有机无机肥料及抽穗期气温升高对水稻籽粒淀粉合成相关酶活性及淀粉品质形成的影响
2022-09-21王光华张明静徐承昱黄丽芬
臧 倩 王光华 张明静 胡 雪 徐承昱 蒋 敏 黄丽芬,*
(1 扬州大学农学院，江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室，江苏 扬州 225009；2 扬州大学，江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏 扬州 225009)
据估测到21世纪中期，全球平均气温将上升约0.3～0.7℃，21世纪末全球地表平均温度可能上升0.3～4.8℃[1-2]。全球气温的升高不仅会降低粮食产量，还会降低粮食品质。水稻(OryzasativaL.)是我国主要的粮食作物之一，在南方稻区，早、晚稻抽穗扬花或灌浆期常遇到高温天气，往往造成授粉受阻或影响胚乳灌浆，导致稻米品质下降[3-6]。水稻籽粒中的淀粉品质是衡量稻米食味值的关键指标，而淀粉是源器官制造的光合同化物以蔗糖形式运输到籽粒后，在一系列酶促作用下合成的[7-9]。因此，水稻抽穗期温度升高与籽粒淀粉合成酶的活性、淀粉品质、淀粉RVA谱特征值和糊化温度等食味品质特性有关。
近年来，部分学者对温度与籽粒中蔗糖和淀粉含量及其合成关键酶活性的关系进行研究，发现灌浆初期温度升高使淀粉含量、蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase，SPS)活性显著上升，蔗糖含量、蔗糖合成酶(sucrose synthetase，SS)、淀粉合成酶(starch synthase,SSS)和淀粉分支酶(starch branching enzyme,SBE)活性下降[7,10]。Iqbal等[11]研究发现，早晚稻中配施有机肥显著提高了SS、焦磷酸化酶(pyrophosphorylase,AGP)、SSS、SBE等淀粉相关酶活性。与常规施肥相比，施用有机肥能显著提升稻米的峰值黏度、最低黏度与崩解值，降低消减值，提高稻米食味值[12-13]。由此可见，目前大部分研究都是围绕温度胁迫或肥料施用单因素对淀粉品质及相关酶活性的影响，而有关两者互作效应对淀粉影响的研究较少，其生理机制尚不明确。基于此，本试验设置2种肥料与3种温度处理，研究抽穗期温度处理对籽粒淀粉合成关键酶活性及淀粉品质形成的影响，了解温度胁迫对淀粉的合成和积累以及淀粉品质的影响机理，以期为减轻或避免高温危害、提高稻米品质提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地点与供试品种
试验于2019—2020年在江苏省扬州大学农学院试验盆栽场进行，供试品种南粳9108(江苏省农业科学院粮食作物研究所培育)为迟熟中粳稻品种，全生育期150 d左右。常温(NT)、+2℃(较常温增加2℃，MT)、+5℃(较常温增加5℃，HT)处理在扬州大学农学院人工智能气候试验室进行。
1.2 试验设计
本研究设计常规化肥(CF)和有机肥(OF)两种不同的肥料处理。采用标准化机插育秧方式，于2019年5月24日将稻种均匀播在秧盘(58 cm×28 cm×2.5 cm)中育秧，6月21日将秧苗移栽至盆钵中(直径30 cm，高28 cm)；2020年5月25日育秧，6月22日移栽，移栽时均选取大小相近的壮苗，每盆3穴呈三角形分布，每穴3株。盆中装20 kg过筛土(土壤质地为壤土，移栽前用水浸透)，土壤pH值6.15、有机质含量24.9 g·kg-1、速效氮含量122.5 mg·kg-1、速效磷含量58.6 mg·kg-1、速效钾含量67.5 mg·kg-1。
试验设置常规化肥处理与有机化肥处理折合纯氮含量一致。常规化肥处理全生育期施2.3 g纯氮，基肥为每盆2 g尿素(即0.93 g纯氮)和1 g磷酸二氢钾(KH2PO4)；6月28日每盆施用尿素1 g(即0.47 g纯氮)作分蘖肥；7月25日每盆施用尿素1 g(即0.47 g纯氮)和1 g KH2PO4作拔节肥；8月10日施用尿素1 g(即0.47 g纯氮)作穗肥。有机肥处理全生育期施用有机肥42.5 g，其中含2.3 g纯氮(有机肥中有机质含量>45%，纯氮含量5.5%)，基肥为每盆1.61 g纯氮，穗肥为每盆0.69 g纯氮。水稻在盆栽中生长至始穗期，选择长势较好并一致的盆栽分别移入常温、+2℃、+5℃处理的气候室内，每个处理各16盆，处理时间均为14 d，处理结束后移至室外继续生长至成熟。
