比对照提高 2711 %。
图 1 籽粒蛋白质的动态变化
Fig. 1 Dynamics of protein content in rice kernels
图 2 穗肥对稻米粗蛋白含量的影响
Fig. 2 Effect of panicle fertilizer application time on protein content
213 　穗肥施用时期对稻米蛋白四组分的影响
表 1 说明穗肥的施用能不同程度改变稻米蛋白
四组分的含量。处理与对照相比 ,醇溶蛋白随施肥
时期的延后逐渐降低 ;谷蛋白随施肥时期的延后逐
渐上升。
214 　穗肥施用时期对强弱势粒胚乳蛋白的影响
穗肥的施用不同程度的影响了蛋白组分在强、
弱势粒胚乳中的分布 (图 3) 。花后 20 d ,与对照相
比 ,倒 215 叶施用穗肥减少了高分子量的蛋白组分
A 在强、弱势粒胚乳中的分布 ,而倒 115 叶施肥则减
少了高分子量的蛋白组分 A 在强势粒中的分布。
穗肥的施用影响了花后 20 d 蛋白组分在强、弱势粒
中的含量。倒 215 叶施用穗肥 ,强、弱势粒胚乳中蛋
白组分的含量均较低 ;相反 ,倒 015 叶施肥 ,强、弱势
粒胚乳蛋白组分的含量要高于倒 115 叶和倒 215 叶
施氮 ,且弱势粒又要高于强势粒 ,这表明近抽穗期的
施氮不但提早了蛋白组分 A 在弱势粒中的分布 ,而
且能明显提高胚乳蛋白含量。
706　4 期 丁艳锋等 :穗肥施用时期对水稻籽粒中胚乳蛋白积累的影响 3 　　　

图 4 花后 15 d、25 d 籽粒胚乳蛋白全组分的 SDS2PAGE分析
Fig. 4 SDS2PAGE analysis of protein fraction
extracted from the grain endosperm in rice
图 3 花后 20 d 强、弱势粒胚乳蛋白全组分的 SDS2PAGE分析
Fig. 3 SDS2PAGE analysis of protein fraction extracted
from the endosperm of weak and vigorous potential grains
(WPG and VPG) on the 20th day after flowering
表 1 穗肥施用时期对蛋白 4 组分的影响
Table 1 Effect of application time of panicle fertilizer on four fractions of rice protein
处理
Treatment
清蛋白含量
Albumins content ( %)
球蛋白含量
Globulins content ( %)
醇溶蛋白含量
Prolamines content ( %)
谷蛋白含量
Glutelins content ( %)
CK 0141 ±0109 0171 ±0114 0188 ±0118 6127 ±0120
Ⅰ 0155 ±0112 0174 ±0115 1115 ±0122 6151 ±0127
Ⅱ 0163 ±0115 0150 ±0112 1105 ±0119 8110 ±0128
Ⅲ 0147 ±0113 0155 ±0112 0155 ±0117 8153 ±0131
215 　穗肥施用时期对不同发育阶段胚乳蛋白的影
响
　　由图 4 可见 ,与花后 15 d 的电泳图谱相比 ,花
后 25 d ,无论是对照还是处理都增加了一条低分子
量的蛋白组分 B ,这表明蛋白组分在花后 15 d 内没
有完全合成。
从籽粒发育的时期来看 ,花后 15 d 各处理蛋白
组分含量与对照差异明显 ,处理比对照的含量要高 ,
其中以倒 115 叶施用穗肥对其影响最大。花后 25 d
从图 4 来看 ,处理与对照蛋白组分含量的差异虽不
