高压诱变小麦突变体籽粒淀粉积累的动态变化

为了解高压诱变小麦突变体籽粒灌浆过程中的淀粉积累特性,以未经高压处理的偃展4110纯系为对照,对经过高压诱变处理(120MPa,8h)获得的偃展4110突变株系高压2、高压3、高压5、高压9和高压11的籽粒形成过程中淀粉含量的动态变化进行了分析。结果表明,突变株系籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量均呈"S"型曲线变化;总淀粉、直链淀粉、支链淀粉积累速率表现为"抛物线"型曲线变化,花后15~20d为籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量增加最快的时期;高压2、高压5的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量高于对照,高压9低于对照;成熟期高压2和高压9的总淀粉含量分别为80.99%和73.05%,与对照(77.38%)差异显著(P0.05),说明高压诱变对淀粉积累有影响。不同样品之间总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量变化速率存在显著差异(P0.05),对照的总淀粉、支链淀粉峰值速率高于其他突变株系;高压2和高压5的直链淀粉峰值速率明显高于对照。     

淀粉含量不同的两类小麦品种籽粒淀粉积累及关键酶活性的变化

为给新疆小麦品质育种提供理论依据,在新疆灌溉农业条件下,选用淀粉含量差异较大的普通小麦品种新春24、E28（高淀粉含量组）和宁春16、安农9912（低淀粉含量组）为材料,测定了籽粒灌浆过程中总淀粉及淀粉组分的含量,同时测定了籽粒束缚态淀粉合成酶（granule bound starch synthase,GBSS）、可溶性淀粉合成酶（soluble starch synthase,SSS）、淀粉分支酶（starch branching enzyme,SBE）和淀粉去分支酶（starch debranching enzyme,DBE）等相关酶的活性,并对其在籽粒灌浆过程中的变化及淀粉积累特征进行了相关分析。结果表明,高淀粉含量和低淀粉含量的小麦品种在籽粒淀粉积累量和积累速率上均存在明显的基因型差异。Logistic 方程拟合淀粉积累过程发现,支、直链淀粉最终积累量取决于积累启动时间的早晚和积累速率的大小,而最大积累速率出现时间的早晚对其调节作用较小。不同类型籽粒中的GBSS、SSS、SBE和DBE酶活性变化均呈现单峰曲线,峰值出现在花后12~24 d不等。4个品种的GBSS酶活性均与直链淀粉的积累速率呈极显著正相关,与总淀粉的积累速率达到显著或极显著正相关,但与支链淀粉积累速率的相关不显著。SBE和SSS酶活性与总淀粉的积累速率和支链淀粉的积累速率呈显著或极显著正相关,而与直链淀粉积累速率的相关不显著。DBE活性与淀粉积累速率的相关性不显著。淀粉合成关键酶活性间的相关性分析表明,高淀粉含量的品种DBE活性与SSS、GBSS和SBE相关达到显著或极显著水平,它们之间可能存在着协同作用。     

花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦干物质积累和产量的影响

为了解糯小麦和非糯小麦对遮光的生理反应差异,在大田条件下,以非糯小麦轮选987和糯小麦农大糯50206为材料,设置3个遮光处理(不遮光、花后遮光30％和60％),研究了花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦干物质积累和产量的影响.结果表明,遮光后,轮选987和农大糯50206的生物产量、籽粒产量和经济系数均显著下降.花后光照强度降低导致小麦花前营养器官干物质在花后向籽粒的转运量及其贡献率发生明显变化,同时影响籽粒灌浆进程,最终表现为粒重显著下降,且此影响存在明显的基因型差异.轮选987在遮光30％后营养器官干物质在花后向籽粒的转运量降低,遮光60％后转运量恢复至对照(不遮光)水平,转运物质对籽粒的贡献率随遮光强度的提高而增加.花后遮光抑制了农大糯50206花前营养器官干物质在花后向籽粒的转运,但未改变转运物质对籽粒的贡献率.花后弱光降低了小麦籽粒的平均灌浆速率和最大灌浆速率,轮选987的灌浆进程不受影响,却改变了农大糯50206的灌浆进程,延长了其渐增期和快增期的天数,推迟了灌浆高峰期的来临.遮光后小麦败育小穗数增多,穗粒数下降.花后遮光致使小麦产量降低的程度存在基因型差异,农大糯50206产量的降幅明显小于轮选987.     