人工气候室采用自动温控装置调节温度，常温温度设为气象局发布的十年同日平均数据，+2℃处理较常温增长2℃，+5℃处理较常温增长5℃(表1)；气候室内光照、CO2浓度与外界保持一致，温度每3小时自动调节至设定温度，温度控制精度为±0.5℃，湿度恒定为70%左右，因此未罗列湿度数据。
表1 人工气候室温度处理情况Table 1 The temperature treatment of the artificial climate chamber /℃
1.3 酶液的提取与测定方法
各处理分别于穗后2、3、5和6周，取穗型大小基本一致的稻穗，选择穗中部籽粒各500粒左右，于液氮中速冻3 min，放入-70℃冰箱内保存，按程方民等[14]的方法测定籽粒的焦磷酸化酶(AGP)、淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性；按照李木英等[15]和Kumari等[16]的方法测定籽粒的蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性。
1.4 蔗糖和淀粉含量的测定
将收获后的精米磨粉，准确称取0.1 g，加8 mL 80%的酒精进行碾磨，80℃水浴3 min，3 000 r·min-1离心10 min，转移上清液。在沉淀中加入80%的酒精离心10 min(重复2次)，收集3次离心后的上清液并定容至50 mL测定蔗糖含量，将最后一次离心后的沉淀保留，测定淀粉含量。
1.4.1 蔗糖含量的测定 从上述50 mL溶液中吸取0.9 mL，加入0.1 mL 2 mol·L-1NaOH (8 g NaOH溶解在100 mL水中)，沸水浴10 min，加入1 mL 10.1%间苯二酚和3 mL 10 mol·L-1HCl(浓盐酸84 mL与16 mL水混合溶解)，80℃水浴60 min后冷却，在500 nm波长下测定吸光值后代入标准曲线。
标准曲线制作：准确称取0.1 g(在85℃烘箱中烘2 h)蔗糖，溶解并定容至1 000 mL，即成0.1 mg·mL-1的蔗糖母液，在6个10 mL具塞刻度试管中分别加入0、0.1、0.3、0.5、0.7和0.9 mL的蔗糖母液，再对应加入0.9、0.7、0.5、0.3、0.1和0 mL的蒸馏水，计算蔗糖含量，将蔗糖含量(mg)由小到大排序并作为纵坐标，对应的吸光值为横坐标绘制标准曲线。
蔗糖含量按以下公式计算：
蔗糖含量(mg·g-1)=
1.4.2 淀粉含量的测定 在沉淀中加入80%浓度的酒精8 mL，80℃水浴3 min，用3 000 r·min-1的Table-type high speed centrifuge H/T16 MM离心机(湖南赫西仪器装备有限公司)离心10 min，仅保留残渣于80℃烘干冷却后，加入2 mL蒸馏水，沸水浴20 min不断摇动，再加入2 mL 9.2 mol·L-1HClO4(准确量取73.96 mL分析纯HClO4加入26.04 mL水，搅拌混匀)，不断摇动10 min，加入6 mL水，于3 500 r·min-1离心10 min，弃上清液，将残渣继续加2 mL 4.6 mol·L-1HClO4，摇动10 min，加6 mL水离心，收集上清液定容至50 mL。吸取0.2 mL提取液和1.8 mL水，加入4 mL 0.2%蒽酮试剂，沸水浴15 min，冷却后，在620 nm波长下测定吸光值后代入标准曲线。
标准曲线制作：准确称取0.1 g(在85℃烘箱中烘2 h)葡萄糖，溶解并定容至1 000 mL，即成0.1 mg·mL-1的葡萄糖母液，在6个10 mL具塞刻度试管中分别加入0、0.4、0.8、1.2、1.6和2.0 mL的葡萄糖母液，再对应加入2.0、1.6、1.2、0.8、0.4和0 mL的蒸馏水，计算葡萄糖含量，以每管中葡萄糖含量(mg)为纵坐标，对应的吸光值为横坐标绘制标准曲线。
淀粉含量按以下公式计算：
淀粉含量(mg·g-1)=
