不同形态氮素对弱筋小麦籽粒淀粉积累及其相关酶活性的影响

为给弱筋小麦优质高产高效栽培的合理氮肥运筹提供理论依据,在大田条件下研究了3种形态的氮素(酰胺态氮、铵态氮和硝态氮)对弱筋小麦豫麦50籽粒淀粉合成及其相关酶活性的影响.结果表明,施铵态氮能增加灌浆中后期籽粒总淀粉和支链淀粉积累量,保持较高的籽粒总淀粉和支链淀粉积累速率,而施酰胺态氮籽粒直链淀粉积累量和积累速率较高.施铵态氮有利于提高成熟期籽粒总淀粉、支链淀粉含量和支/直比例,而施酰胺态氮提高了直链淀粉含量.施硝态氮对小麦籽粒淀粉积累的调控效应介于施铵态氮和施酰胺态氮之间.施铵态氮和施硝态氮后旗叶蔗糖合成酶(SS)和灌浆中后期蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性高,灌浆中后期籽粒蔗糖合成酶(SS)活性、籽粒蔗糖含量、可溶性淀粉合成酶(SSS)活性高,束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性低,而施酰胺态氮则表现出相反的趋势.施硝态氮的旗叶蔗糖含量始终最低;与施酰胺态氮相比,施铵态氮旗叶蔗糖含量灌浆前中期低,而后期高.说明施铵态氮旗叶蔗糖合成能力强,源器官蔗糖向库运输迅速,籽粒库中糖源供应充足.因此,生产上可以通过改变氮素形态调节淀粉合成酶活性,进而调控淀粉的合成与积累.     

不同形态氮素对弱筋小麦籽粒淀粉积累及其相关酶活性的影响

为给弱筋小麦优质高产高效栽培的合理氮肥运筹提供理论依据,在大田条件下研究了3种形态的氮素（酰胺态氮、铵态氮和硝态氮）对弱筋小麦豫麦50籽粒淀粉合成及其相关酶活性的影响。结果表明,施铵态氮能增加灌浆中后期籽粒总淀粉和支链淀粉积累量,保持较高的籽粒总淀粉和支链淀粉积累速率,而施酰胺态氮籽粒直链淀粉积累量和积累速率较高。施铵态氮有利于提高成熟期籽粒总淀粉、支链淀粉含量和支／直比例,而施酰胺态氮提高了直链淀粉含量。施硝态氮对小麦籽粒淀粉积累的调控效应介于施铵态氮和施酰胺态氮之间。施铵态氮和施硝态氮后旗叶蔗糖合成酶（SS）和灌浆中后期蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性高,灌浆中后期籽粒蔗糖合成酶（SS）活性、籽粒蔗糖含量、可溶性淀粉合成酶（SSS）活性高,束缚态淀粉合成酶（GBSS）活性低,而施酰胺态氮则表现出相反的趋势。施硝态氮的旗叶蔗糖含量始终最低;与施酰胺态氮相比,施铵态氮旗叶蔗糖含量灌浆前中期低,而后期高。说明施铵态氮旗叶蔗糖合成能力强,源器官蔗糖向库运输迅速,籽粒库中糖源供应充足。因此,生产上可以通过改变氮素形态调节淀粉合成酶活性,进而调控淀粉的合成与积累。     

不同小麦品种籽粒淀粉合成酶基因的表达及其与淀粉积累的关系

为探寻不同专用类型小麦籽粒品质调控的途径,以不同专用类型小麦品种为材料,比较了其籽粒淀粉合成酶基因表达、淀粉合成酶活性以及淀粉积累速率动态特征,并分析了三者之间的相关性。结果表明,整个灌浆期间,籽粒淀粉合成酶基因（AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI）相对表达量、淀粉合成酶（AGPase、GBSS、SSS、SBE）活性及直、支链淀粉积累速率均表现为强筋小麦中优9507〉中筋小麦淮麦18〉弱筋小麦宁麦9号〉糯小麦Wx11。相关分析表明,AGPase1、SSSIII、SBEI基因的相对表达量最大值与AGPase、SSS、SBE活性峰值均呈极显著正相关;GBSSI基因相对表达量最大值与GBSS活性峰值相关不显著;4种淀粉合成酶基因相对表达量最大值均与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率峰值呈极显著正相关;4种淀粉合成酶活性与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关。     

