小麦灌浆过程中旗叶光合及抗氧化代谢与氮素营养关系研究

 【目的】小麦灌浆过程中旗叶光合、抗氧化代谢与氮素营养密切相关,本研究通过田间试验,以进一步揭示其关系。【方法】试验选用多穗中粒（MM）型品种藁城8901（GC8901）和大穗大粒（LL）型品种山农1391（SN1391）,设12 g N•m-2（LN）和24 g N•m-2（HN）2个氮肥处理,在田间条件下研究了小麦灌浆期旗叶光合色素含量、氮素含量、光合特性和抗衰老酶活性对氮素水平的响应。【结果】小麦开花后旗叶氮素含量与叶绿素含量呈下降趋势,净光合速率（Pn）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、开放的光系统Ⅱ反应中心的量子效率（Fv′/Fm′）和光化学猝灭系数（qp）在花后14 d左右开始下降,光系统Ⅱ的最大光化学效率直到衰老末期才有小幅下降,而非光化学猝灭系数（NPQ）呈上升趋势。旗叶光能的吸收和利用之间存在矛盾,这是促其衰老的重要原因。与MM型小麦品种GC8901相比,LL型品种SN1391群体较小,籽粒灌浆后期旗叶的光合色素含量高,光系统Ⅱ的活性下降慢,净光合速率高;同时,抗衰老酶活性下降慢,膜脂过氧化程度轻。氮素水平对2个品种籽粒灌浆过程中旗叶的光合及抗氧化代谢的影响不同。LL型品种SN1391表现为,增施氮肥后旗叶光系统Ⅱ的开放程度和实际光化学效率提高,热耗散降低,净光合速率提高;旗叶的SOD、POD、CAT和APX活性均提高,膜脂过氧化程度降低。增施氮肥后MM型品种GC8901光系统Ⅱ活性下降,用于热耗散的能量增加,光合速率降低;抗氧化酶系活性下降,膜脂过氧化程度加重。【结论】小麦生育后期旗叶光能吸收和利用间的矛盾是促其衰老的重要原因。不同类型小麦品种旗叶生育后期的光合及抗氧化代谢存在显著差异。施用氮肥对小麦旗叶光合、衰老特性的影响因品种类型而不同。     

施氮量和氮肥底追比例对济麦20产量、品质及氮肥利用率的影响

为给小麦高产、优质、高效栽培提供合理的氮肥运筹技术和理论依据,以强筋小麦品种济麦20为材料,应用15N示踪技术研究了高产麦田中施氮量和氮肥底施与拔节期追施的比例对小麦籽粒产量、品质和氮肥利用率的影响.结果表明,不同施氮处理之间植株氮素积累量无显著差异,小麦植株对追肥氮的利用率显著高于对底肥氮的利用率,适当增加追施氮肥的比例可提高氮肥利用率,其中以N2处理(施氮量为168 kg·hm-2,底追比例为1:2)最高.适量施氮并增加追施氮肥的比例可显著提高籽粒产量、蛋白质含量,改善籽粒加工品质,N2、N5(施氮量为240 kg·hm-4,底追比例为1:2)和N6(施氮量为240 kg·hm-2,全部追施)处理效果均较好.在本试验条件下,施氮量为168 kg·hm-2及底追比例为1:2的处理是兼顾产量、品质、效益和生态的合理氮肥运筹方式.     