1.4.3 稻米品质测定 使用三维快速黏度分析仪Super 3 RVA(澳大利亚纽波特科学仪器公司)测定稻米黏滞性，并用热力学计算软件(thermal cyclefor windows,TCW)对数据进行分析[17]，按美国谷物化学协会(American Association of Cereal Chemists,AACC)提供的操作程序61-02(1995)分析RVA曲线。直链淀粉含量的测定采用三碘比色法。
1.5 稻米淀粉品质测定
1.5.1 淀粉的提纯 水稻籽粒研磨成粉末，加入蒸馏水混合成匀浆。匀浆依次用100目纱布(折叠2次)与400目纱布过滤并收集滤液。将滤液转入离心管中配平，6 000 r·min-1离心10 min，弃上清液留沉淀。沉淀加入2%的十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)混匀后摇床震荡30 min，6 000 r·min-1离心5 min，弃上清液留沉淀。沉淀用蒸馏水离心3次，无水乙醇离心2次(弃上清液留沉淀)。最后将沉淀放入40℃烘箱烘干2 d，烘干后用100目滤网过筛。
1.5.2 淀粉粒粒度 利用MS-2000激光衍射粒度分析仪(Malvern公司,英国)测定。打开应用程序，将200 mg 左右干燥样品放入50 mL烧杯中，并加入30 mL左右无水乙醇，用小勺子搅匀后放置5 s，取上清液(杜绝沉淀颗粒)逐勺加入进样烧杯，开启超声波30 s，1～2 min后开始测定。平均粒径用体积加权平均值定义[18]。
1.5.3 淀粉晶体结构 参考Wei等[19]的方法，在含有饱和NaCl溶液的密闭容器中放入淀粉，吸水一周后用D8 Advance多晶X衍射仪(Bruker AXS公司,德国)测定。测定后利用计算机软件(DIFFRAC.Measurement Center)沿着每个衍射峰的基线作一条曲线，曲线2θ5.6°、15°、17°、18°、20°和23°处的衍射峰的面积代表晶体成分含量，其面积之和与2θ4～30°衍射峰面积之比即为结晶度，结晶度的计算重复3次。
1.5.4 淀粉糊化特性 利用德国耐驰公司生产的DSC200F3差示扫描量热仪(different scanning calorimeter，DSC)测定，参考Lu等[20]的方法。称取5 mg淀粉与水混合，并在4℃的铝锅中密封过夜。测量时设置仪器以10℃·min-1的速率从20℃加热到100℃，然后开始测定并分析样品曲线。
1.6 数据分析
采用Excel 2016软件进行数据整理，采用SPSS 23.0软件进行方差分析与相关性分析，采用Origin 8.5软件绘制图表。
2 结果与分析
2.1 处理效应的方差分析
成熟期淀粉合成相关酶活性及淀粉与蔗糖含量在肥料处理、温度处理间存在显著或极显著差异。存在肥料处理×温度处理互作效应，其他互作效应差异均不显著(表2)。由于所测定的指标在年度间差异不显著，故本研究主要采用2019年数据。
表2 成熟期籽粒淀粉合成相关酶活性在年度间、肥料处理、温度处理间的方差分析Table 2 Analysis of variance (F-value) for starch synthesis in grains at mature stage among years,fertilizer treatments andtemperature treatments
2.2 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒各种酶活性的影响
2.2.1 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的影响 由图1-A可知，随着温度的升高，籽粒SS活性呈下降趋势，说明籽粒通过SS途径合成蔗糖的能力随温度升高总体呈下降趋势。由图1-B可知，随着抽穗后周数的增加，籽粒SPS活性逐渐增加，且在抽穗后3～6周(灌浆中后期)各处理籽粒SPS活性均显示为HT>MT>NT，表明温度升高增加了SPS活性。同一时期同一温度条件下，SS与SPS活性整体表现为OF>CF。综上，随着生育进程的推进与温度的升高，SS抑制蔗糖的积累，SPS促进蔗糖的合成；有机栽培可缓解温度升高带来的不利影响。
