氮素水平对小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响及其生理基础

 在大田高产条件下研究了氮素水平对小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响及其生理基础。结果表明 ,适当提高氮素水平既能增加小麦籽粒产量又能提高蛋白质含量 ,使籽粒产量和蛋白质含量达到同步增加 ,氮素水平过高虽能够提高籽粒蛋白质含量 ,但籽粒产量下降。适当提高氮素水平可以提高源器官碳素同化能力和氮素同化能力 ,又能够促进开花前暂贮于营养器官中的同化物质向籽粒中运转 ,增加籽粒中淀粉合成有关酶和氮素同化酶的活性 ,从而导致小麦籽粒产量和蛋白质含量同步增加。氮素水平过高 ,虽能促进源器官和籽粒中的氮素同化能力 ,但由于碳素同化酶和籽粒淀粉合成酶活性降低和开花前暂贮于营养器官中的同化物质向籽粒中的运转效率降低 ,而导致小麦籽粒蛋白质含量提高 ,产量下降。     

鲁麦14空间诱变后代籽粒蛋白质及相关酶活性研究

利用返回式卫星搭载鲁麦14,经地面连续多年选择,选育出变异后代品系烟BLU99603和烟5158,在相同的生态条件下,比较研究了3个品种(系)花后不同时期籽粒蛋白质的积聚及相关酶活性的差异。结果表明,谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)的活性以烟5158最高,鲁麦14次之,烟BLU99603最低;且酶的活性与其相应的蛋白质积累量和积累速率一致。从空间变异后代中,有目的地选出蛋白质及其酶活性等性状有明显改良的新种质,是利用空间环境诱导小麦品质改良的新途径。     

大穗型小麦品种强、弱势籽粒淀粉积累和相关酶活性的比较

在大田条件下, 以两个大穗型小麦品种山农12和PH01-35为材料, 对籽粒发育过程中强、弱势籽粒淀粉积累及其相关酶活性变化进行了比较研究。结果表明, 两品种强势粒直链淀粉积累量和支链淀粉积累量均高于弱势粒。Logistic方程模拟淀粉积累过程, 强势粒淀粉积累起始势(C₀)高, 活跃持续期长, 平均积累速率(R_mean)高, 最终淀粉积累量高。 籽粒蔗糖合酶(SS)、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、UDPG焦磷酸化酶(UGPase)、可溶性淀粉合酶(SSS)和束缚态淀粉合酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化, 强势粒上述酶活性均高于弱势粒。花后7~21 d, 弱势粒蔗糖含量明显高于强势粒, 表明弱势粒淀粉积累量低, 并不以其淀粉合成底物的供给为限制因子, 而主要与淀粉合成能力低有关, 同时与籽粒灌浆前期胚乳细胞的数量关系密切。     

强筋小麦胚乳淀粉粒度分布特征及其对弱光的响应

 【目的】揭示强筋小麦淀粉粒度分布特征,探讨小麦挑旗后不同阶段弱光对其胚乳淀粉粒度分布特征的影响。【方法】利用自制遮荫棚设挑旗-开花、花后1～10 d、花后11～20 d、花后21～30 d弱光处理,以大田种植小麦为对照,对2个强筋小麦品种（藁城8901和济南17）在不同弱光处理下胚乳中淀粉粒的数目、体积和表面积分布进行分析测定。【结果】小麦胚乳不同粒径淀粉粒数目分布呈单峰曲线变化,体积和表面积分布均呈双峰曲线变化。B型淀粉粒（直径<10 µm）占胚乳淀粉粒数目、体积和表面积的百分数分别为99.89%、46.85%和84.43%,A型淀粉粒（直径≥10 µm）的值分别为0.11%、53.15%和15.57%。挑旗后不同阶段弱光处理对小麦胚乳淀粉粒的数目、体积和表面积分布均有明显影响。花后11～20 d弱光处理时A型淀粉粒的数目百分数显著降低,其它处理变化不明显;弱光对B型淀粉粒内部的数目分布状况影响显著,且此影响存在遮光时期、基因型和粒位的差异。挑旗～开花弱光处理后,藁城8901强势粒BS型（直径<1 µm）淀粉粒数目降低,BL型（直径1～10 µm）淀粉粒升高,而弱势粒呈相反趋势;济南17强势粒的淀粉粒数目分布变化不显著,而弱势粒BS型淀粉粒数目降低,BL型淀粉粒升高。灌浆前期弱光处理提高小麦胚乳中BS型淀粉粒数目,中后期弱光处理提高BL型淀粉粒数目,且中期弱光处理的作用大于后期。2个品种B型淀粉粒的体积和表面积在灌浆前期弱光处理后显著提高,而A型淀粉粒的体积和表面积降低;挑旗～开花和灌浆中后期弱光处理后,A和B型淀粉粒的体积和表面积变化呈现与灌浆前期相反的趋势。【结论】强筋小麦胚乳淀粉粒数目分布呈单峰曲线变化,体积和表面积分布呈双峰曲线变化。弱光对强筋小麦胚乳淀粉粒度分布存在显著影响。     