不同灌溉量对冬小麦旗叶叶绿素荧光特性的影响

[目的]研究在池栽试验条件下,不同灌溉量对冬小麦旗叶叶绿素荧光特性、籽粒产量的影响。[方法]试验在山东农业大学实验农场进行,选取高产小麦品种济麦20为试验材料。在拔节和开花期进行不同的灌溉量处理,于开花期测定小麦旗叶叶绿素荧光特性。[结果]随灌溉量的增加,小麦旗叶叶绿素荧光动力学参数Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo增加,Fo降低,说明灌水有利于叶片进行充分的光合作用,减缓叶片的光抑制程度和衰老进程。[结论]2次灌溉总量为60 mm（每次灌30 mm）的籽粒产量最高,为最佳灌溉量。     

喷施6BA和ABA对冬小麦籽粒胚乳细胞增殖和淀粉积累的影响

为给植物生长调节剂的合理使用提供依据,在田间试验条件下,以小麦品种济南17和鲁麦21为试验材料,在小麦抽穗期喷施6-苄基腺嘌呤(6BA),开花期喷施脱落酸(ABA),研究其对小麦胚乳细胞增殖动态及淀粉积累、组分的影响.结果表明,喷施6BA能显著提高小麦籽粒的胚乳细胞数、胚乳细胞分裂中后期的增殖速率、粒重和淀粉积累量,且可降低小麦强势籽粒淀粉直/支比例,有利于淀粉品质的改善;但对弱势籽粒中的淀粉直/支比例没有显著的影响.喷施ABA能降低胚乳细胞分裂中后期的增殖速率,显著减少强势籽粒的胚乳细胞数,但对弱势籽粒的胚乳细胞数和粒重没有显著影响,对淀粉直/支比例的影响也不明显.2种外源激素处理都没有改变小麦籽粒的穗粒数和总淀粉含量,表明小麦粒重的变化可能主要是由胚乳细胞的增殖造成的.     

小麦籽粒蛋白质和淀粉代谢及其与品质形成关系的研究进展

蛋白质和淀粉是决定小麦籽粒产量和品质的重要组成物质。本文从小麦籽粒蛋白质和淀粉组成与品质的关系、籽粒蛋白质代谢和淀粉代谢的生理基础及小麦的碳氮代谢对品质的调控等方面对国内外有关小麦品质生理的研究进展进行了综述。这些研究表明,籽粒蛋白质和淀粉组成对小麦品质有不同的影响,品质是蛋白质和淀粉综合作用的结果;小麦的碳氮代谢及其平衡作用于小麦籽粒蛋白质和淀粉的合成与积累;生态条件和栽培措施均可通过调节小麦的碳氮代谢而影响籽粒淀粉和蛋白质的合成,进一步影响小麦品质的形成。     

不同强筋小麦品种产量、品质和氮素利用的差异

在高土壤肥力条件下,设置不施氮肥和施氮240 kg/hm22个处理,研究了6个强筋冬小麦品种的产量、品质和氮素利用的差异。结果表明,在施氮与不施氮的条件下,8901和济麦20两个品种均表现为高产、优质和高的氮素利用效率;施氮有利于进一步改善8901小麦的品质,提高济麦20的子粒蛋白质含量。两种处理下,淄麦12亦表现为产量较高,品质较优,但该品种氮素利用效率低,施氮后氮素利用效率进一步下降。烟农15的氮素利用效率亦较低,但施氮后氮素收获指数和氮素利用效率降低较少,子粒品质得到明显改善。与上述4个品种比较,济南17和烟农19的产量、品质和氮素利用效率居中;施氮后济南17的子粒产量显著提高,但两品种的品质均未得到显著改善。     

灌水量对不同小麦品种籽粒品质、产量及土壤硝态氮含量的影响

选用强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23两个品种，在大田条件下设置不灌水（0mm）、灌水180mm，240mm和300mm4个处理，研究了灌水量对籽粒品质和产量及土壤硝态氮含量的影响。结果表明，灌水180mm和240mm的处理比不灌水和灌水300mm的处理提高了强筋小麦济麦20的籽粒谷蛋白含量、谷蛋白含量／醇溶蛋白含量比值（谷／醇比值）、谷蛋白大聚合体（GMP）含量和湿面筋含量，延长了面团稳定时间，改善了籽粒品质；中筋小麦泰山23的不灌水处理的籽粒蛋白质含量高于灌水180mm，240mm和300mm的处理，但是GMP含量、湿面筋含量和面团稳定时间各处理间无显著差异。两品种的籽粒产量均以灌水240mm的处理最高，但泰山23灌水180mm的处理与灌水240mm的处理无显著差异。随灌水量增加，土壤中的硝态氮向深层土壤的淋溶增加。本试验条件下，综合考虑品质、产量和土壤中硝态氮的淋溶，济麦20和泰山23可供生产中参考的灌水量分别为180～240mm和180mm。     