缺失不同Wx蛋白对小麦籽粒直链淀粉合成及淀粉特性的影响

以缺失不同Wx蛋白小麦为试验材料,研究缺失不同Wx蛋白对小麦籽粒直链淀粉合成及淀粉特性的影响。试验结果表明,缺失不同Wx蛋白对小麦籽粒直链淀粉含量、积累量和积累速率、束缚态淀粉合成酶基因（GBSSI）基因相对表达量以及束缚态淀粉合成酶（GBSS）活性的影响顺序表现为：缺ABD型>缺AB型>缺B型>缺D型>缺A型>正常型;对淀粉最终粘度、反弹值以及糊化温度影响的表现顺序与其一致;对淀粉峰值粘度、低谷粘度、稀懈值以及膨胀势影响的表现顺序与此相反。相关分析表明,直链淀粉积累速率峰值、GBSSI相对表达量最大值以及GBSS活性峰值三者之间相互呈极显著正相关。说明GBSSI基因可能通过编码GBSS酶,从而控制小麦籽粒中直链淀粉的合成。     

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。     

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。     

不同直链淀粉含量小麦淀粉理化性质与消化特性研究

为深入理解小麦直链淀粉含量与淀粉理化性质及消化特性之间的关系，以4份直链淀粉含量差异较大的小麦品种为材料，分析了其淀粉理化性质以及消化特性方面的差异。结果表明，随着直链淀粉含量的增加，回生值呈增加趋势；在体外消化前期，4个小麦品种的淀粉消化速率差异显著，西农836最慢，陕糯1号最快。这种差异与直链淀粉含量及回生值密切相关，说明直链淀粉比支链淀粉更易于回生，糊化后的冷却过程中更容易发生分子间部分重排和再结晶，重新组装成有序的聚集体，导致供试材料之间快速消化淀粉含量及总体消化程度不同。直链淀粉含量高的品种具有更多的B型小淀粉粒，但是大量B型小淀粉粒的存在并没有导致淀粉消化速率以及淀粉总体消化程度的提高，说明淀粉充分糊化后，粒度的差异并不改变淀粉消化特性。     

施氮量对糯小麦和非糯小麦籽粒淀粉组分与理化特性的影响

为探明氮肥对小麦籽粒淀粉组分和理化特性的影响,采用田间试验,分析了4个施氮量(0、100、200、300kg·hm~(-2))对糯小麦(农大糯50222)和非糯小麦(轮选987)籽粒淀粉组分与理化特性的影响。结果表明,随施氮量的增加,小麦籽粒淀粉含量降低,轮选987籽粒中B型淀粉粒的数目占比增加,而农大糯50222籽粒的B型淀粉粒数目占比呈减少趋势;增施氮肥能显著提高小麦籽粒淀粉的峰值黏度和谷值黏度。相同施氮量处理下,轮选987淀粉的被测糊化特征参数(除谷值黏度外)均大于农大糯50222。施氮量不同,2个品种籽粒淀粉X-衍射图谱中各峰的位置和相对强度明显不同。随施氮量的增加,轮选987淀粉的相对结晶度增大,而农大糯50222淀粉的相对结晶度减小。相关分析表明,小麦籽粒的直链淀粉含量和直支比与最终黏度、稀澥值、反弹值、糊化温度和峰值时间呈显著正相关,与谷值黏度和相对结晶度呈显著负相关;支链淀粉含量反之。小麦籽粒的B型淀粉粒数目占比与峰值黏度、稀澥值呈显著负相关。综上所述,施氮量可影响小麦籽粒的淀粉含量和粒度分布,进而改变其糊化特性和晶体特征。     

