西北农林科技大学探明荞麦蛋白质合成和品质对氮肥的响应

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

氮素是作物生长发育必需的营养元素之一，适量施氮可提高作物的产量和品质。近年来，蛋白质对籽粒品质的贡献以及氨基酸和蛋白质合成的调控机制在植物中已有广泛研究，但施氮对荞麦蛋白质合成与积累以及蛋白质理化特性的影响，籽粒蛋白质组分（清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白）与施氮量的关系仍待深入研究。

近日，西北农林科技大学在The Crop Journal在线发表了题为“Effects of nitrogen fertilizer on protein synthesis, accumulation, and physicochemical properties in common buckwheat”的研究论文，作者以西北地区常见荞麦品种西农9976和北早生为研究材料，探讨了荞麦籽粒蛋白质合成和品质对氮肥的响应，评估了籽粒蛋白质组分对荞麦品质的贡献，并对氨基酸和蛋白质合成的调控机制进行了研究，为黄土高原北部地区荞麦优质育种和确定最佳氮肥运筹模式提供依据。

研究者发现，优化施氮（180 kg N ha−1）显著改善了荞麦的产量、农艺性状和氮素转运，提高了蛋白质产量和蛋白质组分的积累（图1）。比较灌浆期荞麦在四种氮水平下蛋白质积累的变化规律，发现清蛋白含量随籽粒灌浆而增加，醇溶蛋白和谷蛋白积累量随施氮量的增加先增加后降低（图2）。蛋白质组分含量与施氮量之间的关系大致遵循二次函数。比较四种氮水平下蛋白质合成关键酶的活性，发现硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均随施氮量的增加先升高后降低，且最大值出现在N1（90 kg N ha−1）和N2（180 kg N ha−1）处理。适量施氮提高了荞麦蛋白质的持水性和热稳定性，降低了其乳化能力，但不影响蛋白质的持油性（图3）。采用随机森林模型进行评估，发现影响蛋白质理化特性的主要因素为疏水性氨基酸和谷蛋白的含量（图4）。综合来看，在黄土高原北部地区，施氮180 kg N ha−1对荞麦蛋白质品质最为有利。

作者和基金项目

西北农林科技大学万晨茜博士为该文第一作者，高金锋副教授为通信作者。该研究得到国家重点研发计划项目（2020YFD1000805-03）和国家自然科学基金项目（31671631）资助。该团队长期致力于荞麦、糜子品质栽培及生理生态技术研究，相关研究工作已发表在Food Research International和International Journal of Biological Macromolecules等学术期刊上。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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