氮素水平对藁城8901和山农1391籽粒品质的调控效应

选用强筋小麦品种藁城8901（GC8901）和弱筋小麦品种山农1391（SN1391）,在池栽条件下,分别施纯氮12、24和36 g m^-2,研究了氮素水平对小麦籽粒品质的影响。结果表明,氮素水平对2个类型小麦品种籽粒淀粉、蛋白质性状和加工品质有较大影响。与12 g m^-2处理相比,24 g m^-2处理明显提高籽粒支链淀粉含量,降低直链淀粉含量和直支比,促进淀粉积累,改善淀粉的糊化特性。当氮素水平增加至36 g m^-2时,籽粒的支链淀粉含量降低,直链淀粉含量提高,淀粉积累量降低。随氮素水平提高,GC8901籽粒清蛋白、球蛋白、谷蛋白、总蛋白含量和蛋白质产量提高,而醇溶蛋白含量降低。SN1391以24 g m^-2处理的醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白含量最低;随氮素水平提高球蛋白含量提高,而清蛋白含量降低。适量施氮能提高籽粒硬度,但过量施氮则使其降低。籽粒容重随氮素水平提高而降低。增施氮肥能提高GC8901面粉白度,但SN1391以12 g m^-2处理最高,24 g m^-2处理最低。氮素水平从12 g m^-2增加到24 g m^-2,GC8901面筋含量、质量提高,面团形成时间、稳定时间、拉伸面积和延伸度增加,这有利于提高强筋专用品质;SN1391面团形成时间和稳定时间显著降低,筋力变弱,拉伸面积减小,弱筋专用品质得以改善。当氮素水平增加至36 g m^-2时,2个品种加工品质有变劣的趋势。研究表明,改变淀粉、蛋白质及其各组分含量,是氮素水平影响小麦加工品质的重要途径。     

江苏省优质软麦品种品质特性与饼干加工品质的关系

明确软麦品种在大田生产中的品质表现和品质育种筛选指标,对于优质生产及提高育种效率具有重要意义。选用江苏淮南麦区15份优质软麦品种(系),鉴定其高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成,开展3个试验点次的大田种植,分析了小麦样本的籽粒硬度、灰分含量、蛋白质含量和质量参数、粉质仪参数、揉面仪参数、溶剂保持力、贮藏蛋白组分含量参数、黏度仪参数等品质性状和饼干加工品质。结果表明,不同类型的品质参数受基因型和环境的影响不同。所有样本的蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间均不达国标(GB/T 17320-2013、GB/T 17893-1999),部分品种(系)的沉淀值达标,所有样本的籽粒硬度和吸水率全部达标。相关性分析表明,籽粒硬度、灰分含量和黏度仪参数与饼干加工品质无显著相关性。沉淀值、粉质仪吸水率、粉质仪稳定时间、揉面仪峰值时间、揉面仪衰落角、水溶剂保持力、碳酸钠溶剂保持力、乳酸溶剂保持力、谷蛋白/醇溶蛋白比、不溶性谷蛋白含量和不溶性谷蛋白百分含量与饼干直径呈显著(r≤–0.520)或极显著(r≤–0.652)负相关,相关系数分别为–0.657、–0.601、–0.617、–0.659、–0.676、–0.857、–0.726、–0.616、–0.546、–0.541和–0.637。多元回归方程显示,水溶剂保持力可解释饼干直径变异的73.76%,与籽粒蛋白共同可解释饼干直径变异的83.90%。在籽粒硬度和蛋白含量选择的基础上,降低面筋强度和面粉综合吸水特性是软麦育种的主要目标,水溶剂保持力、乳酸溶剂保持力和揉面仪参数是软麦育种最重要的筛选指标。     

反义trxs基因导入对不同品质类型小麦产量和品质性状的影响

以转反义trxs基因小麦TY18和TY34及其相应未转基因对照为材料,于2007-2009年通过大田试验系统研究了反义trxs基因导入对两种品质类型小麦籽粒产量性状和加工品质指标的影响。结果表明,4个转基因株系的穗粒数和产量较对照显著提高,反义trxs基因对小麦籽粒淀粉品质有一定的正效应。4个转基因株系的淀粉含量、支链淀粉含量、峰值黏度、低谷黏度、最终黏度均显著提高,直/支比降低。反义trxs基因对小麦籽粒蛋白质品质的影响因品种类型而异,其中弱筋小麦的总蛋白、清蛋白、球蛋白、谷蛋白含量显著减少,醇溶蛋白含量显著增加,面粉的形成时间和稳定时间降低。强筋小麦除清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量减少外,面团的粉质和拉伸参数变化不明显。上述结果说明,反义trxs基因导入有利于两种品质类型小麦籽粒淀粉品质的改善,并在一定程度上改善了弱筋小麦的烘焙品质。     