明显 ,但处理明显高于对照 ,且蛋白组分的含量均高
于花后 15 d ,尤其是刚刚出现的蛋白组分 B。这也
说明穗肥的施用对花后胚乳蛋白的积累前期比后期
影响要大 ,穗肥对籽粒蛋白质积累的影响时间较长。
3 　讨论
稻米蛋白质含量是一个遗传力较低的品质指
标。本试验研究发现穗肥的施用不但提高了成熟期
稻米粗蛋白含量 ,同时也提高了灌浆各期籽粒粗蛋
白含量。3 个处理中以近抽穗期的倒 015 叶施肥对
稻米蛋白质积累和最终含量作用最显著。这与前人
的研究基本一致[10～12 ] 。此外研究中还发现虽然稻
米蛋白质含量受环境因素影响较大 ,但其积累过程
却相对保守 ,处理与对照的动力学曲线一致。穗肥
对稻米蛋白质含量提高可能是由于穗肥的施用促进
了稻体的生理代谢 ,提高了功能叶片的氮含量以及
其他生理活性 ,从而提高了叶片与籽粒间的氮素位
势差 ,充足了籽粒蛋白质形成的氮源。越近抽穗期
的处理稻米粗蛋白含量提高越多 ,这可能是由于氮
素的施用经过了一个从处理时间到蛋白积累的适宜
氮素运转时间 ,及时被籽粒灌浆所利用 ,而倒 115
叶、倒 215 叶施肥 ,由于氮素在水稻体内停留的时间
较长 ,造成了氮素在茎鞘、叶片中的储存 ,从而到达
籽粒用于蛋白质合成的氮素就减少了 ,所以最终稻
米蛋白质含量要小于倒 015 叶施肥。
稻米蛋白质主要由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和
806 　　　作 　　物 　　学 　　报 29 卷 　

谷蛋白组成 ,分别占蛋白质总量的 0～10 %、1 %～
20 %、2 %～20 %和 60 %～90 %[10 ] 。稻米蛋白质的
含量虽然相对不高 ,但其被人体摄入形成体蛋白的
却相对较高 ,即稻米蛋白质的营养价较高 ,这主要由
于谷氨酸含量丰富 ,赖氨酸、组氨酸含量较少的醇溶
蛋白在稻米蛋白质总量中占极少部分 ,富含赖氨酸
的谷蛋白占到蛋白质总量的 80 %左右[11 ] 。本试验
的研究结果表明穗肥的施用使稻米醇溶蛋白和谷蛋
白的提高较明显 ,且随施肥时期的延后醇溶蛋白含
量呈下降趋势 ,谷蛋白含量呈上升趋势。因此从提
高稻米营养价值的角度出发 ,应当适当推迟穗肥的
施用时间。这样 ,不但稻米蛋白质含量有所提高 ,而
且对营养价值较高的谷蛋白积累更为有利。
以往对水稻强、弱势粒的研究已有一些报
道[13 ,14 ] ,但主要集中在籽粒灌浆的生理生态方面 ,
而针对穗肥施用时期对水稻强、弱势粒胚乳蛋白组
分积累的报道还很鲜见。本文的研究发现不同穗肥
施用时期施氮对强、弱势粒胚乳蛋白组分的分布积
累影响较大。穗肥施用较早减少了高分子量的蛋白
组分在强、弱势粒中的分布 ,而穗肥施用较晚结果与
此相反。
花后 20 d 时强势粒和弱势粒胚乳蛋白组分含
量部分处理低于对照 ,花后 25 d (图 4) 籽粒蛋白组
分含量处理高于对照 ,究其原因 ,一方面是所用材料
不同 ,图 4 为上部第 1 到第 5 个一次枝梗上籽粒的
混合样 ,图 3 则为第 1 ,2 d 开花的强势粒和最后 1 ,2
d 开花的弱势粒 ,另一方面是由于武香粳 9 号籽粒
灌浆时间较长 ,穗肥对籽粒蛋白质积累的影响持续
时间较长。
本研究发现 ,花后 25 d 比花后 15 d 胚乳中多出
现了一条低分子量的蛋白谱带 ,表明水稻籽粒胚乳
蛋白全组分应在花后 15 d 到 25 d 甚至更晚的时间
合成完全。这与 GLORIA B. CAGAMPANG等[15 ]关于
胚乳总蛋白和谷蛋白自出现后持续增加到花后 20 d
的观点相一致 ;但杨日耀等[16 ]认为水稻种子蛋白于
花后 16 d 之前已基本完成。这种差异是由于品种
特性引起的还是由栽培措施引起的还有待进一步研
究。
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