氮素优化调控碳氮代谢与淀粉合成酶活性提升粳稻籽粒灌浆及淀粉生物合成的生理机制

来自中国太湖地区的研究人员通过两年田间试验（2022-2023），探究了氮素（N）优化如何通过协调碳氮（C-N）代谢与淀粉合成酶（AGPase/SSS/SBE）活性，促进优质粳稻'苏香粳100'的籽粒灌浆与淀粉合成。研究发现240-320 kg ha?1的氮肥可最大化产量（9237-9573 kg ha?1）和淀粉含量（13.43 mg grain?1），而过量施氮（400 kg ha?1）会抑制酶活性15-22%。该研究为优质粳稻精准氮肥管理提供了理论依据。

　　

这项研究揭示了氮素（N）调控下优质粳稻籽粒灌浆与淀粉合成的精妙生理机制。在中国太湖流域开展的两年田间试验中，研究人员采用六种氮肥梯度（0-400 kg ha^?1）处理'苏香粳100'，发现240-320 kg ha^?1的黄金区间能同步激活淀粉合成的三大引擎：腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）保障底物供应，可溶性淀粉合成酶（SSS）和淀粉分支酶（SBE）协同驱动支链淀粉结晶。该氮肥方案使籽粒灌浆速率提升至1.57-1.73 mg grain^?1 day^?1，活跃灌浆期延长至32-34天，淀粉合成酶活性达峰值（AGPase: 0.42-0.45 μmol grain^?1 h^?1）。有趣的是，强势粒淀粉积累量比弱势粒高出12.6%，SSS活性与积累速率呈现惊人相关性（r=0.97-0.98）。当氮肥飙升至400 kg ha^?1时，后期酶活性骤降15-22%，导致籽粒密度（1.29 vs. 1.38 g cm^?3）和产量优势（≤9.0 t ha^?1）双双跳水。研究不仅阐明了碳氮代谢平衡对淀粉生物合成的调控网络，更为优质粳稻"减氮提质"栽培提供了精准施氮的生理标尺。