水稻淀粉合成對(duì)夜溫變化的響應(yīng)

張玉屏 王軍可 王亞梁 陳燕華 朱德峰 陳惠哲 向鏡 張義凱 劉小軍 朱艷 曹衛(wèi)星,*

(1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)家信息農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心/江蘇省信息農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南京 210095; 2 中國(guó)水稻研究所 水稻生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 杭州310006; ＃ 共同第一作者；*通信聯(lián)系人, E-mail: caow@njau.edu.cn)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)人民對(duì)稻米品質(zhì)的要求逐漸提高，水稻生產(chǎn)目標(biāo)由單一追求高產(chǎn)向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)兼顧轉(zhuǎn)變。長(zhǎng)江中下游是我國(guó)水稻生產(chǎn)的主要產(chǎn)區(qū)。近年來(lái)，品種更新速度加快，出現(xiàn)了浙禾香2號(hào)、南粳46和蘇香粳等一批優(yōu)質(zhì)的軟香米品種,支鏈淀粉含量較高，而直鏈淀粉含量較常規(guī)粳米低，口感細(xì)柔，深受消費(fèi)者青睞，種植面積及輻射區(qū)域逐漸變廣，軟香米粳稻種植面積逐漸增加[1]。然而長(zhǎng)江中下游地域遼闊，不同地域水稻種植品質(zhì)表現(xiàn)不一，主要原因是不同地域間存在的光溫差異，其中溫度是影響品質(zhì)最重要的因子[2]。淀粉約占精米質(zhì)量的85%~90%，主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩部分組成，在稻米中的含量分別為0%~30%和70%~95%，大量研究表明[3-5]，溫度會(huì)影響稻米中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例，影響淀粉的特性和稻米的品質(zhì)。

隨著氣候變化的加劇，水稻灌漿結(jié)實(shí)期溫度有升高的趨勢(shì)。白天高溫天氣對(duì)水稻產(chǎn)生脅迫效應(yīng)，對(duì)品質(zhì)影響的研究也較多。籽粒灌漿依靠光合同化物的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)，極端高溫加劇了葉片衰老，導(dǎo)致光合同化物形成受阻，從而導(dǎo)致粒重下降。Zhang等[6]研究指出，白天40℃高溫對(duì)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)沒(méi)有影響，但抑制蔗糖水解，這是籽粒灌漿受阻的主要原因。前人研究表明[7-9]，水稻花后0－15 d 對(duì)高溫影響最為敏感，35℃以上的高溫天氣導(dǎo)致水稻高溫逼熟，粒重下降，堊白度增加，直鏈淀粉比例上升，稻米品質(zhì)變劣，其中，高溫下淀粉形成受阻，ADP 葡萄糖焦磷酸化酶、顆粒結(jié)合淀粉合酶、可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶活性均受到抑制。前人研究結(jié)果表明直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例及支鏈淀粉結(jié)構(gòu)共同決定了稻米品質(zhì)[10]。然而，氣候變化下，溫度升高尤其是夜溫升高如何影響兩類淀粉形成需進(jìn)一步探究。

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)報(bào)告曾指出，夜溫升高的趨勢(shì)要大于晝溫變化[11]。我國(guó)水稻種植區(qū)域廣闊，不同地域間品種生長(zhǎng)發(fā)育受到晝夜溫差的影響。Peng 等[12]研究指出，夜溫升高1℃，水稻產(chǎn)量下降 10%。白天溫度脅迫對(duì)作物生長(zhǎng)的影響多是短暫的、階段性的，而夜溫對(duì)作物生長(zhǎng)的影響可能是一種長(zhǎng)期積累的效應(yīng)[13]。夜溫升高對(duì)粒重的影響大于白天溫度升高，有研究指出[14]，夜溫升高促進(jìn)了呼吸作用進(jìn)而降低粒重，光合產(chǎn)物的分配與轉(zhuǎn)運(yùn)多在白天進(jìn)行。吳自明等[15]研究指出，夜溫升高有利于晚稻外觀品質(zhì)形成，同時(shí)降低直鏈淀粉含量。籽粒碳水化合物積累主要依賴于葉片的光合作用以及碳水化合物的轉(zhuǎn)運(yùn)，不同地區(qū)晝夜溫度的變化對(duì)稻米品質(zhì)造成了較大的影響[16]，水稻生長(zhǎng)存在晝夜節(jié)律特性[17]，夜溫變化對(duì)籽粒灌漿及淀粉積累的生理研究較少，特別是夜溫變化下，影響籽粒淀粉形成的生理特性并不清楚。