施磷量对弱筋小麦扬麦9号籽粒淀粉合成和积累特性的调控效应

以弱筋小麦扬麦9号为材料，在缺磷土壤（速效磷含量4．1mg／kg）上进行施磷量试验，研究施磷量对小麦籽粒淀粉合成、积累及相关酶活性的影响。结果表明。在施磷（P2O5）0～108kg／ha范围内，增加施磷量，籽粒直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累量、积累速率上升，旗叶蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性和蔗糖含量提高，籽粒蔗糖合成酶（SS）活性增强。籽粒蔗糖含量提高。籽粒ADPG焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合成酶（ssS）、束缚态淀粉舍成酶（GBSS）活性提高，成熟籽粒直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量下降。施磷量超过108kg／ha后，直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累量、积累速率及蔗糖含量、SPS、SS、AGPP、SSS、GBSS酶活性呈下降趋势。     

水氮交互对弱筋小麦蔗糖含量和籽粒淀粉积累及品质的影响

为了解弱筋小麦产量和品质的水氮调控效应,于2003~2004年度在大田条件下研究了水氮因素及其交互作用对弱筋小麦旗叶蔗糖合成、籽粒淀粉积累、产量和品质性状的影响。结果表明,就弱筋小麦品种豫麦50而言,150kg/hm2的氮肥用量有利于促进旗叶蔗糖合成,增加籽粒淀粉积累量和籽粒产量,而氮肥施用量过多(270kg/hm2)或全生育期不施氮肥均不利于弱筋小麦产量和品质的形成;在试验条件下,灌拔节水 灌浆水(花后15d)有利于后期旗叶蔗糖合成和籽粒淀粉积累,其籽粒产量最高,品质性状最优;而灌拔节水(1水)或拔节水 灌浆水 麦黄水(3水)均不利于旗叶蔗糖合成和籽粒淀粉积累,导致籽粒产量和品质不同程度的下降。从水、氮的交互效应看,以全生育期施氮量150kg/hm2并保证拔节水和灌浆水是弱筋小麦较为理想的水氮运筹方式。     

宁麦9号花后内源激素和蔗糖含量变化及其与籽粒淀粉合成的关系

为研究小麦花后旗叶和籽粒中内源激素、蔗糖含量及籽粒中淀粉积累的动态变化,以弱筋小麦宁麦9号为供试材料在两种施肥处理条件下分析了花后内源激素和蔗糖含量变化与籽粒淀粉合成的关系.结果表明,氮肥后移的处理旗叶中ZRs、iPAs含量的增加及ABA含量的减少,有利于光合产物的合成;蔗糖含量较高,为籽粒合成淀粉提供了充足的碳源物质.籽粒中淀粉及其组分积累量灌浆期呈不断上升的趋势,积累速率呈单峰曲线,直、支链淀粉和总淀粉积累速率峰值期均在花后21～28 d,氮肥后移表现为增加趋势.相关分析表明,籽粒中内源激素ABA与蔗糖含量呈极显著负相关,GA1/3/ABA与蔗糖含量呈极显著正相关,IAA、GA1/3与淀粉积累速率呈极显著正相关.通径分析表明,籽粒中内源激素IAA对淀粉积累速率有极显著促进作用,直接通径系数达0.9627**,GA1/3主要是通过提高IAA含量间接促进籽粒中淀粉的积累,说明适当提高IAA含量有利于促进籽粒淀粉的积累.     

