小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累及其关键酶活性的研究

为明确小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累的演进规律,以二倍体野生一粒小麦(T. boeoticum)、栽培一粒小麦(T.monococcum)、节节麦(Ae.tauschii)和黑麦(S.cereale),四倍体野生二粒小麦(T.dicoccoides)、栽培二粒小麦(T.dicoccum)和硬粒小麦(T.durum),六倍体普通小麦(T. aestivum)扬麦9号、豫麦34和扬麦158为材料,采用盆栽试验研究了小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累的动态变化及相关酶活性的差异.结果表明,与六倍体普通小麦相比,二倍体和四倍体材料籽粒产量和蛋白质产量低,但蛋白质含量高,其灌浆初期氮代谢能力比较强,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性较高,蛋白质积累速度快;除黑麦外,其他二倍体和四倍体材料蛋白质合成关键酶活性下降早而快,在灌浆中后期低于普通小麦,蛋白质积累的功能期较短.因此,普通小麦灌浆后期较高的氮代谢酶活性和较长的持续期是提高籽粒产量和蛋白质合成的重要生理原因.     

冬小麦高赖氨酸突变体的生物学和生物化学特性

目前作物育种的显著特点是十分重视产品品质.小麦品质是指籽粒蛋白质含量及其氨基酸结构和面筋成分及其品质.它们将决定着蛋白质的生物学价值及面粉特性.赖氨酸低是小麦蛋白质的生物学价值低的主要因素之一.因此,目前各国均很重视从征集的材料及诱导突变体中发现高赖氨酸材料.克拉斯诺达尔农业科学研究所1968年用     

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。     

休闲期耕作对旱地小麦籽粒蛋白质形成及其相关酶活性的影响

为给旱地小麦高产优质栽培提供理论依据,通过大田试验研究了旱地小麦休闲期不同时间深翻、深松对0～300 cm土壤蓄水量、小麦籽粒蛋白质形成及其与氮代谢相关酶活性关系的影响.结果表明,休闲期深翻或深松均可提高旱地小麦播前0～300 cm土壤蓄水量,且欠水年效果明显,以前茬小麦收获后45 d深翻效果较好.休闲期耕作均显著提高了小麦蛋白质产量.耕作时间对籽粒蛋白质含量的影响因降雨年型不同而异,欠水年的休闲期耕作均显著降低了籽粒蛋白质含量;丰水年在麦收后15d耕作显著降低了籽粒蛋白质含量,而麦收后45 d耕作则显著提高了籽粒蛋白质含量,尤其显著提高了醇溶蛋白和麦谷蛋白含量,从而改善了品质.此外,丰水年麦收后45 d耕作可提高花后旗叶和籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)活性、旗叶和籽粒谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,降低花后旗叶和籽粒谷氨酸脱氢酶(GDH)活性;籽粒蛋白质的累积在麦收后15d耕作条件下与籽粒GDH活性关系密切,而麦收后45 d耕作条件下与旗叶GS和GOGAT活性相关性较大.总之,旱地小麦休闲期耕作在不同降雨年型下均可起到良好的蓄水保墒作用,且欠水年效果较明显;耕作时间对土壤水分、小麦氮代谢酶活性、籽粒蛋白质及其组分含量具有较大的调控效应,休闲期雨后耕作有利于籽粒蛋白质形成,且深翻效果较好.     

北京地区不同年代冬小麦品种籽粒微量元素含量的变化及其对水分的响应

为探讨北京地区小麦品种更替过程中籽粒微量元素含量的演变规律,选用20世纪60年代以来小麦品种更替过程中的7个主要推广品种,分别种植在春不浇水和春浇二水条件下,测定了小麦籽粒中Fe、Zn、Mn、Cu、蛋白质含量以及籽粒产量.结果表明,北京地区小麦品种更替过程中,随着产量的提高,籽粒微量元素含量并没有出现明显的稀释效应,而且有些营养成分含量(如Fe、Mn)随着年代更替出现明显提高的趋势;春不浇水降低了籽粒Fe、Zn、Cu和蛋白质含量,但提高了籽粒Mn含量.相关分析表明,小麦籽粒Fe、Zn、Cu含量与蛋白质含量呈正相关,Fe、Zn、Mn、Cu、蛋白质含量与籽粒产量、穗粒数和千粒重以及年代之间也呈正相关,说明在产量改良的过程中有望同步提高籽粒微量元素和蛋白质含量.     