為此，本研究選擇軟香米浙禾香2 號(hào)為供試品種，研究夜溫變化對(duì)淀粉形成的影響及其生理機(jī)制，完善夜溫變化影響稻米品質(zhì)的理論依據(jù)，并為稻米品質(zhì)的調(diào)優(yōu)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試品種與種植方法

在2018 年的預(yù)備試驗(yàn)基礎(chǔ)上，試驗(yàn)于2019 年在中國(guó)水稻研究所人工氣候箱群試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。選擇優(yōu)質(zhì)軟香米品種浙禾香2 號(hào)為試驗(yàn)材料。于5 月25日播種，大棚基質(zhì)育秧，6 月10 日選生長(zhǎng)一致的秧苗移栽到塑料種植盆(長(zhǎng)×寬×高：24 cm×22.5 cm×21.5 cm)中，每盆2 穴，每穴2 苗。每個(gè)處理種植100 盆，塑料盆每盆裝過(guò)篩土10 kg。施肥方式為每盆施復(fù)合肥(氮磷鉀比例為1∶1∶1) 4.0 g 作基肥，移栽后施尿素0.5 g 作為分蘗肥，穗分化開(kāi)始時(shí)施復(fù)合肥2.25 g 作為穗肥。其余管理措施與一般高產(chǎn)栽培一致。

表1 人工氣候箱溫度設(shè)置Table 1. Temperature setting of different treatments in climate chambers. ℃

1.2 夜溫處理

試驗(yàn)設(shè)計(jì)分夜間適溫(NT，24℃)、夜間低溫(LT，21℃)和夜間高溫(HT，28℃)三個(gè)溫度處理，均利用人工氣候箱進(jìn)行。白天最高溫度保持31℃，具體溫度設(shè)置如表 1。處理期間，人工氣候箱濕度維持在70%~80%。穗頂抽出劍葉鞘5 cm 左右時(shí)選擇大小基本一致的單穗(包括主莖穗和部分分蘗穗)掛牌標(biāo)記，每處理標(biāo)記 100~150 穗，供取樣分析。水稻齊穗期移入人工氣候箱處理15 d，之后移出人工氣候箱直到成熟。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 粒重

在不同溫度處理后5 d、10 d、15 d 及成熟期，中午12 點(diǎn)進(jìn)行取樣，取掛牌稻穗10~15 個(gè)，選取中部1/3 段籽粒，置于70℃烘箱中烘干至恒重后測(cè)定粒重。

1.3.2 米粉糊化溫度

用快速黏度分析儀(RVA-Tec master，Newport scientific，澳大利亞)測(cè)定，含水量為14%時(shí)樣品量為3.0 g，蒸餾水25 mL。測(cè)定過(guò)程中灌內(nèi)溫度變化如下：50℃下保持1 min，以12℃/min 上升至95℃(3.75 min)，保持 205 min，以 12℃/min 下降到 50℃(3.75 min)，50℃保持1.4 min。攪拌器在起始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為960 r/min，以后保持在160 r/min。用配套的TCW(Thermal Cycle For Windows)分析，計(jì)算糊化溫度。