不同施氮量条件下灌溉量对小麦氮素吸收转运和分配的影响

【目的】研究灌溉量和施氮量对氮素吸收转运特性的影响及其与籽粒蛋白质含量的关系。【方法】试验在山东农业大学实验农场防雨池栽条件下进行,选取高产强筋小麦品种济麦20为试验材料。利用15N同位素示踪技术,于开花期和收获期分别测定各器官中不同来源氮素的吸收量与分配比例、成熟期籽粒产量、水分利用率等。【结果】施氮量和灌溉量对植株吸氮量、籽粒产量、籽粒蛋白质含量的影响存在互作,其中灌溉量的效应大于施氮量的效应,是影响以上诸项指标的主导因素。同一施氮量条件下,增加灌溉量,成熟期氮素吸收总量增加,但籽粒蛋白质含量降低;随灌溉量增加,土壤氮的吸收量和占总氮量的比例增大,肥料氮的吸收量和占总氮量的比例减小,表明增加灌溉量导致氮素吸收总量的增加主要是通过提高土壤氮的吸收量和占总氮量的比例实现的;增加灌溉量对籽粒蛋白质含量的稀释效应则主要表现为,增加灌溉量抑制开花后营养器官中积累的氮素向籽粒的转移,最终不利于籽粒蛋白质含量的提高。灌溉量不变,施氮量由120 kg&#8226;ha-1增加到240 kg&#8226;ha-1,各营养器官中氮素的积累量增加,但开花后营养器官中积累的氮素向籽粒的转移率降低,最终籽粒蛋白质含量亦不高。【结论】施氮量为120 kg&#8226;ha-1,全生育期灌溉底墒水和拔节水（W2N1）的处理,小麦植株吸收的氮素向籽粒分配量大,开花前营养器官中积累的氮素向籽粒转移率高,籽粒蛋白质含量最高,水分利用率亦最高,但籽粒产量仅为5 534.26 kg&#8226;ha-1;施氮量为120 kg&#8226;ha-1,全生育期灌溉底墒水、拔节水和开花水（W3N1）的处理,小麦植株吸收的氮素向籽粒分配量、氮素向籽粒转移率、水分利用率均较高,籽粒蛋白质含量达14.54%,籽粒产量达7 411.37 kg&#8226;ha-1,是本试验的最佳处理。     

