施氮量对小麦氮代谢相关酶活性和子粒蛋白质品质的影响

在2003～2004年和2004～2005年小麦生长季,以强筋小麦济麦20为材料,分别设置N 0、96、168、240、276 kg/hm2 5个施氮量处理和0、96、168、240 kg/hm2 4个施氮量处理,研究不同施氮量对小麦氮代谢相关酶活性和子粒蛋白质品质的影响。两年度的试验结果均表明,在一定施氮量范围内,随施氮量增加,公顷穗数、穗粒数、蛋白质含量、子粒产量和蛋白质产量均显著升高;继续增加施氮量子粒产量显著降低,公顷穗数、穗粒数、蛋白质产量降低或无显著差异。其中2004～2005年生长季,在0～168 kg/hm2施氮量范围内,随施氮量增加,旗叶谷氨酰胺合成酶（GS）活性、开花21d后的旗叶內肽酶（EP）活性、旗叶游离氨基酸含量、子粒醇溶蛋白含量、高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量、HMW-GS / LMW-GS比值、子粒蛋白质含量、公顷穗数和穗粒数、子粒产量均显著升高,面团形成时间和稳定时间延长;继续增加施氮量至240 kg/hm2,GS活性无显著变化,但开花21 d后的EP活性、-醇溶蛋白、-醇溶蛋白、HMW-GS、LMW-GS和子粒蛋白质含量仍显著提高,面团稳定时间继续延长,子粒产量显著降低。说明施氮过多对小麦氮素同化和产量无益;提高开花后旗叶GS活性和灌浆后期旗叶EP活性,有利于HMW-GS和LMW-GS的积累及HMW-GS/ LMW-GS比值的提高。适量施氮不仅提高了子粒灌浆所需氮源的供给能力,而且显著增加公顷穗数和穗粒数,扩大了单位面积库容,增加了单位面积上的氮素和光合产物在子粒中的贮存,这是适量施氮实现子粒品质和产量同步提高的生理原因。本试验条件下高产优质高效的施氮量为168～240 kg/hm2。     

施磷对小麦旗叶氮代谢关键酶活性和子粒蛋白质含量的影响

在田间试验条件下,以强筋品种济麦20和弱筋品种山农1391为材料,研究了不同施磷水平对2类型品种小麦旗叶氮代谢关键酶活性和子粒蛋白质积累的效应。结果表明,在P2O5 0～135 kg /hm2范围内,施磷明显提高济麦20灌浆前期旗叶硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性;但却降低山农1391旗叶NR、GS活性。强筋品种济麦20在灌浆中、后期旗叶内肽酶（EP）、羧肽酶（CP）活性和蛋白质含量因施磷而提高;而弱筋品种山农1391的EP、CP活性和子粒蛋白质含量则降低。施磷使济麦20子粒清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量提高,球蛋白含量有所降低;但弱筋品种山农1391子粒球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量因施磷而降低,清蛋白含量未见显著变化。说明小麦施磷应考虑不同品质类型品种氮代谢及子粒蛋白质含量对施磷的反应。     

灌水量对不同小麦品种籽粒品质、产量及土壤硝态氮含量的影响

选用强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23两个品种，在大田条件下设置不灌水（0mm）、灌水180mm，240mm和300mm4个处理，研究了灌水量对籽粒品质和产量及土壤硝态氮含量的影响。结果表明，灌水180mm和240mm的处理比不灌水和灌水300mm的处理提高了强筋小麦济麦20的籽粒谷蛋白含量、谷蛋白含量／醇溶蛋白含量比值（谷／醇比值）、谷蛋白大聚合体（GMP）含量和湿面筋含量，延长了面团稳定时间，改善了籽粒品质；中筋小麦泰山23的不灌水处理的籽粒蛋白质含量高于灌水180mm，240mm和300mm的处理，但是GMP含量、湿面筋含量和面团稳定时间各处理间无显著差异。两品种的籽粒产量均以灌水240mm的处理最高，但泰山23灌水180mm的处理与灌水240mm的处理无显著差异。随灌水量增加，土壤中的硝态氮向深层土壤的淋溶增加。本试验条件下，综合考虑品质、产量和土壤中硝态氮的淋溶，济麦20和泰山23可供生产中参考的灌水量分别为180～240mm和180mm。     