不同施氮时期对冬小麦子粒蛋白质组分及其动态变化的影响

2002～2003年在新疆乌鲁木齐和昌吉两个试验点,进行新疆不同栽培条件下氮肥施用时期对冬小麦子粒产量和蛋白质组分变化的研究。试验结果表明,在氮肥施用量一定的情况下,拔节期施氮处理小麦产量显著高于返青期和孕穗期施氮的处理,说明拔节期施氮有利于实现小麦高产。在新疆冬小麦栽培条件下,随施氮时期后移,子粒清蛋白和球蛋白含量有所减少,而醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量增加;孕穗期施氮可以明显提高子粒麦谷蛋白的含量,有利于小麦加工品质的改善。不同施氮时期对小麦产量和品质的影响不同,施氮时期后移能提高小麦子粒的麦谷/醇溶比值;但不同品种在不同地区种植,其施氮时期后移的效应存在一定的差异。     

施氮水平对强筋小麦氮素同化及籽粒蛋白质组分积累的影响

在高产条件下研究了施氮水平对强筋小麦济麦20氮素同化及籽粒蛋白质组分积累和品质的影响,结果表明,在0~195 kg/hm2施氮量范围内,增施氮肥显著提高旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,提高各器官氮素含量和积累量,促进籽粒单体蛋白、可溶性和不溶性谷蛋白积累,提高籽粒蛋白质含量及可溶性和不溶性谷蛋白占总蛋白的比例,改善籽粒品质;285 kg/hm2施氮量处理与195 kg/hm2施氮量处理相比,旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性及籽粒蛋白质含量均无显著变化,但单体蛋白含量及占总蛋白质的比例升高,可溶性和不溶性谷蛋白含量及占总蛋白质的比例降低,籽粒品质下降,兼顾高产和优质的适宜施氮量为105~195 kg/hm2。     

藁城8901和山农1391淀粉合成酶活性和淀粉组分积累特征的比较

 选用藁城8901（强筋）和山农1391（弱筋）两个小麦品种，比较研究了其小麦蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性的变化及淀粉组分的积累特征。结果表明，蔗糖合成酶（SS）、磷酸蔗糖合成酶（SPS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）活性以及蔗糖积累量的高低均存在明显的基因型差异，淀粉积累量较高的弱筋品种山农1391显著高于淀粉积累量较低的强筋品种藁城8901。而结合态淀粉合成酶（GBSS）活性与两品种籽粒直链淀粉积累量的变化情况相吻合，小麦籽粒灌浆中后期的GBSS活性对直链淀粉终积累量的调节作用大于籽粒灌浆前期。用Richards方程模拟籽粒直链淀粉和支链淀粉的积累过程发现，直链淀粉和支链淀粉终积累量的高低取决于其积累启动时间的早晚和前期积累速率的高低，而不是积累持续期的长短。通过比较两品种蔗糖转化量、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，蔗糖转化量与SSS和GBSS的变化趋势一致；淀粉积累速率与ADPGPPase活性和SS/SPS活性比率的变化趋势一致，而与SS 、SPS、SSS或GBSS活性的变化并不吻合，说明籽粒中淀粉积累速率及其组分积累量的高低与SS、SPS、SSS和GBSS单个酶活性的高低并不存在必然联系，而与ADPGPPase活性和籽粒中蔗糖合成与降解的平衡密切相关。