不同品质类型小麦籽粒贮藏蛋白组分含量及相关酶活性

以小麦品种藁城8901、9411、济南17、烟农19、泰山23和鲁麦21为材料,采用反相高效液相色谱法研究了不同小麦品种籽粒贮藏蛋白各组分含量积累动态及相关酶活性的差异。依据国家标准GB/T17892-1999,将6个品种分为一等强筋(I)、二等强筋(II)和中筋(III) 3组。I组和II组比较,籽粒贮藏蛋白和总蛋白含量无显著差异,I组籽粒谷蛋白含量高于II组,醇溶蛋白含量与谷蛋白含量的比值(醇/谷比值)低于II组。花后20~36 d,籽粒醇溶蛋白含量为II组>I组>III组;花后20 d,谷蛋白含量为I组显著高于II组和III组,醇/谷比值为II组显著高于I组和III组;花后28 d和36 d,谷蛋白含量为I组>II组>III组,醇/谷比值为II组> III组>I组,表明灌浆中后期谷蛋白和醇溶蛋白积累速率的不一致性,导致不同品种醇/谷比值的差异。花后12 d,I组的高分子量谷蛋白亚基含量显著高于II组和III组;花后20 d至成熟期,为I组>II组>III组。不同组间低分子量谷蛋白亚基含量积累动态的差异与谷蛋白一致。花后12 d和20 d,旗叶谷氨酰胺合成酶活性与籽粒谷蛋白含量、高分子量谷蛋白亚基与低分子量谷蛋白亚基含量的比值(HMW/LMW)呈极显著或显著正相关,而花后20 d,其活性与醇/谷比值呈显著负相关;花后20 d和28 d,内肽酶活性与谷蛋白含量、HMW/LMW呈极显著正相关,与醇溶蛋白含量呈显著正相关,说明在籽粒灌浆前中期旗叶谷氨酰胺合成酶活性高,中后期内肽酶活性高,则籽粒谷蛋白、醇溶蛋白含量及HMW/LMW高,醇/谷比值低,利于形成一等强筋小麦的蛋白质品质。     

小麦籽粒蛋白质组分含量及其加工品质的关系

应用反相高效液相色谱(RP-HPLC)法,对12个小麦品种籽粒的清蛋白＋球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)、低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)进行了分离量化,并根据谷蛋白含量、贮藏蛋白含量及面团稳定时间3个指标对其聚类分析。结果表明,不同小麦品种蛋白质各组分含量存在差异,其中贮藏蛋白的含量是决定蛋白质总含量的主要因素。HMW-GS含量、LMW-GS含量、谷蛋白总含量均与面团形成时间、稳定时间及沉降值呈极显著正相关;HMW-GS含量与LMW-GS含量的比值(HMW/LMW)与面团形成时间和稳定时间呈极显著正相关;醇溶蛋白含量与谷蛋白含量的比值(Gli/Glu)与面团稳定时间呈显著负相关,醇溶蛋白含量与HMW-GS含量的比值(Gli/HMW-GS)与面团形成时间和稳定时间均呈极显著负相关。籽粒中具有较高的贮藏蛋白含量、HMW-GS含量、LMW-GS含量和HMW/LMW及较低的Gli/Glu有利于提高强筋小麦的加工品质。     

小麦籽粒蛋白质组分含量及其加工品质的关系

应用反相高效液相色谱(RP-HPLC)法,对12个小麦品种籽粒的清蛋白＋球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)、低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)进行了分离量化,并根据谷蛋白含量、贮藏蛋白含量及面团稳定时间3个指标对其聚类分析。结果表明,不同小麦品种蛋白质各组分含量存在差异,其中贮藏蛋白的含量是决定蛋白质总含量的主要因素。HMW-GS含量、LMW-GS含量、谷蛋白总含量均与面团形成时间、稳定时间及沉降值呈极显著正相关;HMW-GS含量与LMW-GS含量的比值(HMW/LMW)与面团形成时间和稳定时间呈极显著正相关;醇溶蛋白含量与谷蛋白含量的比值(Gli/Glu)与面团稳定时间呈显著负相关,醇溶蛋白含量与HMW-GS含量的比值(Gli/HMW-GS)与面团形成时间和稳定时间均呈极显著负相关。籽粒中具有较高的贮藏蛋白含量、HMW-GS含量、LMW-GS含量和HMW/LMW及较低的Gli/Glu有利于提高强筋小麦的加工品质。     