施氮量对不同品质类型小麦产量和加工品质的影响

为了明确施氮量与不同品质类型小麦的产量和品质的关系,选用强筋小麦济麦20、 皖麦38和中筋小麦京冬8、 中麦8共2种品质类型4个小麦品种,研究了施氮量对其产量性状和加工品质的影响。结果表明,在施氮量N 0-360 kg/hm2的范围内,增加氮肥用量可以有效缓解叶绿素降解,抑制旗叶全氮含量降低,缓解叶片衰老,延长旗叶功能期; 强筋小麦品种比中筋小麦品种旗叶叶绿素含量和氮素含量下降缓慢。子粒产量和蛋白质产量随施氮量的增加逐渐提高,施氮N 270 kg/hm2时达到最大值,增加到360 kg/hm2时子粒产量和蛋白质产量均开始下降。强筋小麦蛋白质产量和子粒产量高,中筋小麦穗数、 穗粒数多,千粒重高。施氮有利于子粒出粉率、 硬度、 蛋白质含量和沉降值的提高。施氮N 180 kg/hm2时可以显著延长面团形成时间和稳定时间,降低吸水率,面包总体评分最高。强筋小麦硬度大,蛋白质含量、 出粉率和沉降值高,面团形成时间和稳定时间长,面包体积大、 评分高。     

施氮量对不同小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基表达量及品质影响的研究

采用盆栽试验和SDS-PAGE技术,研究了氮肥对强筋和中筋小麦亚基表达量、品质性状及相关关系的影响。结果表明,施用氮肥提高了优质小麦高分子量谷蛋白亚基表达量,对强筋小麦影响较小,而对中筋小麦影响较大。施氮后,强筋小麦的亚基表达量与醇溶蛋白和谷蛋白的含量极显著相关,而中筋小麦的亚基表达量仅与谷蛋白的含量显著相关,说明氮肥对不同亚基组成小麦高分子量谷蛋白表达量及蛋白组分调控有一定差异。施氮后,高分子量谷蛋白亚基表达量与各项加工品质指标呈正相关;强筋小麦的亚基表达量与湿面筋含量、稳定时间、沉降值和评价值相关性达到显著或极显著水平;而中筋小麦的亚基表达量仅与沉降值相关性达到显著水平。     

播期对小麦籽粒储藏蛋白及加工品质的影响

为明确播期对四川中、弱筋小麦储藏蛋白组分和加工品质的影响,以指导该地区专用型中、弱筋小麦生产,本试验以4个中、弱筋小麦品种为材料,设置早播（B1）、中播（B2）和晚播（B3）3个处理开展两年两点试验。结果表明,随着播期的推迟,中、弱筋小麦品种的谷蛋白、醇溶蛋白组分含量在崇州点增加,而仁寿点总体呈先降后升的变化趋势;储藏蛋白组分比例在不同品种间变化差异较大。两种筋型小麦的粗蛋白、湿面筋含量和沉降值在早播和晚播时高于中播,形成时间、稳定时间、粉质质量指数在晚播时高于早、中播,弱化度在崇州点随播期推迟显著降低,在仁寿点则先降后升。相关性分析表明,谷蛋白大聚合体（GMP）、高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和总谷蛋白（Glu）含量与加工品质性状相关性较强。主成分分析表明,HMW-GS、ω-醇溶蛋白（ω）、总醇溶蛋白（Gli）含量和高/低分子量谷蛋白亚基比（H/L）、（α/β-醇溶蛋白）/Gli[(α/β)/Gli]可概括蛋白组分的主要变化信息;沉降值、稳定时间、粉质质量指数、形成时间、湿面筋含量可概括加工品质性状的主要变化信息。综合来看,四川麦区中筋小麦适当推迟播期、弱筋小麦适当提前播期可使小...     

施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响

选用两个优质小麦品种烟农15号和济麦19号,研究了施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响。田间试验设4个施氮水平,即N.0、120、240和360.kg/hm2。结果表明,施用氮肥对子粒发育前期清蛋白和球蛋白含量有明显的提高效应,但随子粒灌浆充实,这种效应逐渐削弱,到成熟期,施氮处理虽能提高子粒清蛋白和球蛋白的含量,但不同施氮水平间无明显差异。施用氮肥还能显著地提高子粒醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量,尤其是子粒麦谷蛋白的含量,使子粒麦谷蛋白/醇溶蛋白比值提高。试验还表明,施用氮肥能明显提高子粒湿面筋含量,延长面团形成时间、面团稳定时间和断裂时间。综合分析看出,子粒醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量以及麦谷蛋白/醇溶蛋白比值是影响小麦加工品质的重要因素,可以作为小麦品质育种中亲本及后代材料的选择、评价和优质栽培技术评价的依据。     

