孕穗期低温通过抑制淀粉分支酶(SBE)和ADP葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)活性降低水稻千粒重的机制研究

针对孕穗期低温(LTB)导致优质水稻千粒重下降的产业难题，本研究通过对比耐冷型龙稻29(LD29)和冷敏感型龙稻18(LD18)的生理响应，发现LTB通过抑制淀粉分支酶(SBE)和AGPase活性降低籽粒淀粉积累，同时调控δ-鸟氨酸转氨酶(δ-OAT)和脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性改变氮代谢途径，最终导致早期灌浆速率(0-15 DAH)下降和千粒重降低，为寒地优质水稻抗逆栽培提供理论依据。

　　

在广西等南方稻区，每年9-10月的秋季低温常导致优质晚稻孕穗期遭受冷害，造成空秕粒增加、千粒重下降等严重减产问题。随着消费者对优质水稻(HQR)需求持续增长，探究孕穗期低温(LTB)影响千粒重的生理机制成为亟待解决的科研难题。河池学院（Hechi University）的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表的研究，通过对比耐冷型龙稻29(LD29)和冷敏感型龙稻18(LD18)在LTB条件下的响应差异，揭示了低温通过干扰碳氮代谢关键酶活性导致千粒重下降的分子机制。

研究采用两因素随机区组设计，在2022-2023年设置17°C低温处理3/6/9天及常温对照(CK)，测定淀粉代谢关键酶ADP葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)和淀粉分支酶(SBE)活性、氮代谢相关δ-鸟氨酸转氨酶(δ-OAT)和脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性，结合籽粒灌浆动态和千粒重空间分布进行分析。

1000-grain weight and grain weight
数据显示LTB使LD18和LD29千粒重分别降低0.68-5.03%和4.10-10.47%，其中LD29对低温更敏感。穗部空间分析发现，LTB主要降低上部枝梗和中部一次枝梗的千粒重。

Regulations of LTB on the 1000-grain weight
机制研究表明：1) LTB显著抑制AGPase和SBE活性(P<0.05)，降低籽粒淀粉积累；2) 通过提高叶片脯氨酸含量和δ-OAT活性，同时抑制ProDH活性，改变氮代谢途径；3) 上述变化导致早期灌浆阶段(0-15 DAH)的最大灌浆速率(GR_max)和平均灌浆速率(GR_mean)下降，而LD18在中后期灌浆阶段(31-45 DAH)的灌浆速率反而提升。

Conclusion
研究首次系统阐明了LTB通过"AGPase/SBE-淀粉合成"和"δ-OAT/ProDH-氮代谢"双通路调控优质水稻千粒重的生理机制。耐冷型LD29因低温对其淀粉合成通路的更强抑制而表现更显著的千粒重下降，这一发现为优质水稻抗冷品种选育和栽培调控提供了重要靶点。研究建立的孕穗期低温响应模型，对解决广西等南方稻区秋季低温减产问题具有重要实践指导价值。