灌水对不同穗型小麦碳氮代谢及籽粒灌浆的影响

为了给小麦节水栽培实践提供参考,在大田条件下研究了灌水次数对大穗型小麦品种豫麦66与多穗型小麦品种豫麦49碳氮代谢及籽粒灌浆的影响。结果表明,增加灌水次数可以提高旗叶硝酸还原酶(NR)活性和可溶性蛋白质含量,在灌浆中后期豫麦66较豫麦49具有明显优势。随着灌水次数增加,旗叶和籽粒可溶性糖含量在灌浆前期降低,而在灌浆后期籽粒可溶性糖含量升高,旗叶则表现相反。籽粒淀粉积累速率在灌浆前期随灌水次数增加而降低,但在灌浆后期则与之相反。籽粒灌浆速率呈单峰曲线变化,增加灌水次数,积累高峰期推迟,且前期慢,后期快,在花后35 d豫麦66在灌一水、灌两水和灌三水处理下籽粒灌浆速率分别为0.96、1.24和1.07 mg/d,而豫麦49分别为0.94、0.39和0.36 mg/d。豫麦66与豫麦49号相比,旗叶可溶性糖含量在灌浆中后期较低,淀粉及籽粒积累速率的峰值出现较晚但持续时间较长,表明大穗型品种同化物外运能力和库活性较强,灌浆进程稳健。     

增铵营养对专用型小麦可溶性糖转运及淀粉积累的影响

为给小麦氮肥管理提供理论依据,选用强筋小麦品种郑麦9023和弱筋小麦品种郑麦004为材料,在大田试验条件下研究了增铵营养对不同专用型小麦旗叶、籽粒可溶性糖含量与籽粒中淀粉及其组分含量的影响。结果表明,增铵营养条件下,两种小麦旗叶、籽粒中可溶性糖含量与籽粒淀粉及其组分含量在灌浆期间的变化趋势基本一致,但在灌浆中后期差别较大,与郑麦9023相比,郑麦004对增铵营养的响应更为显著。在NO3-∶NH4+为50∶50时小麦旗叶、籽粒可溶性糖含量变化及淀粉积累增加最显著。在此处理下,花后24d郑麦9023和郑麦004旗叶可溶性糖含量分别增加了7%和21%;增铵营养对两个小麦品种淀粉组分支/直比例影响不一,与对照相比,增铵营养导致郑麦9023下降了3.2%,使郑麦004增长了1.1%。增铵营养可能主要通过增加小麦旗叶中可溶性糖含量促进籽粒淀粉积累,与强筋小麦品种郑麦9023相比,弱筋小麦品种郑麦004的各项指标表现更为优异。     

密度对饲用玉米蔗糖合成和积累的影响

以4个饲用玉米品种为材料,研究玉米生长发育过程中密度对蔗糖合成和积累的影响,探讨蔗糖合成酶(SS)、磷酸蔗糖合成酶(SPS)与蔗糖间的相关性,明确蔗糖合成机理。研究结果表明,拔节期至成熟期蔗糖含量随密度的增加而降低,孕穗期至灌浆期SS活性随密度的增大而减小,SPS活性在孕穗期至灌浆期随密度的增大而减小;子粒蔗糖含量因密度和品种而异,SS活性随着密度的增大而减小,子粒SPS活性在整个灌浆过程呈逐渐降低趋势,在吐丝42 d以前酶活性均随密度的增加而降低;功能叶片SPS活性、SS活性与蔗糖含量间在孕穗期至成熟期呈极显著正相关,子粒SPS活性与蔗糖含量在吐丝7～42 d呈极显著正相关,子粒SS活性与蔗糖含量在吐丝后(除吐丝42 d呈显著正相关外)呈极显著正相关。     