水稻糯性突变对淀粉理化特性的影响

比较了籼、粳两个糯性突变品种与原亲本品种淀粉的理化特性。糯性突变后除了直链淀粉含量显著降低外,淀粉的糊化温度变高、胶稠度增大、RVA谱(rapid viscosity analyzer)参数下降。RVA谱参数降低的幅度从高到低依次是消减值>回复值>冷胶粘度>热浆粘度>最高粘度>崩解值,表明控制直链淀粉含量的Wx位点对淀粉糊化特性和粘滞性是有影响的,存在多效性。同时,两个糯稻品种之间的RVA谱差异较大,其中崩解值和最高粘度差值均大于糯性突变对它们的影响,说明除直链淀粉外,支链淀粉也影响淀粉的理化特性。对Wx位点鉴定的结果显示扬辐糯4号wx基因第一内含子剪切位点＋1位的碱基由原品种的G突变成了T,扬糯2号与其原品种相同(均为T);两个糯稻突变品种wx基因前导区的(CT)n微卫星重复序列与原品种相比都发生了变化。     

糯小麦灌浆期籽粒糖类、淀粉及蛋白质的动态研究

为了解糯小麦籽粒中糖类、淀粉和蛋白质在灌浆过程中的变化规律,明确灌浆过程中糯小麦籽粒糖类、淀粉、蛋白质含量变化与普通小麦之间的差异,在大田条件下,以糯麦12,糯麦1572两个糯小麦新品系为材料,以川育12、川育20、川麦42三个普通小麦品种为对照,研究了灌浆期间糯小麦籽粒中可溶性总糖、蔗糖、戊聚糖、果聚糖、淀粉、蛋白质含量及淀粉积累速率的动态变化.结果表明,在花后17～22 d,糯小麦淀粉的积累速率最高,蛋白质含量也达到最大,戊聚糖的含量是在花后22～27 d时达到峰值,果聚糖含量在花后7～12 d时最高.在灌浆过程中,糯小麦可溶性总糖、蔗糖、果聚糖、淀粉动态变化与普通小麦存在一定差异,但在蛋白质动态变化上则没有明显的差异.与普通小麦相比,糯小麦成熟籽粒总糖含量高,糯麦12的蔗糖含量显著高于普通小麦,两个糯小麦品系的戊聚糖含量均显著高于普通小麦川育12和川育20,糯麦1572的总淀粉含量显著低于三个普通小麦品种.在蛋白质和果聚糖含量上,糯小麦与普通小麦无显著差异.以上结果说明,可利用糯小麦籽粒各成分灌浆过程中与普通小麦存在差异这一特点,优化栽培措施,达到改善糯小麦品质的目的.     

Variation in amylose concentration to enhance wheat flour extrudability

Composition and functionality of five waxy wheat (Triticum aestivum L.) genotypes were elaborately investigated and related to end-product attributes of extrudates. As such, the interaction between starch biopolymers and protein in extrusion processing could be studied. Furthermore, the effect of an increasing amylose-concentration was studied by the use of blends. Waxy genotypes absorbed more water, gave rise to stiffer doughs and had higher onset and peak gelatinization temperature. In contrast, a lower pasting temperature and final viscosity and higher peak viscosity and breakdown could be observed. The volume percentage of small starch granules showed to be negatively correlated with peak temperature and positively with final viscosity and holding strength as well as with extrudate hardness. This was also positively correlated with amylose concentration. Expansion index was highest at a slightly decreased amylose concentration of 16.6%. Markedly higher moisture content for all amylose-free extrudates was attributed to a combination of increased solubility of amylopectin and reduced water evaporation at die emergence. It was hypothesized that an interplay with protein content and composition was laying at the basis of the observed differences. Moreover, the altered pasting behavior of waxy wheat may enhance the extrudability of gluten containing wheat flour.Starch granule size distribution is related to extrudate texture. Amylose content affects expansion index, water absorption and texture of extrudates. Interaction between starch content and protein composition and quality was observed. Waxy genotypes are strongly varying in their protein composition and functionality. Maximum expansion was obtained for blends containing 25% waxy flour.     