1.3.3 支鏈淀粉鏈長(zhǎng)的測(cè)定

利用毛細(xì)管電泳色譜儀(P/ACE MDQ Capillary Electrophoresis System, Beckman) 測(cè)定支鏈淀粉鏈長(zhǎng)。具體步驟如下：配置0.05 mol/L、pH 值3.5 的NaAc 緩沖液，并用1.4 mL 冰乙酸定容至400 mL。用4 mol/L NaOH 溶液調(diào)pH 值3.5，定容至500 mL；稱50 mg 樣品放入25 mL 容量瓶中，加5 mL NaAc緩沖液，140℃下煮沸30 min；冷卻至室溫，加入25 μL 異淀粉酶(1000 μmol/mL)；40℃下恒溫振蕩48 h(200 r/min)，取1 mL 沸水浴滅活15 min，1200 r/min 離心10 min，取上清液50 μL 凝縮干；加入5 μL 麥芽糖，徹底濃縮干，加3.5 μL 氰基硼氫化鈉，加 3.5 μL APTS（8-氨基芘-1, 3, 6-三磺酸三鈉鹽），混勻，37℃下標(biāo)記過(guò)夜；標(biāo)記好的樣品加入43 μL水，混勻，10 000 r/min 離心 10 min，取上清液 5 μL，加入ddH2O 195 μL，然后上機(jī)檢測(cè)分析。

1.3.4 劍葉凈光合速率

在不同溫度處理的第5 天、第10 天和第15 天，上午 9:00－11:00 利用 Li-6400 便攜式光合作用儀(LI-COR, Lincoln, NE, 美國(guó))測(cè)量葉片凈光合速率，光合儀設(shè)置參數(shù)如下：光量子通量設(shè)置為 1000 μmol/(m2·s), CO2濃度為 450 μmol/m2，葉面積為 6 cm2，流速500 μmol/s, 溫度設(shè)置31℃。每重復(fù)測(cè)定10 個(gè)主莖。

1.3.5 非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量測(cè)定

非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量是可溶性糖和淀粉含量的總和。在不同溫度處理后5 d、10 d、15 d 及成熟期，在中午12 點(diǎn)和夜晚24 點(diǎn)掛牌穗取樣，選擇20~30 個(gè)穗中部籽粒，取1/3 樣品用于測(cè)定可溶性糖和淀粉含量。為了測(cè)定可溶性糖含量，將冷凍的籽粒研磨成細(xì)粉并在 100℃的蒸餾水中提取，然后將混合物在10 000g下離心10 min。沉淀物干燥后用于淀粉測(cè)定。將0.1 mL 上清液與0.5 mL 蒽酮/乙酸乙酯溶液(1 g 蒽酮溶于50 mL 乙酸乙酯)和5 mL H2SO4混合。煮沸1 min 后，監(jiān)測(cè)反應(yīng)混合物在630 nm 處的吸光度變化。從使用標(biāo)準(zhǔn)蔗糖溶液制備的標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定可溶性糖含量。上述離心后的沉淀，加入80%乙醇，80℃恒溫水浴20 min，期間不斷攪拌，冷卻后加入2 mL 9.2 mol/L 高氯酸，震蕩10 min，加 6 mL 蒸餾水，10 000×g下離心 20 min，收集上清液的同時(shí)在殘?jiān)鼉?nèi)加入2 mL 4.6 mol/L 高氯酸并震蕩10 min，加入6 mL 蒸餾水后10 000×g下離心10 min，收集上清液，棄去殘?jiān)?，上清液合并定容后即為淀粉提取液。并根?jù)可溶性糖濃度的測(cè)定方法測(cè)定淀粉含量。

表2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 引物序列Table 2. Primers used for quantitative real-time PCR.

