强、弱筋小麦籽粒形成期蔗糖、淀粉合成相关酶活性及其与氮代谢的关系

2005—2006年生长季, 以小麦强筋品种藁城8901和弱筋品种豫麦50为材料, 研究了灌浆期籽粒和旗叶氮代谢底物含量与相关酶活性变化、蔗糖淀粉合成相关酶活性及籽粒淀粉积累特征, 分析了氮代谢与籽粒淀粉积累的关系。结果表明, 旗叶蔗糖合酶(SS)和磷酸蔗糖合酶(SPS)、籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合酶(SSS)、束缚态淀粉合酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)活性均呈单峰曲线变化。两品种比较, 除AGPP活性峰值豫麦50低于藁城8901外, 其他酶活性峰值均是豫麦50高于藁城8901。相关分析表明, 藁城8901支链淀粉积累速率与SS、SPS、AGPP和SBE活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.9377**、0.8857**、0.6489**和0.5980**; 直链淀粉积累速率与SS、SPS活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.7616**和0.7750**。豫麦50支链淀粉积累速率与SS、SPS、AGPP、GBSS和SBE活性呈极显著或显著正相关, 相关系数分别为0.8182**、0.6762**、0.7028**、0.8749**和0.5433*; 直链淀粉积累速率与SS、SPS和SBE活性呈极显著正相关, 相关系数分别为0.8528**、0.8428**和0.8603**。两品种硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性在开花后逐渐降低, 且藁城8901的NR活性一直高于豫麦50。硝态氮和氨态氮含量与NR、GS活性呈极显著正相关; 藁城8901的NR、GS活性与SS、SPS活性呈显著负相关, 而豫麦50只有GS与SPS达显著负相关(r = -0.5212*)。上述结果表明, 不同品质类型小麦籽粒淀粉合成积累受氮代谢相关酶活性的影响, 藁城8901较高的NR活性抑制与蔗糖合成有关酶SS、SPS的活性, 导致淀粉合成积累速率降低。由此可见, SPS/NR比值对淀粉合成具有重要调节作用。     

旱作和灌溉条件下小麦籽粒淀粉粒粒度的分布特征

在灌溉和旱作2种栽培条件下, 以籽粒淀粉含量不同的小麦品种鲁麦21和德99-3为试验材料, 研究了籽粒淀粉粒的分布特征及基因型差异。结果表明, 与灌溉栽培相比, 旱作栽培条件下2个小麦品种籽粒B型淀粉粒(2.0~9.8 mm和<9.8 mm)的体积、表面积百分比显著增加, 而粒径>18.8 mm的A型淀粉粒的体积、表面积百分比明显减少。水分亏缺降低了2个品种的籽粒直链淀粉和总淀粉含量, 而增加了籽粒蛋白质含量、峰值黏度和最终黏度, 这表明旱作栽培有利于小麦籽粒品质的改善。相关分析表明, 2个品种籽粒的直链淀粉和总淀粉含量均与2.0~9.8 μm和<9.8 mm的淀粉粒体积百分比呈负相关, 与9.8~18.8 mm的淀粉粒体积百分比呈正相关, 籽粒蛋白质含量与2.0~9.8 mm和<9.8 mm的淀粉粒呈显著和极显著正相关, 而与9.8~18.8 mm的淀粉粒呈负相关。表明小淀粉粒(2.0~9.8 mm和<9.8 mm)的直链淀粉和总淀粉含量较低、蛋白质含量较高, 而大淀粉粒(9.8~18.8 mm和>9.8 mm)具有较高的直链淀粉和总淀粉含量。     

施氮量对强筋小麦氮素积累和氮肥农学利用效率的影响

为探究冀东平原强筋小麦高产优质高效的最佳施氮量,在大田选用石优20号和中麦998两个强筋小麦品种,设置施氮量0 (N_0)、180 (N_1)和240 (N_2)kg·hm~(-2),研究了施氮量对强筋小麦氮素积累、转运和氮肥农学利用效率的效应。结果表明,小麦花前氮素积累量占成熟期植株地上部总氮素积累量的59%～66%,花后占34%～41%。随施氮量增加,小麦植株花前氮素积累量和转运量均提高,叶是花前氮素积累和转运的主要器官。小麦籽粒灌浆过程中,营养器官的氮素积累量逐渐下降,籽粒氮素积累量逐渐提高,营养器官氮素转运高峰与籽粒氮素积累高峰一致,石优20号为花后14～21d,中麦998为花后7～21d。施氮量从180 kg·hm~(-2)增加到240kg·hm~(-2),石优20号和中麦998的产量分别提高了6.10%和7.58%,籽粒蛋白质含量分别提高了3.68%和3.73%,而氮肥农学利用效率分别降低了25.68%和23.93%。综上所述,促进花前氮素的积累和转运可提高强筋小麦蛋白质含量;适当减少施氮量可实现强筋小麦的提质增效。本试验条件下,冀东平原强筋小麦生产的适宜施氮量为180kg·hm~(-2)。     