注：CF：常规化肥处理；OF：有机肥处理；NT：常温处理；MT：较常温增加2℃处理；HT：较常温增加5℃处理。下同。Note: CF: Conventional fertilizer treatment. OF: Organic fertilizer treatment. NT: Normal temperature. MT: 2℃ more than NT. HT: 5℃ more than NT. SPS: Sucrose phosphate synthase. The same as following.图1 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒SS(A)和SPS(B)活性的影响Fig.1 Effects of high temperature on activities of SS (A) and SPS (B) in rice grains at heading stage under different fertilizer treatments
2.2.2 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒淀粉相关酶活性的影响 由图2可知，SSS、SBE与AGP活性在抽穗后2周略低，至3周左右达到高峰，之后呈下降趋势，总体呈现先增后降的单峰型变化规律。同一肥料处理下，SSS、SBE活性总体表现为NT>MT>HT，AGP活性则相反。同一温度下，3种酶的活性总体表现为OF>CF，与常规化肥相比，抽穗后3～6周，有机肥处理下3种酶活性下降幅度较大。综上，随着温度的升高，SSS与SBE的活性逐渐降低并抑制了淀粉的合成，但AGP的活性逐渐升高，说明AGP与淀粉合成受阻无直接关系。有机肥处理可以缓解高温带来的不利影响，使SSS与SBE的活性增加。
图2 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒SSS、SBE和AGP活性的影响Fig.2 Effects of high temperature stress on SSS,SBE and AGP activity of rice grain at heading stage under different fertilizer treatments
表3 不同肥料处理下温度升高对成熟期水稻籽粒蔗糖和淀粉含量的影响Table 3 Effects of high temperature on sucrose and starch contents in rice grains at maturity stage under different fertilizer treatments
2.3 不同肥料处理下抽穗期温度升高对成熟期籽粒淀粉和蔗糖含量的影响
由表3可知，+2℃、+5℃条件下，常规化肥处理的蔗糖含量分别比常温增加94.67%、400.02%，有机肥处理下蔗糖含量分别增加163.35%、516.99%，温度处理间差异达到显著水平，且温度升高后有机肥处理下蔗糖含量增长幅度大于常规施肥处理。经历抽穗期+2℃、+5℃处理后，常规化肥处理淀粉含量分别比常温减少32.05%、48.05%，有机肥处理分别减少41.57%、48.95%；常规化肥处理直链淀粉含量分别降低2.06、4.12个百分点，有机肥处理分别降低1.86、2.06个百分点。蔗糖含量升高幅度和淀粉含量降低程度均表现为OF>CF，直链淀粉含量降低程度则相反。蔗糖含量与淀粉含量受肥料处理、温度处理及其互作效应的影响较大，差异达到显著或极显著水平；直链淀粉含量在温度处理间存在极显著差异。
注：A和B分别代表CF处理和OF处理。Note: A and B represent CF and OF,respectively.图3 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒淀粉晶体结构的影响Fig.3 Effect of high temperature stress on starch crystal structure of rice grain at heading stage under different fertilizer treatments
2.4 不同肥料处理下抽穗期温度升高对稻米RVA谱特征值的影响