灌溉模式对不同密度小麦群体质量和产量的影响

为明确灌溉模式对不同密度小麦群体的调控效应,在大田条件下设置了不灌水（W0）、灌1水（W1j,拔节期灌水;W1b,孕穗期灌水）、灌2水（W2,拔节期和孕穗期灌水）、灌3水（W3,拔节期、孕穗期和灌浆期灌水）5种灌溉模式和基本苗180万.hm-2（D1）、300万.hm-2（D2）、450万.hm-2（D3）3种密度的二因素试验,研究了灌溉模式对不同密度小麦群体质量指标和产量的影响。结果表明,在灌溉拔节水的基础上增加灌溉显著提高了群体总茎数、叶面积指数和成穗率,三个指标基本上均表现为W3〉W2〉W1j〉W1b〉W0。花后干物质积累量高低表现为W2〉W1j〉W1b〉W3〉W0。产量则随着灌溉次数的增多呈低-高-低的变化趋势,表现为W2〉W3〉W1b〉W1j〉W0。密度从D1增加到D3,总茎数、叶面积指数和干物质积累量显著增加,籽粒产量则呈低-高-低的变化趋势。因此在春季降雨较少的条件下,灌溉模式W2即灌拔节水和孕穗水,就可以满足小麦正常生长发育、群体合理构建和高产的需要,其适宜密度为300万.hm-2基本苗。     

灌水模式对春小麦光合性能和干物质生产的影响

为探寻宁夏引黄灌区春小麦节水栽培的适宜灌水模式,比较分析了6个不同灌水处理(W1:二棱水+开花水;W2:二棱水;W3:拔节水;W4:二棱水+孕穗水;W5:二棱水+拔节水+孕穗水+开花水+灌浆水;W6:二棱水+拔节水+孕穗水+开花水)下春小麦光合性能、物质积累与转运、产量性状及水分利用的差异。结果表明,灌二棱水、孕穗水或开花水的W1、W4、W5、W6处理明显增加春小麦花后旗叶光合速率、蒸腾速率和气孔导度,灌二棱水和生育后期少灌水的W1、W2、W4处理明显增加花后旗叶胞间CO2浓度。灌水次数减少会显著增加旗叶SPAD值,并降低叶面积系数,其中以缺少二棱水的W3处理最为明显。灌有二棱水和孕穗水的W4处理明显降低抽穗至开花旗叶SPAD值,增加开花至灌浆旗叶SPAD值和抽穗至开花叶面积系数,灌开花水明显增加开花至灌浆旗叶面积。灌二棱水、拔节水、孕穗水、开花水明显促进了干物质积累,灌水次数增加明显增加了叶干物质积累量,并降低茎鞘干物质比例;缺少二棱水的W3处理最不利于叶、穗干物质积累,但提高了开花至成熟叶干物质比例;灌浆水对各器官干物质积累影响不明显。二棱期至开花期缺少灌水的W1、W3、W2处理促进了开花前贮藏同化物在花后向籽粒的转运。籽粒产量随灌水次数的增加而增加;缺少二棱水明显降低穗粒数、收获指数,但增加千粒重;增加灌水次数降低了灌水利用效率,且以灌二棱水影响最为明显。综上所述,缺少二棱水对春小麦产量影响最明显,孕穗水、开花水影响次之,灌浆水影响不明显。     

不同温光型专用小麦品种花后旗叶生理与籽粒淀粉积累特性

为探索不同温光型专用小麦籽粒淀粉的积累规律及其与植株生长状况的关系,在大田条件下,以2类温光型和3种筋型的小麦品种为材料,研究花后旗叶的生理特性和籽粒淀粉及组分积累情况。结果表明,旗叶中叶绿素含量在灌浆前期(0~21d)维持较高,后期迅速下降,但2个弱筋型品种下降速度缓慢;半冬性品种旗叶中可溶性蛋白含量均大于弱春性品种,而丙二醛(MDA)含量小于弱春性品种,差异均达极显著水平(P0.01)。不同筋型籽粒淀粉组分和总淀粉的积累动态以弱筋型品种最具优势,其直链淀粉含量均在花后14d进入快速增长期,支链淀粉和总淀粉含量在花后28d仍在持续增加,最终以半冬性弱筋品种的籽粒产量和淀粉产量最高(P0.01)。灌浆前期(0~21d),叶绿素、可溶性蛋白含量与直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量呈显著和极显著的相关性(P0.01,P0.05);灌浆后期(21~28d),与直链淀粉的相关性不显著,而叶绿素含量与支链淀粉含量的相关性增大。由此可见,旗叶维持较高的叶绿素、可溶性蛋白含量,较低的丙二醛含量在灌浆前期有利于直链淀粉的积累,后期有利于支链淀粉的积累。     