高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配

在2005—2006年和2006—2007年小麦生长季降水量分别为128.0 mm和246.4 mm条件下, 采用不同灌水量处理, 研究了高产条件下冬小麦的耗水特性和小麦干物质的积累与分配。结果表明, 底水和拔节水分别灌溉60 mm处理(W2)在两个生长季获得了最高的籽粒产量, 2005—2006年生长季其水分利用效率和灌溉水的利用效率均显著高于其他灌水处理; 2006—2007年生长季, 其水分利用效率较高, 降水量、灌水量和土壤供水量分别占农田耗水量的47.32%、23.04%和29.64%; 与不灌水处理(W0)相比, 灌水处理显著提高开花后干物质的积累量和开花后干物质积累量对籽粒的贡献率, 以W2处理最高, 分别达8 241.59 kg hm-2和84.18%。灌水量过多显著减少光合产物向籽粒的分配, 使产量降低。随灌水量增加, 小麦全生育期耗水量显著增大, 灌水量占农田耗水量的比例增加, 降水量和土壤供水量占农田耗水量的比例均降低, 以土壤供水量所占比例降低最大。综合考虑小麦的籽粒产量和水分利用效率, 在本试验条件下, 以底水和拔节水各60 mm的灌溉量为最优。在小麦生长季降雨量为246.4 mm条件下, 仅灌60 mm底水亦可获得较高的籽粒产量, 其土壤供水量占农田耗水量的比例和灌溉水的利用效率高于底水和拔节水处理。     

花后高温、弱光及其双重胁迫对小麦籽粒内源激素含量与增重进程的影响

在田间试验条件下研究了花后不同时期高温、弱光和温光双重胁迫对小麦籽粒内源激素含量与增重进程的影响。结果表明,灌浆中期温光双重胁迫处理对小麦粒重的影响最为显著,不同时期3种处理后,单粒重的降低主要是缓增期灌浆速率和平均灌浆速率显著降低所致,而灌浆持续期对其影响较小。灌浆进程中籽粒GA₃含量的降低或ABA含量的升高可能是导致平均与最大灌浆速率以及渐增期、快增期和缓增期灌浆速率变化的生理原因。对籽粒各内源激素变化速率之间及其与籽粒平均灌浆速率的相关分析表明,对籽粒灌浆速率的调节作用GA₃主要体现在灌浆前期（开花后7~12 d）和后期（开花后19~28 d）;而ABA主要是在灌浆中期（开花后12~19 d）,且籽粒平均灌浆速率与ABA之间的关系要比其与GA₃的关系相对密切。整个籽粒灌浆过程,ZR和IAA含量变化与籽粒平均灌浆速率的相关性均不显著。     

两种供水条件下两穗型小麦品种籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征

在灌溉和旱作2种栽培条件下,研究了大穗型（山农710331和潍麦8号）和多穗型（济南17和鲁麦21）小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征。结果表明,淀粉积累速率（SAR）和蔗糖合成酶（SS）、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合成酶（SSS和GBSS）和淀粉分支酶（SBE）等活性均存在明显的基因型差异。灌溉条件下大穗型品种籽粒淀粉合成相关酶的活性显著高于多穗型品种,旱作栽培条件下两穗型品种间差异变小。旱作栽培宜于增加灌浆前、中期AGPase、SS和SBE的活性,尤其对多穗型品种。大穗型品种在灌浆中后期比多穗型品种具有更强的淀粉合成能力,但对水分较为敏感。用 Richards方程模拟籽粒淀粉积累过程表明,大穗型品种籽粒淀粉积累时间长、速率高,是其淀粉积累量高的原因。     

钾对小麦旗叶蛋白水解酶活性和籽粒品质的影响

利用强筋冬小麦品种烟农15研究了钾素对小麦旗叶蛋白质含量和籽粒品质及有关酶活性的影响. 结果表明, 钾素有利于提高灌浆前期和中期小麦旗叶中可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量, 增强内肽酶和羧肽酶的活性, 促进籽粒中游离氨基酸转化为蛋白质, 提高籽粒中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量, 改善籽粒营养品质和加工品质     

硫素对冬小麦籽粒蛋白质积累的影响

在0～20 cm土层有效硫含量为5.84 mg/kg地块上施硫,显著提高冬小麦根系和旗叶硝酸还原酶活性,增加旗叶总游离氨基酸和可溶性蛋白质含量,利于旗叶蛋白质的合成;施硫亦提高旗叶内肽酶和羧肽酶活性,加速旗叶蛋白质的降解.施硫67.5 kg/hm2促进籽粒谷蛋白积累,显著提高籽粒蛋白质含量,改善加工品质,增加籽粒和蛋白质产量,但对醇溶