干旱胁迫对小麦不同品种胚乳淀粉结构和理化特性的影响

【目的】全面了解干旱胁迫对小麦不同品种胚乳淀粉组成、粒度分布、糊化特性以及晶体特性的影响,揭示小麦淀粉结构与理化特性的内在关系。【方法】2013—2015年度以小麦品种京冬8(JD8)、河农825(HN825)、冀麦585(JM585)、农大211(ND211)为试验材料,设节水灌溉(W)和旱作(D)2种处理,研究干旱胁迫对小麦胚乳淀粉结构及其理化特性的影响。【结果】干旱胁迫显著抑制了小麦胚乳淀粉的积累,但对小麦淀粉直/支比的影响不显著。小麦胚乳淀粉粒体积、表面积和数目分布均呈双峰曲线变化,干旱胁迫对淀粉粒粒度分布的影响因基因型和粒径大小的不同而存在差异,其中对粒径5μm淀粉粒的表面积、数目分布影响最大。干旱胁迫未改变小麦胚乳淀粉的晶体类型,但显著提高了小麦淀粉的结晶度,对小麦淀粉X-衍射图谱中各尖峰强度的影响因品种和衍射角的不同而存在差异。干旱胁迫显著提高了小麦淀粉的低谷黏度和糊化温度,延长了糊化时间,但显著降低了小麦淀粉的峰值黏度和稀懈值,对终结黏度和回生值的影响存在基因型差异。相关分析表明,小麦胚乳淀粉结晶度与总淀粉和直链淀粉含量呈显著负相关,与支链淀粉呈显著正相关。总淀粉含量与峰值黏度呈显著正相关。直链淀粉含量与峰值黏度和稀懈值呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关。支链淀粉含量与糊化特性的相关性不显著,而淀粉直/支比仅与糊化时间呈显著负相关。小麦胚乳淀粉中粒径5μm和10μm的淀粉粒体积百分比与终结黏度和回生值均分别呈显著、极显著负相关,而粒径15μm的淀粉粒与终结黏度和回生值均呈显著正相关。小麦淀粉粒体积分布与结晶度的相关性不显著。小麦淀粉糊化峰值黏度和稀懈值与结晶度分别呈极显著和显著负相关,而糊化温度与结晶度呈显著正相关。【结论】干旱胁迫改变了小麦胚乳淀粉组分、粒度分布、结晶度及其主要糊化参数。小麦胚乳淀粉结构与晶体特性和糊化特性之间均存在明显的相关性,表明干旱对小麦淀粉结构的影响,间接影响了其理化特性,因此,可以通过调节水分条件来生产一定品质的小麦。     

施氮量对强筋小麦物质积累与籽粒产量的影响

为探究冀东地区强筋小麦适宜施氮量,选用2个强筋小麦品种津农7号(氮高效型)和中麦998(氮低效型)为试验材料,设置0 kg·hm^-2(N₀)、180 kg·hm^-2(N₁)、210 kg·hm^-2(N₂)和240 kg·hm^-2(N₃)4个施氮量处理,研究施氮量对强筋小麦籽粒产量和干物质与氮素积累转运的影响。结果表明,在N₀～N₂处理范围内,2个强筋小麦品种的籽粒产量、花前干物质转运量和氮素转运量随施肥量增加均显著增加,N₃处理下2品种的籽粒产量和花前氮素转运量较N₂处理无显著变化,说明适量施氮可促进强筋小麦氮素转运与籽粒产量的提高。增加施氮量可促进花前干物质向籽粒的转运,津农7号的干物质转运率高于中麦998,2个品种的花后干物质对籽粒的贡献率为60.59%～77.16%,说明小麦籽粒产量主要来源于花后干物质积累。2个品种开花...     

雨养与灌溉条件下施氮对小麦花后氮素累积与转运的影响

为给冀东平原冬小麦雨养和灌溉栽培中合理施氮提供依据,以小麦品种京冬8号和宝麦38为材料,在雨养、灌溉条件下各设置4个施氮水平(0、120、240、360kg·hm-2),研究了两种水分条件下施氮量对小麦植株氮素吸收、累积和转运的影响。结果表明,施氮可显著增加小麦的籽粒产量和蛋白质含量,但过多施氮会导致产量下降。增施氮肥明显提高了小麦花后各器官的氮素累积量及叶、茎、鞘的花前贮存氮素转运量,同时增加了成熟期叶、茎、鞘的氮素残留量。营养器官的氮素累积量及花前贮存氮素的转运量在水分条件间和品种间也存在明显的差异。综合分析,在雨养条件下,京冬8号和宝麦38最适施氮量分别为240和120kg·hm-2,灌溉条件下均为120kg·hm-2。     