1.3.6 淀粉積累相關(guān)酶活性測(cè)定

采用1.3.4 方法取的1/3 中部籽粒樣品用液氮固定，用于生理指標(biāo)測(cè)定。利用蔗糖合酶、可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶、腺苷二磷葡萄糖、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、顆粒結(jié)合淀粉合酶、可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶、淀粉脫分支酶、ɑ-淀粉酶、β-淀粉酶活性測(cè)定試劑盒(蘇州科銘有限公司提供)進(jìn)行淀粉積累相關(guān)酶活性測(cè)定。

1.3.7 籽粒RNA 提取和實(shí)時(shí)熒光定量

采用1.3.4 方法取的1/3 中部籽粒樣品，?80℃保存待測(cè)。每重復(fù)取冷凍保存的籽粒樣品0.1 g，用于蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)基因OsSUT1、OsSUT2、OsSUT4和支鏈形成相關(guān)基因OsSSI、OsSSIIa、OsSSIIIa和OsBEIIb等相對(duì)表達(dá)量測(cè)定。 籽粒RNA提取時(shí)先除去淀粉，利用陳香嵩等的方法進(jìn)行RNA提取。RNA 反轉(zhuǎn)錄用ToYoBo 公司的NA 反轉(zhuǎn)錄試劑盒[ReverTra Ace quantitative PCR RT Master Mix(Toyobo, Osaka, Japan]進(jìn)行。取 20 μL 產(chǎn)物中加入140 μL 的雙蒸水稀釋，實(shí)時(shí)熒光定量PCR 利用7500實(shí)時(shí) PCR system (Applied Biosystems System) 進(jìn)行。基因表達(dá)分析所用引物序列如表2 所示?；虮磉_(dá)的參照基因?yàn)镺sUBQ，并用采用2–ΔΔCT方法[18]進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算基因相對(duì)表達(dá)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用SAS 9.4 軟件進(jìn)行方差分析，Duncan 新復(fù)極差法檢驗(yàn)處理間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 夜溫變化對(duì)籽粒淀粉形成的影響

夜溫變化對(duì)籽粒形成造成顯著影響。如圖1 所示，與適溫相比，夜溫降低或升高 4℃導(dǎo)致粒重下降6.0%(P<0.05)和16.3%(P<0.05)，處理期間夜間低溫(LT)處理糙米粒重增幅小于夜間常溫(NT)和夜間高溫(HT) (圖1-A)。LT 和HT 成熟期淀粉含量比NT低2.6% (P<0.05)和10.9% (P<0.05)，其中主要表現(xiàn)為支鏈淀粉顯著下降，然而直鏈淀粉含量相對(duì)于LT和HT 含量顯著增加 (圖1-B)。LT 增加了支鏈長(zhǎng)聚合度6－15 的支鏈淀粉鏈長(zhǎng)數(shù)量，而HT 增加了支鏈聚合度 12－18 的鏈長(zhǎng)數(shù)量，兩個(gè)處理均降低聚合度大于18 的鏈長(zhǎng)數(shù)量(圖1-C)。淀粉結(jié)構(gòu)的變化改變了稻米的蒸煮特性，LT 和HT 糊化溫度分別比NT 降低 1.1℃ (P<0.05)和 1.3℃ (P<0.05）(圖 1-D)，同時(shí)膠稠度降低1.4%(P>0.05)和8.1%(P<0.05）(圖1-E)。

2.2 夜溫變化對(duì)碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

籽粒形成最直接來(lái)源于葉片的凈光合作用，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，LT 凈光合速率與NT 相比差異不明顯，然而HT 處理凈光合速率隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)有下降的趨勢(shì)(表3)。對(duì)處理過(guò)程中碳水化合物含量進(jìn)行分析(圖 2)，發(fā)現(xiàn)隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，LT和HT 促進(jìn)了可溶性糖含量的增加，降低了淀粉和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量，白天和夜晚表現(xiàn)趨勢(shì)一致。籽粒淀粉的積累來(lái)自于碳水化合物的轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)基因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)除OsSUT1基因表達(dá)量在夜晚有所下降之外，OsSUT1、OsSUT2及OsSUT43 個(gè)基因的表達(dá)量在LT 和HT 下均呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)(圖3)，結(jié)果說(shuō)明，在NT 和HT 條件下，碳水化合物的轉(zhuǎn)運(yùn)受到抑制。同時(shí)隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，蔗糖水解酶活性在LT 和HT 條件下受到抑制，白天和夜晚變化的趨勢(shì)一致(圖4)。以上說(shuō)明，夜溫降低或升高抑制碳水化合物的轉(zhuǎn)運(yùn)，不僅僅抑制了夜間碳水化合物的積累，同時(shí)抑制了白天碳水化合物的運(yùn)輸。