小麦淀粉与面条质量关系的研究进展

小麦淀粉品质对白盐面条的质量（尤其是煮后的感官特性）有重要影响。直链与支链淀粉的含量及比例是影响面条质量的重要因素,是造成不同小麦品种淀粉糊化和膨胀特性及面条质量差异的物质基础。较低直链淀粉含量的小麦粉具有较好的糊化和膨胀特性,制作的面条煮制时吸水率高,烹调损失低,具有较高的感官评分。优质白盐面条的直链淀粉含量应在22%左右。峰值黏度、稀懈值、峰值时间是影响面条质量的重要糊化参数,这3项参数高的小麦粉适合制作优质面条。高膨胀势或膨胀体积的小麦粉制作的面条中等偏软,光滑且富有弹性,可以作为面条用小麦的重要选择标准。一般认为,直链淀粉含量较低、峰值黏度和稀懈值高、峰值时间长、膨胀势或膨胀体积高的小麦粉适合制作优质白盐面条。其中,直链淀粉含量、峰值黏度和膨胀势是优质面条小麦评价的关键品质性状。     

鲜食糯玉米淀粉RVA谱特征值分析及其与主要品质性状相关性研究

以26个不同糯玉米品种为试验材料,测定其RVA谱特征值以及总淀粉含量、支链淀粉含量、直链淀粉含量等淀粉品质性状及品尝品质性状,分析不同糯玉米品种的RVA谱特征值间及其与主要品质性状间的相关性。结果表明,RVA谱特征值间的峰值黏度与谷值黏度、崩解值、终值黏度呈极显著正相关;谷值黏度、崩解值与终值黏度两两间呈极显著正相关;总淀粉含量、支链淀粉含量、直链淀粉含量与RVA谱特征值均未达到显著相关;糯性与峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度呈显著负相关;果皮厚薄与峰值黏度、谷值黏度、终值黏度呈极显著负相关。     

小麦淀粉的粒度分布、组分及糊化特性对氮硫肥的响应

为明确氮硫肥对小麦淀粉粒度分布及主要理化特性的影响,以强筋小麦品种西农9718和中筋品种陕农138为材料,采用不同氮硫肥水平进行处理,系统分析了小麦A、B淀粉的粒度分布、淀粉组成、膨胀势及糊化特性对氮硫肥的响应。结果表明,强筋和中筋小麦品种的淀粉粒度分布基本一致。A淀粉粒体积分布占总淀粉的74.95%～75.43%,但淀粉粒数量远少于B淀粉粒。A淀粉的直链淀粉、峰值黏度、低谷黏度、崩解值、最终黏度以及回生值高于B淀粉,而B淀粉有更高的支链淀粉、膨胀势和糊化温度。不同氮硫肥处理改变了小麦淀粉的粒度分布,进而影响淀粉的组成和糊化特性。在施氮(230kg.hm-2)条件下,强筋品种西农9718和中筋品种陕农138的A、B淀粉分别在硫肥施用量为46和56kg.hm-2时有较低的直链淀粉含量、较高的膨胀势及较好的糊化特性。陕农138淀粉的粒度分布、组成及糊化特性对氮硫肥的响应比西农9718更敏感。适当的氮、硫肥配施有利于改善小麦的淀粉品质。     

Effect of process conditions and amylose/amylopectin ratio on the pasting behavior of maize starch: A modeling approach

The effects of different process conditions on the pasting behavior of the 14%, w/w suspensions of high amylose, waxy and normal maize starches at mixing speeds of 50, 160 and 250 rpm with the heating rates of 2.5, 5 and 10 °C/min were investigated. In addition, the impact of the starch mixture with an amylose-amylopectin ratio of 0–70% at 160 rpm and a heating rate of 5 °C/min on the pasting parameters was studied. According to the results, when stirring speed decreased from 250 rpm to 50 rpm, the peak viscosity dramatically increased. Furthermore, both heating and stirring rates significantly affected the pasting properties (p < 0.05). The amylose content of maize starch had a negative correlation with peak viscosity, trough viscosity, breakdown viscosity, final viscosity, and setback viscosity. Besides, syneresis values decreased as amylose content decreased from 70% to 0%. According to the kinetic modelling of pasting curves, starch coefficients were found to be higher than 1 for all starches, indicating that the penetration of water into starch granules increased granule swelling rate. The findings of the present study confirmed that both process conditions and amylose/amylopectin ratio can be optimized without necessity of starch modification to obtain the products with the desired quality.     