减少灌水次数对河北冬性强筋小麦产量和品质的影响

为明确不同生态环境下减少灌水次数对冬性强筋小麦产量和品质的影响,以冬性强筋小麦品种农优3号和中麦998为材料,分别在冀中北生态区的徐水区和冀东生态区的昌黎县进行大田试验,设3个灌水次数处理(CK:越冬水+拔节水+开花水;W_2:越冬水+拔节水;W_1:越冬水),研究了不同灌水次数对冬性强筋小麦叶面积系数、干物质积累、籽粒产量和品质的影响。结果表明,随灌水次数减少,两个供试小麦品种孕穗期叶面积系数呈下降趋势,W_1处理显著低于其他处理;减少灌水次数导致2个冬性强筋小麦地上部的干物质积累量显著降低,而对收获指数的影响因品种而异,其中农优3号收获指数呈上升趋势,而中麦998以W_2处理最大。减少灌水次数使冬性强筋小麦有效穗数、穗粒数和千粒重显著降低,导致产量显著降低。灌水次数减少造成冬性强筋小麦籽粒容重和蛋白质含量提高,稳定时间延长,但湿面筋含量和沉降值下降。本研究条件下,徐水点农优3号的产量较高,而昌黎点中麦998的产量较高;相同灌水处理下,同一品种在昌黎点的品质指标优于徐水试验点。综上,在河北冬性强筋小麦种植区可以选用灌越冬水和拔节水协调其籽粒产量和品质。     

干旱胁迫对小麦营养器官物质转运和籽粒灌浆特性的影响

为进一步明确干旱胁迫对小麦营养器官物质转运和籽粒灌浆特性的影响。在大田条件下,以冀麦585、河农825、农大211和京冬8为试验材料,设置灌溉和旱作2个处理,研究了干旱胁迫条件下小麦营养器官干物质的积累、转运和籽粒灌浆的特点。结果表明,与灌溉栽培相比,干旱胁迫下成熟期小麦个体营养器官干物质量增大,而经济系数和籽粒产量均显著下降。同时干旱胁迫提高了京冬8各营养器官干物质向籽粒的转运量,抑制了冀麦585、河农825和农大211各营养器官干物质向籽粒的转运。干旱胁迫对小麦籽粒灌浆的影响存在基因型差异。在旱作栽培条件下,河农825、冀麦585和农大211的最大灌浆速率与灌溉栽培相比显著增大,而京冬8的最大灌浆速率显著降低。干旱胁迫对河农825和农大211渐增持续期、快增持续期和缓增持续期的天数变化影响不大,却缩短了冀麦585渐增持续期和快增持续期的天数,延长了京冬8缓增持续期天数,推迟了灌浆高峰期的来临。     

减少灌水次数对强筋小麦氮素积累转运和籽粒蛋白质含量的影响

为探究减少灌水次数对强筋小麦氮素积累、转运和籽粒蛋白质含量的影响,选用4个强筋小麦品种(津农7号、农优3号、师栾02-1和中麦998),在大田条件下设置3种灌水处理(CK:冬水+拔节水+开花水;W2:冬水+拔节水;W1:冬水),研究了减少灌水次数对强筋小麦植株各器官氮素的积累与转运、籽粒蛋白质及其组分的含量、蛋白质产量和籽粒产量的影响,并对协调强筋小麦籽粒蛋白质含量和产量的适宜灌水次数进行了探讨。结果表明,减少灌水次数后,强筋小麦营养器官氮素积累量明显降低,氮素转运量增加;籽粒蛋白质含量升高;蛋白质组分的变化表现为,清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量升高,醇溶蛋白含量下降;籽粒产量显著下降,水分利用效率升高,但不同品种增幅不同。综上所述,减少灌水次数能促进强筋小麦营养器官的氮素向籽粒转运,使籽粒蛋白质含量升高,籽粒蛋白质品质得到改善。本试验条件下,W2处理(冬水+拔节水)可以有效协调强筋小麦产量和籽粒蛋白质含量的关系,同时提高水分利用效率。     