2.3 夜溫變化對(duì)淀粉合成相關(guān)酶活性的影響

圖1 不同夜溫處理籽粒千粒重、淀粉含量、不同鏈長(zhǎng)支鏈淀粉含量、糊化溫度及膠稠度的比較Fig. 1. Comparison of 1000-grain weight, starch contents, amylopectin contents of different chain lengths, pasting temperature, and gel consistency of rice grain at different night temperatures.

表3 夜溫處理對(duì)葉片凈光合速率的影響Table 3. Comparison of leaf net photosynthetic rate under different night temperature treatments. μmol/(m2·s)

圖2 不同夜溫處理籽粒白天和夜間碳水化合物含量的比較Fig. 2. Comparison of carbohydrate accumulation in grain under different night temperature treatments.

圖4 不同夜溫處理下蔗糖水解相關(guān)酶活性的比較Fig. 4. Comparison of sucrose hydrolysis-related enzymes under different night temperature treatments.

圖5 不同夜溫處理下直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的比較Fig. 5. Comparison of amylose and amylopectin contents under different night temperature treatments.

隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，與NT 相比，LT 和HT處理下直鏈淀粉含量顯著增加，同時(shí)降低了支鏈淀粉含量，相對(duì)于NT，HT 處理下支鏈淀粉含量下降幅度大于LT(圖5）。對(duì)直鏈淀粉形成關(guān)鍵酶活性進(jìn)行分析，相對(duì)于NT 處理，白天 ADPG 含量在LT和HT 處理下呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，然而夜溫呈現(xiàn)的趨勢(shì)相反，ADPG 含量相對(duì)于NT 顯著增加。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，LT 和HT 處理ADP-葡萄糖焦磷酸化酶活性呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，但3 個(gè)處理下ADP-葡萄糖焦磷酸化酶無(wú)顯著差異。對(duì)顆粒結(jié)合淀粉合成酶進(jìn)行分析，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，LT 和HT 處理的活性呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，其中在夜間表現(xiàn)尤為明顯(圖 6）。對(duì)參與支鏈淀粉形成的關(guān)鍵酶可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶及淀粉脫分支酶活性進(jìn)行分析(圖7），發(fā)現(xiàn)夜溫變化主要影響了夜間酶活，白天3種酶活性變化的趨勢(shì)不明顯，與NT 相比，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，3 種酶活性均呈顯著降低的趨勢(shì)。

圖6 不同夜溫處理下直鏈淀粉合成相關(guān)酶活性的比較Fig. 6. Comparison of amylose synthase activity under different night temperature treatments.

2.4 夜溫變化對(duì)淀粉水解的影響

籽粒碳水化合物含量也受到淀粉水解的影響。與NT 相比，無(wú)論白天還是夜晚，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，LT 和 HT 下淀粉水解酶活性增強(qiáng)，其中 ɑ-淀粉酶表現(xiàn)尤為明顯。說(shuō)明夜溫降低或升高 4℃均會(huì)促進(jìn)淀粉水解(圖8）。

2.5 夜溫變化對(duì)支鏈淀粉合成相關(guān)基因表達(dá)的影響

由圖9 可知，對(duì)幾個(gè)影響支鏈長(zhǎng)度的關(guān)鍵基因進(jìn)行表達(dá)量分析，夜溫變化下，相關(guān)基因在白天表達(dá)量變化差異不明顯，而在晚上基因表達(dá)量差異顯著。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，與NT 相比，LT 和HT下OsSSI、OsSSIIa、OsSSIIIa和OsBEIIb的基因表達(dá)量呈下降的趨勢(shì)。

