Effects of water and nitrogen rate on grain-filling characteristics under high-low seedbed cultivation in winter wheat

摘要春季低温（LT）已成为制约小麦生长发育的主要非生物胁迫之一。为研究小麦籽粒发育对孕穗期低温胁迫的响应机制，进行了多种分析，包括孕穗期低温处理后小麦籽粒形态观察、淀粉合成酶活性测定以及直链淀粉和支链淀粉含量测定。此外，利用串联质谱标签技术（TMT）进行了蛋白质组学分析。结果表明，低温胁迫后小麦籽粒的饱满度下降。此外，蔗糖合酶（SuS, EC 2.4.1.13）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase, EC 2.7.7.27）活性显著下降，导致直链淀粉和支链淀粉含量显著降低。通过蛋白质组学分析，共鉴定出509个差异表达蛋白（DEPs）。GO富集分析表明，分子功能中的营养储存库活性蛋白差异倍数最大，并且上调表达的贮藏蛋白（SSP）在籽粒对低温胁迫及后续伤害的响应中起着积极作用。KEGG富集分析表明，低温胁迫降低了蔗糖和淀粉代谢途径中蔗糖磷酸合成酶（SPS）、葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶（glgC)）和β-呋喃果糖苷酶（FFase）等DEPs的表达，从而影响了籽粒淀粉的合成。此外，在内质网途径的蛋白质加工中发现了许多热休克蛋白（HSPs），这些HSPs可以抵抗低温胁迫带来的一些损伤。这些研究结果为阐明春季低温胁迫后小麦产量形成的潜在机理提供了新的理论基础。