不同品质类型小麦籽粒麦谷蛋白亚基及谷蛋白聚合体形成和累积动态

选用高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成不同的3个强筋和4个弱筋小麦品种,研究了其籽粒发育过程中麦谷蛋白亚基、谷蛋白聚合体的形成和累积动态。结果表明,强筋小麦籽粒HMW-GS和B区低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)从花后9～12d开始表达;而弱筋小麦从花后12～15d开始表达,即强筋小麦麦谷蛋白亚基开始形成时间早于弱筋小麦。各品种的HMW-GS一旦形成,其累积速度较快,花后27d基本达到稳定值,之后维持稳定量;而LMW-GS形成后,累积较慢,直到花后30d左右达到稳定量。3个强筋小麦品种籽粒灌浆期谷蛋白总聚合体百分含量(TGP%)和谷蛋白大聚合体百分含量(GMP%)累积动态趋势基本一致,即在花后12～30d一直持续增加,花后30d至成熟达到最大值并保持稳定水平。4个弱筋小麦TGP%和GMP%累积动态均表现为在花后12～24d(灌浆早中期)形成和持续累积,花后24d至成熟逐渐降低。麦谷蛋白亚基表达模式以及谷蛋白聚合体累积动态的差异可能是导致小麦强筋或弱筋品质形成的关键。     

施氮时期对小麦籽粒HMW-GS积累及GMP粒度分布的影响

在225 kg hm^-2施氮水平下, 设置起身肥(SE, GS 30), 拔节肥(JT, GS 32)和孕穗肥(BT, GS 41) 3个追施氮肥处理(底追比1:1), 研究了追肥时期对强筋小麦济南17和弱筋小麦鲁麦21籽粒HMW-GS积累和GMP粒度分布的影响。结果表明, 两品种籽粒HMW-GS于花后14 d均已形成, 济南17籽粒HMW-GS和GMP含量均高于鲁麦21, 说明强筋小麦具有较强的谷蛋白积累能力。济南17成熟期籽粒HMW-GS和GMP含量以SE处理最高, 施氮时期后移其含量呈下降趋势。JT处理显著提高鲁麦21灌浆中后期HMW-GS的积累速度, 延长HMW-GS的快速积累期。济南17 SE处理和鲁麦21 JT处理的籽粒x型亚基(1、4或5、7)在灌浆中后期的积累速率显著提高。追肥时期对y型亚基的积累速率无显著影响。追氮时期后移均提高两品种籽粒GMP小颗粒的(粒径<12 μm)体积和表面积百分比, 降低大颗粒(粒径>100 μm)体积和表面积百分比。济南17粒径>12 μm的GMP颗粒数目百分比因追氮时期后移而增加, 鲁麦21粒径>12 μm的GMP颗粒数目百分比则降低。含4+12亚基的强筋小麦济南17比含5+10亚基的弱筋小麦鲁麦21偏向于更高的大颗粒体积比例, 说明亚基间的聚合和GMP颗粒的分布不仅与亚基类型有关, 而且与单位面粉中亚基的含量密切相关。     

不同土壤条件下山农12小麦籽粒HMW-GS积累及GMP粒度分布特征

在沙壤、中壤和黏壤3种质地土壤条件下,以优质强筋小麦品种山农12为材料研究了小麦强势与弱势籽粒高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)积累特征及其与谷蛋白大聚合体(GMP)粒度分布的关系。结果表明,3种质地土壤上,小麦强、弱势籽粒HMW-GS花后14 d均已形成,强势粒HMW-GS含量明显高于弱势粒,说明强势粒具有较强的HMW-GS积累能力。小麦籽粒HMW-GS含量和GMP含量均表现为黏壤土>中壤土>沙壤土,说明黏壤土有利于HMW-GS的积累。小麦GMP粒径分布范围在0.37~245 μm之间;数目分布呈单峰曲线,体积和表面积分布呈双峰曲线。小麦强势粒GMP>100 μm颗粒数目百分比和体积百分比均显著高于弱势粒,强势粒具有更多的大粒径GMP颗粒。小麦HMW-GS含量和GMP含量与<10 μm和<100 μm GMP 颗粒体积百分比均呈显著或极显著负相关,与>100 μm GMP颗粒体积百分比呈显著或极显著正相关,说明大粒径GMP颗粒具有较高的HMW-GS含量。     

花后干旱和渍水对小麦籽粒HMW-GS及GMP含量的影响

采用SDS-PAGE和切胶比色进行亚基定量，研究花后干旱和渍水对小麦强筋品种豫麦34和弱筋品种扬麦9号籽粒HMW-GS和GMP含量的影响。结果表明，两品种的干旱处理和豫麦34淹水处理在花后10 d籽粒HMW-GS形成，两品种对照和扬麦9号淹水处理在花后15 d籽粒HMW-GS形成，说明花后干旱提早了小麦籽粒HMW-GS的起始形成。干旱促进了小麦籽粒HMW-GS早期积累，但对后期积累不利，使快速积累期缩短，渍水处理更明显缩短籽粒HMW-GS快速积累期。两品种成熟期总HMW-GS和GMP含量表现为对照>干旱>渍水，且豫麦34各处理大于扬麦9号的对应处理。     