3 討論

3.1 夜溫升高對(duì)粒重及淀粉結(jié)構(gòu)的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，夜溫升高和降低均導(dǎo)致粒重降低。處理期間，夜溫降低處理粒重顯著低于適溫和夜溫升高處理(圖 1-A)，說(shuō)明籽粒灌漿結(jié)實(shí)受到抑制，晝夜溫差 7℃左右最有利于籽粒灌漿結(jié)實(shí)。在本研究條件下，夜間溫度偏低或偏高出現(xiàn)脅迫現(xiàn)象，然而在成熟期HT 處理下粒重下降幅度最大，這可能與灌漿成熟期高溫逼熟[19]，以及低溫抑制水稻籽粒灌漿有關(guān)[20]，低溫解除后，水稻籽粒灌漿有所恢復(fù)，這可能是成熟期HT 處理后粒重下降幅度較LT 處理低的重要原因。

然而，淀粉結(jié)構(gòu)受LT 和HT 的影響沒(méi)有恢復(fù)，處理后直鏈淀粉含量上升，導(dǎo)致糊化溫度降低，這和前人的研究結(jié)果是一致的[21]，同時(shí)糊化溫度與支鏈淀粉短鏈數(shù)量(DP<12)負(fù)相關(guān)，與支鏈淀粉較長(zhǎng)鏈數(shù)量(1218 的支鏈淀粉含量，目前高溫怎樣影響支鏈淀粉長(zhǎng)度的變化并不清晰，是否存在品種間差異還要進(jìn)一步研究。

圖7 不同夜溫處理下支鏈淀粉形成相關(guān)酶活性的比較Fig. 7. Comparison of amylopectin formation-related enzyme activities under different night temperature treatments.

圖8 不同夜溫處理下淀粉水解相關(guān)酶活性的比較Fig. 8. Comparison of starch hydrolase-related enzyme activities under different night temperature treatments.

圖9 不同夜溫處理籽粒蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)基因表達(dá)量的比較Fig. 9. Comparison of sucrose transporter gene expression under different night temperatures.

3.2 夜溫對(duì)淀粉積累晝夜變化的影響機(jī)理

籽粒積累主要來(lái)自于碳水化合物，依靠于光合同化，前期的研究發(fā)現(xiàn)，在灌漿初期，葉片光合作用主要受到溫濕度的調(diào)控，并且由于蒸騰作用的存在，葉片的光合作用并不會(huì)受到脅迫作用，在本研究中，白天葉片光合作用所處溫度是一致的，光合作用并沒(méi)有受到大的影響，然而，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，夜間高溫處理導(dǎo)致葉片凈光合速率下降，葉片衰老加快[27]，LT 和HT 處理籽粒非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量在處理過(guò)程中要低于NT 處理，說(shuō)明籽粒碳水化合物的積累受到抑制，對(duì)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)的3 個(gè)基因OsSUT1、OsSUT2、OsSUT4進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，LT和HT 處理均抑制了基因的表達(dá)，且白天和夜晚的趨勢(shì)是一致的，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)夜間低溫和高溫處理均降低了蔗糖卸載關(guān)鍵酶活性，說(shuō)明蔗糖利用受阻，夜間高溫和低溫處理對(duì)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)的抑制作用是不可逆的，可能是韌皮部結(jié)構(gòu)受到了溫度脅迫的傷害[28]。

張彩霞等[29]研究表明，白天高溫處理籽粒淀粉積累受到抑制的主要原因是蔗糖分解受阻，外源蔗糖可以促進(jìn)淀粉積累，夜溫變化也抑制了淀粉形成相關(guān)酶活性，蔗糖是否能夠調(diào)控淀粉合成相關(guān)酶活性有待深入研究。