施氮量与行距对冬小麦品质性状的调控效应

在当今小麦产量不断提高的同时,籽粒品质逐渐受到人们的重视,不同的栽培措施会对小麦籽粒品质产生一定影响。为探明施氮量与行距互作对强、中筋小麦品质的调控效应及小麦类型间差异,于2013—2014年在中国农业科学院作物科学研究所中圃场试验田,以强筋小麦‘济麦20’和中筋小麦‘中麦8号’为试验材料,采用裂区试验设计,以施氮量(150 kg·hm-2、210 kg·hm-2、270 kg·hm-2)为主区,行距(12 cm、20 cm)为裂区,供试品种为小裂区,研究田间高产栽培条件下不同施氮量和行距配置对不同类型冬小麦品质的影响。结果表明,‘济麦20’和‘中麦8号’花后蛋白质积累量、成熟期籽粒蛋白质及其组分含量均随施氮量和行距增加而显著提高,且在低氮条件下施氮效果较为显著。在270 kg·hm-2施氮量水平下,增大行距对2个小麦品种灌浆后期籽粒蛋白质积累量的影响存在显著差异。在20 cm行距条件下,210 kg·hm-2施氮量有利于强筋小麦‘济麦20’硬度、出粉率、湿面筋含量、沉降值及粉质参数等品质指标的改善,而270 kg·hm-2施氮量能够有效提高中筋小麦‘中麦8号’磨粉品质和粉质参数;2个筋型小麦面包体积和面包评分均随着施氮量的增加而升高,而2个小麦品种容重随施氮量的增加而显著下降。当施氮量在150 kg·hm-2以上时,增大行距,‘济麦20’和‘中麦8号’加工品质均能够显著提升,即在20 cm行距水平下2个筋型小麦加工品质较好。适当的施氮量和合理的行距配置能够提高小麦籽粒品质,本试验条件下,‘济麦20’和‘中麦8号’籽粒品质在行距20 cm、施氮量分别为210 kg·hm-2和270 kg·hm-2时达到最优。说明适当增加施氮量和增大行距均有利于强、中筋冬小麦品质的改善。     

水氮耦合对强筋冬小麦子粒蛋白质和淀粉品质的影响

在高肥力条件下,研究水氮耦合对小麦子粒产量、蛋白质含量及组成、蛋白质质量、淀粉含量及组成和淀粉品质的影响。结果表明,无论施氮与否,灌水均显著提高小麦子粒产量,同时显著降低子粒粗蛋白、单体蛋白及湿面筋含量;但不同灌水量间(W1、W2、W3)差异不显著。在低灌水频次(W0、W1)条件下,施氮具有明显的增产效应;而高灌水频次(W2、W3),施氮的增产效应不显著。随着灌水次数增加,谷蛋白总量保持稳定,而谷蛋白组分产生了显著的变化,其中可溶性谷蛋白含量呈上升趋势,不溶性谷蛋白含量和谷蛋白聚合指数呈下降趋势,粉质仪参数(形成时间和稳定时间)也呈下降趋势。小麦子粒蛋白质含量及组分和子粒品质均因施氮(N.168.kg/hm2)而有不同程度的提高,其中非面筋蛋白(清蛋白和球蛋白)的增加幅度高于面筋蛋白(醇溶蛋白和谷蛋白),可溶性谷蛋白增加幅度高于不溶性谷蛋白,即降低了谷蛋白聚合指数。水氮对子粒的淀粉含量及其组成的影响存在明显的交互效应。在不施氮肥条件下,随灌水次数增加,支链淀粉和总淀粉含量呈上升趋势;施氮条件下,各灌水处理(W1、W2、W3)的总淀粉和支链淀粉含量均显著高于不灌水处理(W0),但各灌水处理间差异不显著。随灌水次数增加,直链淀粉含量和直/支比均呈下降趋势,黏度仪指标(峰值黏度、稀值、最终黏度和反弹值)均呈上升趋势。施氮在低灌水频次(W0、W1)条件下促进支链淀粉的合成,同时降低直链淀粉含量和直/支比;高灌水频次(W2、W3)条件下则相反。     