由表4可知，除消减值和起浆温度外，其余RVA谱特征值均随温度升高呈下降趋势，除崩解值与消减值外，其余RVA谱特征值在+5℃处理下与常温相比差异显著。与常温相比，常规化肥处理下，+5℃处理使峰值黏度、热浆黏度、崩解值、冷胶黏度、回复值和峰值时间分别减小47.29%、60.43%、27.20%、60.10%、59.13%和19.14%，消减值和起浆温度分别升高53.95%和6.99%；有机肥处理下，+5℃处理使峰值黏度、热浆黏度、崩解值、冷胶黏度、回复值和峰值时间分别减小61.80%、63.07%、60.47%、59.48%、51.07%和11.04%，消减值和起浆温度分别升高19.85%和4.23%。总的来说，有机肥处理下各RVA谱特征值的变化幅度小于常规化肥处理。
方差分析表明，温度处理对各RVA谱特征值的影响达到极显著水平，肥料处理、温度处理和肥料处理互作对除回复值外各特征值的影响达到显著或极显著水平。
2.5 不同肥料处理下抽穗期温度升高对稻米淀粉品质的影响
2.5.1 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒淀粉粒度的影响 由表5可知，有机肥处理下淀粉粒平均粒径随温度的升高而显著增加。常规化肥处理下，与常温处理相比，+2℃处理使淀粉粒平均粒径显著增加，+5℃处理下无显著差异。两种肥料处理常温条件下淀粉粒直径分布在2～7 μm之间的比例最大。与常温相比，升温条件下两种肥料处理的直径>7 μm淀粉粒的比例显著升高。不同温度条件下，平均粒径表现为CF>OF，有机肥处理下的淀粉颗粒比例分布在<2 μm和2～7 μm之间较常规化肥处理多，而>7 μm淀粉粒直径分布比例小于常规化肥处理。方差分析表明，肥料处理、温度处理、肥料与温度互作处理对籽粒淀粉粒度的影响均达到极显著水平。
2.5.2 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒淀粉晶体结构的影响 由图3可知，不同处理下X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)波谱均表现为典型的“A”型衍射特征。与常温相比，+2℃使常规化肥下淀粉尖峰强度有所下降，+5℃使之上升。而温度升高使有机肥处理下淀粉尖峰强度有所升高或持平。
由图4可知，+5℃处理下的淀粉结晶度最大，且与常温和+2℃处理相比差异显著，+2℃与常温差异不显著且以+2℃条件下较大。随着温度的升高，常规化肥处理下结晶度增加幅度大于有机肥处理。表明温度升高对常规化肥下淀粉晶体结构影响较大，有机肥表现出对升温逆境较好的抗性。
表4 不同肥料处理下抽穗期温度升高对稻米RVA谱特征值的影响Table 4 Effect of high temperature stress on RVA spectrum characteristics of rice at heading stage under different fertilizer treatments
表5 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒淀粉粒度的影响Table 5 Effects of high temperature stress on grain starch size of rice at heading stage under different fertilizer treatments
注：图中不同小字母表示在0.05水平差异显著。Note: Different lowercase letters in the figure indicate significant difference at 0.05 level.图4 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒淀粉结晶度的影响Fig.4 Effect of high temperature stress on rice grain starch crystallinity at heading stage under different fertilizer treatments