小麦面团稳定时间的研究进展

小麦面团稳定时间是评价面粉品质优劣的重要指标,它受基因型、环境条件和栽培措施等多种因素的影响,本文就目前为止对面团稳定时间的研究进行综述,并指出了下一步研究的重点。     

施氮对花后遮光条件下小麦产量与蛋白质含量的影响

为探讨施氮对花后弱光逆境下小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响,选用2个对弱光敏感性不同的小麦品种（济麦22和济核916）,设置3个施氮水平（0、120和240 kg·hm^-2）,在花后遮去60%的自然光条件下研究了施氮量对小麦籽粒产量与蛋白质含量的调控效应。结果表明,增施氮肥可延缓花后遮光条件下两个小麦品种旗叶叶绿素下降,使PSⅡ实际光化学效率和净光合速率维持较高水平,促进旗叶可溶性糖含量合成,提高籽粒灌浆速率,增加穗数、穗粒数和籽粒产量。增施氮肥提高了遮光条件下两个小麦品种旗叶硝酸还原酶活性、籽粒谷氨酰胺合成酶活性和籽粒游离氨基酸含量,增加籽粒蛋白质含量。济麦22的籽粒产量以240 kg·hm^-2施氮处理最高,籽粒蛋白质含量在120 kg·hm^-2和240 kg·hm^-2施氮处理间无显著差异;济核916的籽粒产量和蛋白质含量均以120 kg·hm^-2施氮处理最高。由此可见,在花后遮光条件下适量施氮可提高小麦光合能力和促进碳氮代谢,最终增加籽粒产量和蛋白质含量。     

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。     

施氮量对强筋小麦光合、产量、蛋白质含量和加工品质的影响

为探究冀东地区强筋小麦适宜施氮量,以强筋小麦石优20号和中麦998为材料,通过大田试验设置0 kg·hm^-2(N₀)、180 kg·hm^-2(N₁₈₀)、210 kg·hm^-2(N₂₁₀)和240 kg·hm^-2(N₂₄₀) 4个施氮水平,分析了施氮量对强筋小麦光合、产量、蛋白质含量和加工品质的影响。结果表明,与N₀处理相比,施氮后石优20号和中麦998的产量均在N₂₄₀处理下增加显著,增幅分别为3.20%和13.95%。随施氮量的增加,小麦旗叶叶绿素含量和光合参数均呈先升后降趋势,且在花后15 d达到最大值。施氮对F_v/F_m影响较小,对Φ_PSⅡ影响较明显。旗叶、籽粒内硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶均随施氮量的增加呈先升后降趋势。增施氮肥后籽粒蛋白组分中清蛋白、球蛋白比例下降,醇溶蛋白、谷蛋白比例上升,各组分...     

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。     

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。     

施氮模式对强筋小麦氮素积累和籽粒蛋白质含量的影响

为探索冀东平原强筋小麦适宜的氮肥施用模式,选用2个强筋小麦品种（津农7号和中麦998）,在总施氮量为210 kg·hm_-2的前提下设置4种施氮模式（CK：底肥50%+拔节肥50%;N1：底肥30%+起身肥20%+拔节肥50%;N2：底肥50%+拔节肥30%+孕穗肥20%;N3：底肥30%+拔节肥50%+孕穗肥20%）,研究了不同施氮模式对强筋小麦氮素积累、转运、籽粒蛋白质及其组分含量的影响。结果表明,与CK相比,N2和N3处理提高了强筋小麦干物质积累量,显著增加植株花前氮素积累量及其转运量。花前氮素对籽粒氮素的贡献率因品种和处理而异,津农7号花前氮素对籽粒氮素的贡献率以CK最高,中麦998花前氮素对籽粒氮素的贡献率以N2处理最高。与CK相比,N2和N3处理显著增加小麦籽粒的蛋白质含量,提高醇溶蛋白和谷蛋白含量;2个强筋小麦品种籽粒产量均以N2处理较高。综上所述,本试验条件下,总施氮量的20%后移至孕穗期可提高强筋小麦植株干物质积累量,促进花前积累氮素向籽粒转移,提高籽粒蛋白质含量;N2处理可使津农7号获得最高的籽粒产量和蛋白质含量;中麦998在N2处理下籽粒产量最高,N3处理下蛋白质含量最高。