施氮量对冬小麦蛋白质品质和面粉色泽的影响

为探明不同施氮量对小麦籽粒产量、蛋白质含量及蛋白质组分、面粉色泽的调控效应,明确蛋白质含量及蛋白质组分与面粉色泽间的关系,在河南郑州进行了两年2种筋力型小麦品种（郑麦366和矮抗58）不同施氮水平的定点试验。结果表明,小麦籽粒产量、蛋白质产量和蛋白质含量均随施氮量的增加显著增加,两年结果表现一致。强筋小麦郑麦366产量和品质均提高的最佳施氮量为N 225 kg/hm2,而中筋小麦矮抗58为N 150~225 kg/hm2。蛋白质各组分随施氮量增加的变幅因品种不同存在差异。随施氮量增加两个小麦品种的面粉色泽亮度（L*值）降低,红度（a*值）增加。相关分析表明,面粉色泽亮度（L*值）与蛋白质和醇溶蛋白含量呈显著负相关（P0.05）,红度（a*值）与蛋白质及各蛋白质组分含量呈极显著正相关（P0.01）,黄度（b*值）仅与球蛋白含量呈极显著负相关（P0.01）。因此,施氮量显著影响小麦的籽粒产量和蛋白质含量,施氮量对面粉色泽的影响在不同品种和不同年度间存在差异。     

耕作方式和氮肥水平对旱地冬小麦籽粒品质的影响

为研究不同耕作方式和氮肥水平对旱地冬小麦籽粒品质的影响,选择常规耕作(CT)、秸秆还田(CTI)、全膜覆土穴播(PM)、免耕秸秆覆盖(NTS)4种耕作方式和75(N1)、150(N2)、225(N3)、300 kg·hm~(-2)(N4)4个氮肥水平,在典型的西北旱作雨养农业区甘肃省农业科学院小麦研究所清水试验站设计大田试验。结果表明,耕作方式和氮肥水平对小麦蛋白质及其组分含量、湿面筋、面团稳定时间、籽粒产量均有显著或极显著影响。与CT相比,PM显著提高了谷蛋白含量和谷醇比,延长了面团稳定时间,有利于加工品质的改善;而NTS的蛋白质总量、湿面筋、球蛋白、麦谷蛋白、谷醇比均显著低于CT。施氮显著提高了籽粒蛋白质、湿面筋、蛋白质各组分含量,增加了面团延伸性和吸水率。与N1相比,N4冬小麦的醇溶蛋白、麦谷蛋白、球蛋白、清蛋白分别增加了56.38%、27.60%、20.87%、17.03%;在4种蛋白组分中,施氮更有利于醇溶蛋白的累积,因此过量的氮肥应用显著降低了谷醇比、缩短了面团稳定时间和最大拉伸比值。同一氮肥水平下,不同耕作方式处理的小麦籽粒平均产量依次为PMCTICTNTS,PM下的平均产量为6 259.63 kg·hm~(-2),比CTI、CT、NTS分别高6.24%、10.54%和20.95%。同一耕作方式下,不同氮肥水平处理的小麦籽粒平均产量依次为N2N3N4N1,其中N2下小麦籽粒平均产量达到6 184.64 kg·hm~(-2),比N3、N4、N1分别高5.78%、7.31%、19.06%。综上可知,在甘肃半干旱雨养农业区实施全膜覆土穴播栽培模式,并增施150 kg·hm~(-2)氮肥,既能大幅度增加小麦籽粒产量,也有利于加工品质的改善,是该地区小麦生产实现高产和优产的最佳耕作和供氮模式。本研究结果为甘肃旱作雨养农业区冬小麦的高产、优质栽培提供了理论参考。     

Pan Bread and Chinese White Salted Noodle Qualities of Chinese Winter Wheat Cultivars and Their Relationship with Gluten Protein Fractions