2.5.3 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒淀粉糊化温度的影响 由表6可知，两种肥料处理下淀粉的热晗值、峰值温度、起始温度均表现为HT>MT>NT，+5℃处理下的终止温度显著高于常温处理，+2℃处理对终止温度无显著影响。与常温相比，有机肥处理下+5℃使淀粉糊化范围增加，而常规化肥处理则相反。
与常温相比，常规化肥处理下，+2℃、+5℃使热晗值分别增加25.03%、45.04%，+5℃处理使峰值温度、起始温度和终止温度分别显著增加9.81%、7.29%、5.19%；有机肥处理下+2℃、+5℃使热晗值分别增加22.27%、37.42%，+5℃处理使峰值温度、起始温度和终止温度分别增加5.44%、3.05%、6.60%，总体增幅表现为CF>OF。方差分析表明，温度处理对各DSC特征值的影响达到极显著水平，肥料处理、肥料和温度互作处理对除起始温度外各特征值的影响达到极显著水平。
2.6 水稻成熟期籽粒蔗糖、淀粉相关酶活性与其代谢指标和稻米RVA谱特征值的相关分析
由表7可知，酶活性与稻米RVA谱特征值的相关性表现为：SPS和AGP活性与黏度值(峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度)呈显著或极显著负相关，其余3种酶活性则与黏度值呈极显著正相关。蔗糖含量与SS、SSS、SBE活性呈显著或极显著负相关；淀粉含量则与SS、SSS、SBE活性呈极显著正相关。说明SPS活性的增强直接促进蔗糖的合成与积累，SS活性的提高能够促进籽粒合成淀粉底物的积累，AGP、SSS和SBE在水稻籽粒淀粉合成中均具有重要调控作用。
2.7 水稻成熟期籽粒蔗糖、淀粉相关酶活性与稻米淀粉品质的相关分析
由表8可知，SS、SBE活性与热晗值和峰值温度呈显著或极显著负相关，与直链淀粉含量呈极显著正相关；SPS活性则与热焓值呈显著正相关。SSS与热晗值、峰值温度、起始温度和终止温度呈显著或极显著负相关；AGP活性则与直链淀粉含量呈显著负相关。说明籽粒蔗糖和淀粉相关酶的活性可调节淀粉糊化温度、粒径大小和直链淀粉含量，从而改善淀粉品质。
3 讨论
3.1 不同肥料处理下抽穗期温度升高对淀粉含量及相关酶的影响
在叶片细胞质中，磷酸丙糖经蔗糖磷酸合成酶和其他酶作用合成蔗糖，然后通过蔗糖合成酶将蔗糖转化为果糖和1，6-二磷酸，继而为淀粉合成提供原料[21]。王志琴等[22]认为水稻籽粒中蔗糖合成酶在蔗糖的分解中起重要作用。本研究发现，随着温度升高，籽粒SS活性下降，在灌浆中后期籽粒SPS活性升高，两种酶活性均表现为OF>CF；籽粒的蔗糖含量明显增加，淀粉含量明显降低。这与何国成等[23]的研究一致，但Yang等[24]认为高温胁迫降低了蔗糖磷酸合成酶活性。这表明温度升高导致蔗糖在运输到淀粉合成器官中受阻，使蔗糖积累，淀粉含量降低；有机肥处理能提高蔗糖合成和分解相关酶的活性。关于SPS活性结论的差异，可能是稻米品种和施肥方式不同所致，在高温胁迫后SPS活性的动态趋势需进一步深入研究。
表6 不同肥料处理下抽穗期温度升高对水稻籽粒淀粉DSC特征值的影响Table 6 Effect of high temperature stress on DSC characteristic values of rice grain starch at heading stage at grain filling stage under different fertilizer treatments
表7 水稻籽粒蔗糖、淀粉相关酶活性与其代谢指标和稻米RVA谱特征值的相关分析Table 7 Correlation analysis of activities of sucrose and starch related enzymes with their metabolic indexes and RVA profile characteristics in rice grains
表8 水稻成熟期籽粒蔗糖、淀粉相关酶活性与稻米淀粉品质的相关分析Table 8 Correlation analysis of sucrose,starch related enzyme activities and starch quality in rice grains at maturity stage