一些小麦品种的淀粉特性分析

为了筛选出淀粉品质优良的面条小麦品种,分析了200份国内小麦品种(系)和6份澳大利亚小麦品种的淀粉特性及Waxy蛋白亚基组成.与国外优质面条小麦相比,国内小麦的淀粉品质总体上有一定差距,但主要淀粉特性的变异范围比较广,如直链淀粉含量变幅为17.79%～27.14%,膨胀势为3.77～10.45g/g,峰值粘度为491.50～4 497.00 cP,低谷粘度为74.00～3 042.00 cP,崩解值为584.50～1 986.50 cP.国内小麦品种(系)中有15份缺失Wx-B1蛋白亚基,其直链淀粉含量、峰值粘度和崩解值的平均值优于正常类型品种(系),如花培18-5直链淀粉含量低于19%,峰值粘度高于4000 cP,崩解值高于1 500 cP.河南省小麦品种(系)的淀粉特性优于其他省市.     

两种灌水条件下4种氮源对小麦籽粒淀粉含量及其特性的影响

为明确不同水分条件下氮源类型对小麦籽粒淀粉含量及其特性的影响,以郑麦366(强筋)和百农207(中筋)两个小麦品种为试验材料,分别在全生育期不灌水和灌拔节期+抽穗期2水条件下,研究了4种氮源(硝酸钙、硝酸铵钙、尿素和氯化铵)对小麦籽粒淀粉含量及其特性的影响。结果表明,灌2水条件下,小麦籽粒总淀粉含量、淀粉糊化特性及小淀粉粒占比均高于不灌水处理。灌水和氮源类型对淀粉含量、糊化特性及淀粉粒度分布有交互作用。在不灌水条件下,施用尿素籽粒淀粉含量和支链淀粉含量较高。在灌2水条件下,百农207以硝酸钙处理的淀粉峰值粘度、小淀粉粒表面积和体积占比最高;而郑麦366淀粉峰值粘度和小淀粉粒数量则分别以施用硝酸钙和硝酸铵钙最高。郑麦366在两种水分条件下均以施用硝酸铵钙淀粉失水率最低。品种对水分和氮肥类型的响应存在差异,总体而言,灌2水条件下,施用硝酸钙有利于淀粉糊化特性的改善;不灌水条件下,施用尿素有利于淀粉含量和支/直比提高。     

The Rapid Visco Analyzer (RVA) as a tool for differentiating potato cultivars on the basis of flour pasting properties

Potatoes of two cultivars representing extremes in potato texture, Russet Burbank (mealy) and IdaRose (waxy), were lyophilized, ground into flour, and analyzed with a Rapid Visco Analyzer (RVA) to identify flour pasting characteristics unique to each cultivar. A factorial experiment, which included multiple levels of heating rate, peak temperature, and flour concentration, was employed to assess RVA run parameter association with flour pasting behaviors and the potential to differentiate cultivars according to the responses. Pasting profiles of the potato flour provided a unique functional finger-print for each cultivar flour, which embodies structural and molecular components of the native potato tissue. Pasting profile viscosity attributes were influenced by variable levels of heating rate, peak temperature, and flour concentration. At increasing flour concentrations, RVA viscosity attributes increased in magnitude, but possessed similar pasting curves. A variable heating rate primarily affected events occurring early within the pasting profile (time to gelatinization, time to peak viscosity, peak viscosity), while changes in peak temperature influenced viscosity attributes (trough viscosity, breakdown, final viscosity, total setback) associated with the latter portion of the viscosity curve. A high peak temperature generally resulted in increased breakdown and total setback and decreased trough and final viscosities. RVA viscosity attributes, time to gelatinization, peak viscosity, breakdown, and final viscosity were identified as potential characteristics for cultivar differentiation. Discrimination of the cultivar extremes was affected by RVA run parameters, and was maximized at moderate heating rates (4 to 6 C min^-1), moderate to high levels of peak temperature (85 to 90 C), and intermediate flour concentrations.