小麦品质的麦谷蛋白亚基评定标准研究

测定了233份小麦面粉样品的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)含量、Zeleny-沉降值和谷蛋白大聚体(GMP)含量,并根据SDS-PAGE结果计算了其Payne亚基品质评分.结果表明,不同HMW-GS含量差异显著,不同HMW-GS所对应品种的HMW谷蛋白总量、沉降值、GMP含量、Payne品质评分平均值也存在显著差异,说明不同亚基对品质的影响存在显著差异.HMW谷     

Effects of Post-Anthesis Drought and Waterlogging on Accumulation of High-Molecular-Weight Glutenin Subunits and Glutenin Macropolymers Content in Wheat Grain

Drought and flooding during grain filling have become major constraints to wheat quality and yield. The impacts of water deficits and waterlogging during the grain filling on contents of high-molecular-weight glutenin subunits (HMW-GS) and of glutenin macropolymers (GMP) in grains of the winter wheat cultivar Yumai 34 with high grain protein content (GPC) and Yangmai 9 with low GPC were studied. At maturity, GPC was higher under drought and lower under waterlogging compared to the control, while contents of GMP and HMW-GS were reduced by the two water-stress treatments. The contents of both HMW-GS and GMP were higher in Yumai 34 than in Yangmai 9. A drought event after anthesis increased the accumulation of HMW-GS during the early grain filling stage. By contrast, waterlogging reduced the accumulation of HMW-GS during the whole grain filling phase. At maturity, the HMW-GS and GMP to protein ratios were also depressed under the two water-stress events, while the HMW-GS to GMP ratio was very close between the three treatments in Yumai 34 and much higher under the control than the drought and waterlogging treaments in Yangmai 9. It is concluded that the variation in GMP content with various water-stress treatments is attributed to the changing in accumulation of HMW-GS in the grain.     

Glu-D1位点亚基缺失弱筋小麦新种质的创制及其品质分析

辐射诱变是一种重要的变异手段,为了丰富小麦的品质性状变异资源,通过采用60Co-?射线辐射普通小麦品种‘冀3235’幼胚愈伤组织的方法,获得辐射诱变处理的再生植株。对再生株后代种子进行麦谷蛋白亚基的SDS-PAGE分析,结果从中发现了不含Glu-D1位点编码的高分子量麦谷蛋白亚基的材料。经进一步的系谱选择,选育成了稳定遗传的7份材料。与对照‘冀3235’相比,这些株系的农艺性状无明显差异,醇溶蛋白A-PAGE电泳谱带也完全相同,仅在麦谷蛋白SDS-PAGE电泳图谱的Glu-D1位点上有差异（变异系缺少Glu-D1位点控制的亚基,对照‘冀3235’为2+12）。品质分析结果表明,Glu-D1位点缺失系的面粉品质发生了很大变化,其湿面筋没有检出,沉降值显著下降。这些变异系是培育弱筋小麦品种和评价Glu-D1位点功能的珍贵材料。     

施氮量对小麦籽粒HMW-GS及GMP含量动态的影响

采用SDS-PAGE电泳和切胶比色进行亚基定量的方法,研究施氮量对2个小麦品种胚乳部分HMW-GS和GMP积累的影响。结果表明,高蛋白小麦品种徐州26在花后14 d HMW-GS就开始形成,低蛋白品种宁麦9号在花后21 d才开始形成。增施氮肥对小麦灌浆前期HMW-GS的形成作用不明显,而有利于徐州26 HMW-GS积累速度的提高和HMW-GS快速积累期的     

氮素水平对不同基因型小麦旗叶光合特性和子粒灌浆进程的影响

在池栽条件下，研究了不同施氮水平对强筋小麦8901和弱筋小麦1391生育后期旗叶叶绿素含量、光合速率、灌浆速率和产量的影响。结果表明，两品种表现为随施氮量的增加，叶绿素含量、光合速率都有增加的趋势，但是过量氮肥又使它们降低。在本试验条件下，两品种均以中氮处理(240kg／hm^2)光合速率大，灌浆进程合理，产量水平高。研究发现，强筋和弱筋小麦生育后期叶光合特性和子粒灌浆进程差异显著；旗叶光合速率和叶绿素含量及子粒产量呈正相关。