Cheng等[25]和Ahmed等[26]研究认为高温使籽粒灌浆期时间缩短，淀粉含量、磷酸化酶和SSS活性均降低。本研究表明，SSS和SBE活性随着灌浆进程的推进逐渐增加，达到峰值后又逐渐下降，呈单峰型变化规律，这与成臣等[27]的结论一致。本试验还发现，随着抽穗期温度升高，SSS和SBE的活性总体表现为NT>MT>HT，相同温度下SSS和SBE的活性表现为OF>CF；蔗糖含量升高幅度和淀粉含量降低程度均表现为OF>CF。Jiang等[28]研究指出，灌浆期高温使胚乳中的分支酶活性和表达水平均低于常温。结合本研究得出的结论，说明温度升高通过抑制淀粉合成相关酶活性，加速了形成淀粉原料的积累，进而导致籽粒中蔗糖含量升高与淀粉含量的下降。有机肥处理下，籽粒中的SSS和SBE活性较常规肥处理高，说明有机肥能缓解高温胁迫对淀粉合成相关酶活性的抑制作用。
本研究发现常温下有机肥处理的AGP活性峰值比常规化肥处理高，穗后第3周达到最大值，且灌浆前期和后期AGP活性均表现为HT>MT>NT，+5℃处理下籽粒中的AGP仍维持着相对较高的活性水平，这说明AGP活性并不是阻止升温处理下籽粒淀粉合成与积累的主要原因，此结论与程方民等[29]和肖辉海等[30]的研究结果一致。王军可等[31]研究认为，与常温处理相比，高温处理显著降低AGP活性，导致淀粉合成受阻。综上，升温逆境对淀粉合成与积累的影响与SSS和SBE活性密切相关，温度升高导致SSS和SBE活性下降，淀粉合成受阻，但有关温度对AGP活性的影响结论不一，可能与不同水稻品种和不同施肥方式有关，对此尚需进一步探讨。
3.2 不同肥料处理下抽穗期温度升高对稻米RVA谱和淀粉品质的影响
李玉林等[32]研究认为，与常规化肥相比，施用有机肥能显著提升稻米的RVA谱特征值与食味品质。本研究中，随着温度的升高，黏度值、崩解值、回复值和峰值时间均呈下降趋势，+5℃条件下差异显著。此结果与Siddik等[33]的研究结论一致，但与Lin等[34]的研究相反，即高温导致糊化温度和黏度值升高。对于此不同结论可能是由于水稻品种与处理之间的差异所致。沈泓等[35]认为灌浆期温度升高使籽粒直链淀粉含量降低；张玉屏等[36]研究发现夜间高温与夜间低温处理均提高了直链淀粉的含量，夜间高温处理的影响更大。本研究发现+5℃处理下各RVA谱特征值的变化幅度总体表现为OF
与常温相比，升温条件下两种肥料处理的淀粉粒直径>7 μm的比例显著升高，直径<2 μm和2～7 μm的比例降低，这与Liu等[37]的结论相同。本试验还发现淀粉平均粒径呈现CF>OF趋势，有机肥处理的淀粉粒直径分布比例在<2 μm和2～7 μm之间较常规化肥处理多，而>7 μm淀粉粒直径分布比例小于常规化肥处理。这说明高温诱导的淀粉平均粒径和大淀粉颗粒比例的增加是造成淀粉糊化温度较高和蒸煮适口性较差的主要原因，有机肥处理下稻米的适口性好于常规化肥处理。随着温度的升高，稻米淀粉尖峰强度变化动态和结晶度增加幅度均表现为CF>OF。热晗值反映了淀粉糊化时所需能量，温度升高后，两种肥料处理下的热晗值、峰值温度、起始温度均表现为HT>MT>NT，这与Kong等[38]和Song等[39]的研究结果一致，即灌浆期高温会提高糊化温度和热晗值，相对结晶度也呈现上升的趋势。本研究发现有机肥处理下热晗值升高幅度小于常规化肥处理，说明温度升高和有机肥处理下淀粉糊化时所需能量小于常规化肥处理，即有机肥处理可消除高温带来的部分不利影响。
综上，有机肥处理下的淀粉合成相关酶活性与淀粉品质较好，这可能是由于随着时间的推移，有机肥可持续为水稻提供养分并改良土壤，而常规施肥只能在一定时间内为水稻提供养分。因此，在升温逆境下，有机肥处理可以缓解高温对水稻淀粉酶及淀粉品质的不利影响。
4 结论
本研究结果表明，随着抽穗期温度升高，淀粉含量、SS、SSS和SBE的活性呈下降趋势，蔗糖含量、SPS与AGP的活性呈上升趋势，淀粉合成受阻；升温逆境使淀粉品质变劣，温度越高则影响越大。在肥料处理方面，各淀粉相关酶活性总体表现为OF>CF。从气候变暖应对措施来看，有机肥处理优于常规化肥处理，有机肥施用能提高蔗糖、淀粉合成和分解相关酶的活性，进而调控淀粉含量，改善高温胁迫对淀粉品质的不利影响。