不同品质类型小麦籽粒淀粉粒度的分布特征

选用小麦强筋品种德丰3号、德99-3和弱筋品种滨育535和鲁麦21,研究了籽粒中淀粉粒度、淀粉粒的体积、数目和表面积的分布特征,及其与小麦籽粒蛋白质和淀粉含量的相关性。结果表明,成熟期小麦籽粒含有A (＞9.8 μm)、B (＜9.8 μm)两种类型淀粉粒,其粒径为0.37~52.60 μm。淀粉粒的体积和表面积均表现为双峰分布;淀粉粒的数目表现为单峰分布,其中B型淀粉粒数目占总数的99%以上。在强筋品种中,B型淀粉粒所占体积和表面积百分比相对较高,而弱筋品种中A型淀粉粒体积、表面积百分比相对较高。籽粒直链淀粉和总淀粉含量与2.0~9.8 μm和＜9.8 μm的淀粉粒体积百分比分别呈显著和极显著负相关,与9.8~18.8 μm的淀粉粒体积百分比呈极显著正相关。籽粒蛋白质含量与2.0~9.8 μm和＜9.8 μm的淀粉粒体积百分比呈显著正相关,而与9.8~18.8 μm的淀粉粒呈极显著负相关。籽粒淀粉和蛋白质含量均与其他粒径范围的淀粉粒体积无显著相关性。     

不旱作与节水灌溉对小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性变化的影响

【目的】通过对灌溉与旱作条件下不同品质类型小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的研究,阐明不同灌溉制度下小麦淀粉积累的酶学机制。【方法】在灌溉和旱作两种栽培条件下,研究了两个小麦品种蔗糖代谢、籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征。【结果】旱作栽培有利于增加小麦灌浆前中期淀粉积累速率、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）的活性,表明旱作栽培能提高小麦籽粒灌浆前期生理活性、促进籽粒淀粉的合成与积累。通过比较淀粉积累速率与蔗糖和淀粉代谢相关酶活性的变化趋势可以看出,淀粉积累速率与蔗糖合成酶（SS）、AGPase、SSS和GBSS的变化趋势一致,表明这些酶在淀粉合成中起重要作用,而源器官制造的光合产物的减少并不是抑制籽粒淀粉积累的因素。【结论】旱作栽培能提高小麦灌浆前、中期的淀粉积累速率和淀粉合成酶活性,在籽粒灌浆后期则显著降低淀粉积累速率及其酶活性,表明旱作栽培能使库活性增强,促进籽粒淀粉的合成与积累。     

限水条件下灌水量对强筋小麦旗叶衰老特性和籽粒产量的影响

为探究灌水量对强筋小麦花后旗叶衰老和籽粒产量的调控效应,以2个强筋小麦品种(中麦998和中麦1062)为供试材料,设置0 m³·hm^-2(W₀)、450 m³·hm^-2(W₁)和900 m³·hm^-2(W₂)3个灌水量(拔节期和开花期各灌水50%),分析了不同处理下小麦旗叶叶绿素含量、同化物含量、丙二醛含量、抗氧化酶活性、抗衰老激素含量、蛋白质含量和籽粒产量的差异。结果表明,增加灌水量可延缓强筋小麦花后旗叶衰老。灌浆前中期旗叶叶绿素含量在不同处理间无显著差异,灌浆后期叶绿素含量在W₂处理下最高。W₂处理下小麦旗叶可溶性糖含量显著高于其他处理;旗叶可溶性蛋白含量在花后0～21 d保持较高水平,在花后21～35 d含量逐渐下降,且W₁处理下花后21～35 d旗叶可溶性蛋白含量较W₀处理显著提高。灌水量对花后0...     

减少灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响

为探究灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响，选用强筋小麦品种中麦998和中麦1062，在防雨棚池栽条件下，春季于拔节期和开花期灌水，每时期设600（W₆₀₀）、300（W₃₀₀）和0 m·hm^-2（W₀）3个灌水量处理，研究了减少灌水量对强筋小麦花后干物质含量、氮素积累和转运、籽粒产量、籽粒蛋白质含量和产量的影响。结果表明，随春季灌水量的减少，强筋小麦植株干物质积累量、氮素积累量、粒重比、叶重比、籽粒产量和蛋白质产量均表现为下降趋势，而蛋白质含量和水分利用效率呈上升趋势。两品种叶片氮素转运量和氮素转运效率以W₃₀₀处理下最高，且叶片氮素转运效率在W₃₀₀和W₆₀₀处理之间均无显著差异。中麦1062在W₀和W₃₀₀处理下水分利用效率无显著差异，中麦998在W₃₀₀和W₆₀₀处理下蛋白质含量无显著差异。综上可见，W₃₀₀处理既能有效提高强筋小麦花后干物质转运量，维持较高的产量和水分利用效率，同时又能提高氮素转运量和籽粒蛋白质含量，达到节水高产的目的。