灌浆期持续干旱对小麦光合、抗氧化酶活性、籽粒产量和品质的影响

为解析灌浆期持续干旱对优质强筋小麦生长发育的影响,以大面积推广种植的优质强筋早熟多抗小麦品种西农979为材料,从旗叶光合作用、抗氧化酶活性、籽粒淀粉和蛋白质积累过程等方面分析其在灌浆期不同阶段对干旱胁迫的响应特征。结果表明,与正常水分供应(CK)相比,干旱胁迫下花后10 d后小麦旗叶相对含水量下降,变化不显著,而POD、CAT和SOD活性升高,旗叶气孔导度、蒸腾速率、净光合速率等显著下降。随着干旱胁迫时间的延长,旗叶光合能力显著下降,活性氧清除酶活性均呈下降趋势,其中POD和SOD活性下降速度低于CK。灌浆期干旱胁迫显著降低植株结实率、籽粒长宽、饱满度、千粒重等,导致产量显著下降,并减少籽粒直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量及淀粉直支比,增加籽粒蛋白质含量。由此可见,灌浆期持续干旱会降低小麦光合能力,增强抗氧化能力,抑制籽粒淀粉合成和积累,影响植株结实、籽粒发育和品质形成。     

适期晚播对弱春性小麦籽粒灌浆期光合性能的影响

为了解适期晚播对小麦生育后期光合性能的影响,以弱春性小麦强筋品种郑麦9023、中筋品种偃展4110和弱筋品种豫麦50为材料,研究了不同播期（旱播10月17日、适播10月24日、晚播10月31日）下小麦灌浆期旗叶的光合性能和产量特征。结果表明,郑麦9023晚播的籽粒产量比适播低8.26%,比早播高4.68%;偃展4110和豫麦50晩播籽粒产量分别比适播和早播平均高14.38%和18.55%。灌浆期各品种的叶面积指数晚播与适播处理差异不大,但均明显高于早播,平均高出12.7%;郑麦9023和偃展4110旗叶叶绿素含量晩播高于适播和早播,尤其花后14 d后差异达显著水平;旗叶净光合速率晚播处理中郑麦9023一直较高,偃展4110在花后21 d后明显高于适播和早播,豫麦50花后0~7 d较高。3个品种的灌浆速率晩播处理也占明显的优势。因此,适期晩播能维持弱春性小麦品种灌浆期较好的光合性能,获得较高的籽粒产量。     

灌水对黄淮海冬小麦叶片光合特性的影响

为了解灌水对黄淮海地区冬小麦光合特性的影响,以周麦18、豫农202、豫麦49、郑麦366、矮抗58等5个黄淮海主栽冬小麦品种为材料,比较和分析了越冬水、越冬水+拔节水、越冬水+拔节水+灌浆水3个不同灌水处理下冬小麦开花后叶面积指数、旗叶叶绿素含量、光合参数及水分利用效率的特点。结果表明,随灌水次数减少,小麦灌浆期叶片光合功能衰退加快,叶面积指数和叶绿素含量下降,旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率减小,胞间二氧化碳浓度增加,光合作用受非气孔因素的限制增大,同时叶片水分利用效率增加。在不同灌水条件下,矮抗58和郑麦366叶片水分利用效率均较高,而周麦18、豫麦49和豫农202叶片水分利用效率均较低。     