Improvement of food processing quality has become a major breeding objective in China. Nineteen Chinese leading winter wheat cultivars with improved quality and two Australian cultivars with high bread and noodle-making qualities were sown in four locations for two years to investigate dough properties, pan bread, and Chinese white salted noodle (CWSN) qualities, and their association with the quantity of protein fractions. The results indicated that genotype, environment, and genotype-by-environment interaction significantly affected most of quality traits and amount of protein fractions. Genotype mainly determined the quantity of gluten protein fractions and pan bread quality parameters, while environment was the most important source of variation for the noodle quality parameters. Chinese cultivars were characterized by acceptable protein content (11.1–13.4%), medium to strong dough strength (maximum resistance 176.9–746.5 BU), medium to poor dough extensibility (166.5–216.4 mm), fair to very good pan bread qualities, and good to very good CWSN qualities. Gliadin contributed more in quantity to protein content (r = 0.80, P < 0.001), however, glutenin and its subgroups were more important to dough strength. The quantity of glutenin, HMW-GS, and LMW-GS were highly and significantly correlated with dough strength-related traits such as farinograph development time, stability, extensigraph maximum resistance, and extension area (r = 0.70–0.91, 0.65–0.89, and 0.70–0.91, respectively; P < 0.001). The quantity of LMW-GS could explain 82.8% of the total variation of dough maximum resistance. The quantity of gliadin and the ratio of HMW-GS to LMW-GS determined dough extensibility (r = 0.75 and r = –0.59, respectively; P < 0.001 and P < 0.01, respectively). Higher quantity of glutenin and lower ratio of gliadin to glutenin resulted in higher bread score with r = 0.70 (P < 0.001) and r = –0.74 (P < 0.001), respectively. However, protein content and its fractions have a moderate undesirable effect on CWSN parameters such as color, firmness, and taste. Therefore, both allelic variation and quantity of storage protein fractions should be considered in breeding cultivars with improved pan bread making quality.     

追氮量对强筋和中筋小麦产量与品质的影响

目的探究追氮量对强、中筋小麦品种产量及品质的影响，为强、中筋小麦优质高产提供参考。方法试验于2016—2017年在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地进行，采用两因素随机区组设计，A因素为小麦品种，包括藁优2018 (强筋)、师栾02-1 (强筋)、中麦8号 (中筋)、中麦175 (中筋)。B因素为追氮量，在基施N 105 kg/hm2基础上，设拔节期追施N 75、105、135 kg/hm2三个水平。于成熟期取样，测量单位面积穗数、穗粒数、千粒重、生物产量和籽粒产量，并测定籽粒粗蛋白质含量、蛋白质组分、湿面筋含量、沉淀值和面团流变学特性。结果在追施N 75～135 kg/hm2范围内，籽粒产量、单位面积穗数、穗粒数、千粒重、蛋白质产量及生物产量均随追氮量的增加而提高，平均增幅分别达到6.1%、2.6%、8.5%、4.6%、10.3%、15.3%。随着追氮量的增加，蛋白质总量及组分含量呈增加趋势，其中谷蛋白增加幅度较高，与N₇₅相比，N₁₀₅、N₁₃₅处理下分别增加了13.2%和14.6%；追施氮肥对两种筋型小麦的沉淀值、湿面筋、吸水率、面团形成时间、稳定时间的影响规律相同，均随追氮量增加而增加，其中强筋小麦各加工品质指标增幅分别为4.3%、2.2%、1.6%、13.8%、22.0%；中筋小麦各指标增幅分别为13.8%、7.4%、0.8%、9.5%、10.2%；弱化度则随追氮量增加而降低，两种类型品种小麦分别降低9.65%及12.0%。结论在基施N 105 kg/hm2基础上，综合考虑肥料投入、小麦产量及品质指标，中筋小麦于拔节期追N 105 kg/hm2、强筋小麦于拔节期追N135 kg/hm2时，可获得较高的产量和品质。     

Effects of Wheat Protein Fractions on Flour Tortilla Quality

Commercial wheat protein fractions (10) were evaluated during processing for quality of tortillas prepared using pastry, tortilla, and bread flours. Protein fractions that separately modify dough resistance and extensibility were evaluated in tortillas to determine whether the proteins could increase diameter, opacity, and shelf stability. Tortillas were prepared using laboratory‐scale, commercial equipment with fixed processing parameters. Dough and tortilla properties were evaluated using analytical methods, a texture analyzer, and subjective methods. Tortillas were stored in plastic bags at 22°C for up to 20 days. Adjustments in water absorption and level of reducing agent were made to normalize differences in functionality of 3% added proteins on dough properties. Tortilla weight, moisture, pH, opacity, and specific volume were not affected by added proteins, except for glutenin and vital wheat gluten treatments, which had decreased opacity in tortillas prepared from pastry flour. Increased insoluble polymeric protein content corresponded to decreased tortilla diameter and improved shelf stability. Treatments yielding tortillas with improved shelf stability and similar tortilla properties were produced when commercially processed vital wheat gluten products, FP600, FP6000, FP5000, or gliadin were added to pastry or tortilla flour. These wheat protein fractions improved processing and tortilla quality of wheat flours, especially pastry flour, by modifying protein content and quality.