分析發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于NT 處理，LT 和HT 處理下可溶性糖含量有增加的趨勢(shì)，一方面是由于蔗糖利用受阻，另一方面的原因可能與淀粉水解有關(guān)，LT和HT 處理導(dǎo)致白天和夜晚ɑ-淀粉酶和β-淀粉酶活性顯著增加，促進(jìn)淀粉水解，淀粉水解增加可溶性糖含量，可以增強(qiáng)抵御脅迫的能力[30]，另一方面淀粉水解可能和呼吸作用增強(qiáng)有關(guān)[16]。

淀粉總量的積累依賴于碳水化合物的代謝，夜溫的變化同時(shí)影響白天碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)與卸載，產(chǎn)生的脅迫作用是不可逆的。然而，對(duì)淀粉合成相關(guān)酶進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，夜間溫度升高或降低對(duì)直鏈淀粉和支鏈淀粉形成相關(guān)酶活性的改變主要在夜間產(chǎn)生作用，而在白天，幾個(gè)淀粉合成相關(guān)酶活性變化并不明顯，這可能是由于淀粉合成與積累主要在夜間進(jìn)行有關(guān)，同時(shí)也間接說(shuō)明，稻米品質(zhì)的影響受夜溫的影響要大于白天溫度的升高。在直鏈淀粉形成過(guò)程中，NT 處理下，腺苷二磷酸葡萄糖的積累白天含量要高于夜晚，說(shuō)明腺苷二磷酸葡萄糖的積累多在白天，研究發(fā)現(xiàn)LT 和HT 處理腺苷二磷酸葡萄糖含量在白天有降低的趨勢(shì)，而在夜晚卻顯著升高，說(shuō)明蔗糖利用受阻導(dǎo)致腺苷二磷酸葡萄糖含量下降，然而由于顆粒結(jié)合淀粉合酶活性受到顯著抑制，導(dǎo)致腺苷二磷酸葡萄糖利用受阻，含量升高，但是，我們發(fā)現(xiàn)LT 和HT 處理導(dǎo)致直鏈淀粉含量升高，這和支鏈淀粉合成受到抑制有關(guān)，LT 和HT處理導(dǎo)致夜間可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶和淀粉脫分支酶活性顯著降低，而LT 和HT 處理對(duì)白天的酶活并沒(méi)有顯著的影響。前人研究指出，晝夜高溫處理導(dǎo)致支鏈淀粉合成酶活降低[31-32]，結(jié)合本研究的結(jié)果說(shuō)明支鏈淀粉形成相關(guān)酶活性受溫度的即時(shí)調(diào)控，即溫度直接影響支鏈淀粉形成，尤其是夜間溫度變化對(duì)其影響較大。前人研究指出，高直鏈淀粉含量的品種一般在高溫下直鏈淀粉含量升高，低直鏈淀粉含量的品種則表現(xiàn)相反[33]，而本研究選用軟米為低直鏈淀粉品種，夜溫升高或降低均導(dǎo)致直鏈淀粉含量增加，這可能與品種本身的直鏈淀粉合成特性有關(guān)，軟米相對(duì)于常規(guī)品種的直鏈淀粉合成的差異需要進(jìn)一步研究。

綜上所述，夜溫降低和升高抑制蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)與卸載，導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量下降，同時(shí)促進(jìn)淀粉水解，導(dǎo)致粒重和淀粉總積累量降低，且夜溫升高對(duì)粒重和淀粉總量的影響大于夜溫降低。直鏈淀粉含量升高的原因是支鏈淀粉形成受阻，支鏈淀粉合成相關(guān)酶活性在夜間受到抑制，酶活性在白天并沒(méi)有受到影響，同時(shí)夜間低溫和高溫抑制鏈長(zhǎng)相關(guān)基因表達(dá)。本研究條件下，夜溫在24℃左右，平均溫度在28℃左右最有利于淀粉積累，淀粉理化特性最佳，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)水稻種植的不同區(qū)域，通過(guò)合理調(diào)整播期，使灌漿期處于上述氣象條件，最有利于淀粉形成，提升稻米品質(zhì)。