氮素缺乏对低氮耐受水稻突变体（MT2）的谷物品质及蛋白水解物功能特性的影响

《Scientific Reports》：Effects of nitrogen deficiency on grain quality and functional properties of protein hydrolysates in a low-nitrogen-tolerant rice mutant (MT2)

　　

摘要

氮素缺乏是影响水稻产量和籽粒品质的重要限制因素；不过，营养胁迫也可能引发代谢重编程，从而增加具有保健作用的化合物。从KDML105培育出的MT2突变体具有高产和耐氮素缺乏的特性，但其籽粒的营养价值尚未被研究。MT2籽粒的营养指标更为优异，其碳水化合物和直链淀粉含量明显高于KDML105。随后，研究人员检测了这些品系对不同氮浓度下的反应，包括 Yoshida溶液的全浓度（0.43 mM NH₄NO₃）和低浓度（0.18 mM NH₄NO₃）条件。在氮素充足的情况下，蛋白质组分析显示MT2中功能蛋白的积累有所增加，其中包括储藏蛋白、与膳食纤维相关的蛋白，以及具有抗氧化和抗癌作用的GDSL酯酶/脂肪酶APG等生物活性蛋白，这使得其蛋白水解物的抗氧化活性最高。相反，在氮素缺乏条件下，MT2中谷蛋白和致敏蛋白的积累减少，呈现出有利于慢性肾病患者的低谷蛋白特性，同时血糖反应也有所降低。此外，两个品系中的纤维素合成酶样蛋白D5表达均上升，表明膳食纤维含量得到了有效维持。氮素缺乏还会提升半乳糖苷2-α-L-岩藻糖转移酶和cupincin的活性，这两种酶仅在MT2中检测到，且与抗氧化和抗菌活性以及纤维素合成酶样蛋白D5呈正相关。因此，来自氮素缺乏条件下MT2籽粒的蛋白水解物具有更强的抗菌活性，能够有效抵御多种病原体。这些反应似乎具有基因型特异性，凸显了MT2在营养保健方面的独特潜力。综上所述，合理管理氮素是一种很有前景的采前策略，可通过将环境胁迫转化为具有药用价值的农业优势，从而提升水稻籽粒的功能性。