小麦籽粒淀粉合成动态及其相关酶活性的研究

为了研究小麦籽粒淀粉形成机理与调控技术,选取2个小麦品种,对小麦胚乳发育期间籽粒中直、支链淀粉的积累动态及淀粉合成代谢的几个关键酶——ADPG焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、UDPG焦磷酸化酶(UDPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(S-STS)、束缚态淀粉合成酶(B-STS)与淀粉分支酶(Q-酶)——的活性变化进行了分析。研究结果表明,在小麦籽粒灌浆过程中,直、支链淀粉几乎是同步积累的,不同品种的淀粉积累形成差异表现在两者的相对积累比率上。小麦籽粒发育过程中直链淀粉的含量变化呈“S”形曲线;支链淀粉的含量较直链淀粉含量上升略快。ADPG-PPase、UDPG-PPase、S-STS、B-STS、Q-酶的活性均与淀粉积累速率呈正相关。     

测墒补灌深度对小麦旗叶光合作用和产量的影响

为筛选适宜于黄淮冬麦区小麦节水高产栽培的测墒补灌深度,在大田条件下设置0~20cm(D1)、0~40cm(D2)、0~60cm(D3)和0~140cm(D4)4个测墒补灌土层深度,越冬期各土层土壤相对含水量补灌至75%,拔节期补灌至70%,开花期补灌至75%,研究了测墒补灌深度对小麦旗叶光合作用和产量的影响。结果表明,D2处理越冬期、拔节期、开花期灌水量和总灌水量显著高于D1和D4处理,拔节期灌水量和总灌水量显著低于D3处理,土壤水消耗量与D1和D3处理无显著差异,但低于D4处理。D2和D3处理旗叶光合速率高于D4处理,旗叶磷酸蔗糖合成酶活性和蔗糖含量、籽粒支链淀粉和总淀粉含量高于D1和D4处理。D2和D3处理间千粒重和籽粒产量均无显著差异,但显著高于D1和D4处理;D2和D3处理的水分利用效率高于D4处理。0~40cm是本试验条件下小麦节水高产的适宜补灌深度。     

灌水对强筋小麦籽粒产量及营养品质的影响

为明确水地强筋冬小麦高产、优质、高效的灌溉技术，试验设3个灌水时期8个灌溉处理［越冬期灌1水（W₁），拔节期灌1水（W₂），孕穗期灌1水（W₃），越冬期和拔节期灌2水（W₁₂），越冬期和孕穗期灌2水（W₁₃），拔节期和孕穗期灌2水（W₂₃），越冬期、拔节期和孕穗期灌3水（W₁₂3），全生育期不灌水处理（CK）］,于小麦成熟期测定籽粒产量、总蛋白及其组分含量和淀粉含量。结果表明，与不灌水的CK比较，所有灌水处理的籽粒产量、有效穗数、穗粒数、千粒重、蛋白质产量以及籽粒淀粉含量均显著增加，但籽粒的总蛋白及其组分含量均呈不同程度降低（W₁处理除外）。越冬期灌水对有效穗数、籽粒产量、总蛋白及其组分含量、淀粉含量的提升作用较大；拔节期灌水对穗粒数的提升作用较大，但对淀粉含量的提升作用较小，对总蛋白及其组分含量的降低作用较大；孕穗期灌水对千粒重的提升作用较大，对蛋白质产量的提升作用较小。随着灌水次数增加，小麦籽粒产量显著提高，淀粉含量先显著提高后基本不变，而籽粒总蛋白及其组分含量降低。W₁₂3处理籽粒产量最高，其次是W₁₃处理；W₁处理籽粒蛋白质及其组分含量最高，其次是W₁₂及W₁₃处理；W₂₃处理淀粉含量最高，其次是W₁₂或W₁₃处理。综合各项指标，最好的灌水组合是越冬期和孕穗期灌2水（W₁₃）。