灌浆前期高温对小麦籽粒氮代谢关键酶活性的影响

为探讨花后高温胁迫对小麦籽粒氮代谢及蛋白质合成的影响机制,以黄淮地区高产小麦品种郑麦366为材料,利用人工气候室模拟花后高温的方式,在盆栽条件下研究了灌浆前期短暂高温对小麦强势粒和弱势粒谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)活性的影响.结果表明,灌浆前期高温显著提高了籽粒蛋白质含量,降低了籽粒蛋白质积累量和氮代谢关键酶GPT、GOT活性,其中强势粒GPT活性受高温胁迫的影响较大.小麦籽粒蛋白质含量与GPT和GOT活性均呈负相关,但相关性在不同时期间、强势粒与弱势粒间有差异,强势粒GPT活性与蛋白质含量的关系更密切.     

用常规遗传育种技术改良小麦蛋白质

1954年以来,美国农部农业研究服务署(以下简称ARS)和内布拉斯加大学(以下简称Nebr)合作,进行了用常规遗传育种方法改进小麦蛋白质的研究.本文总结了该研中的关键发现.蛋白质含量ARS-Nebr协作组系统分柝了"ARS世界小麦搜集中心"的大多数小麦材料,以确定蛋白质和赖氨酸变异的幅度(Vogel等,1973).在12,600份材料中,籽粒蛋白质含量的总变异超过15%,变幅7-22%.随后用中选材料所作的分析和遗传研究证明了籽粒蛋白     

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。     

简述施肥对小麦籽粒营养品质的影响

围绕如何提高小麦籽粒蛋白质含量和其中必需的氨基酸含量(特别是赖氨酸含量)的问题,农业科学工作者已做了多方面的探讨.总的认为,品种特性、施肥水平和气候条件是影响小麦籽粒营养品质的三个重要因素.那么,在一定的气候条件下,如何通过施肥来改善现有小麦品种的籽粒营养品质呢?     

土壤水分对不同筋力型小麦花后旗叶氮素同化酶活性和籽粒蛋白质含量的影响

为给不同类型小麦栽培中土壤水分管理提供依据,在盆栽条件下,研究了土壤水分对不同筋力型小麦花后旗叶氮素同化酶活性和籽粒蛋白质含量的影响.结果表明,强筋小麦豫麦34花后旗叶中硝酸还原酶(NR)活性表现为:土壤含水量为田间持水量(FC)60%处理的活性最强,其次为40%FC处理, 80%FC处理最低,谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性大小关系均为:80%FC处理＞60%FC处理＞40%FC处理.中筋小麦豫麦49旗叶NR、GS总体上以60%FC处理最高.弱筋小麦豫麦50旗叶NR活性基本表现为60%FC处理＞40%FC处理＞80%FC处理,GS活性以80%FC处理为最高.土壤水分适度胁迫可提高籽粒蛋白质含量,豫麦34以 60%FC处理籽粒蛋白质含量最高,豫麦49、豫麦50则以40%FC处理籽粒蛋白质含量最高.不同土壤水分处理下小麦籽粒蛋白质含量与旗叶NR、GS均呈正相关,与GOGAT均呈不显著负相关.     

行距配置对高产冬小麦籽粒灌浆特性及淀粉和蛋白质积累的影响

为研究不同行距配置对小麦籽粒发育及淀粉和蛋白质积累的影响,以4个高产冬小麦品种为材料,在河南浚县农业科学研究所超高产攻关田研究了不同行距配置下小麦籽粒灌浆特性及淀粉、蛋白质的积累动态.结果表明,高产小麦籽粒中可溶性糖含量下降与淀粉含量的增加趋势基本吻合,宽窄行种植模式(S1)籽粒中可溶性糖含量较高,且转化利用较快,促进了籽粒淀粉积累.从行距配置看.周麦22籽粒蛋白质含量以等行距种植模式(S2)较高,偃展4110和矮抗58均以S1较高,而豫麦49-198在两种种植模式下无明显差异.籽粒灌浆速率、千粒重和产量则表现为豫麦49-198、周麦22和矮抗58均以S较高,而偃展4110以S2较高.灌浆模型分析表明,灌浆持续天数和最大灌浆速率出现时间是行距配置影响粒重的主要因素.     

改善小麦籽粒蛋白质含量和类型的遗传观点(续完)

导言小麦染色体的组成籽粒内遗传系统的操作(以上内容载于本刊1985年第6期第5-8页)籽粒外基因的作用或许所有对小麦经济性状有影响的基因,对籽粒蛋白质的水平都有直接或间接的作用.因此发现蛋白质含量的控制是多基因的,发现     

改善小麦籽粒蛋白质含量和类型的遗传观点(待续)

导言小麦籽粒蛋白质含量和类型是决定不同小麦品种面粉的烘烤特性和营养特性差异的主要因素.有关控制胚乳贮藏蛋白质基因的明细资料越来越显得有用.这些资料最终将使得面粉质量改善的育种方法变得更精密和更直接.目前有关控制这些胚乳蛋白的结构基因的调节基因,和控制供给籽粒氨基酸的基因的调节基因的知识还不十分清楚.控制籽粒蛋白质的遗传变异存在于普通小麦的品种中,也存在于普通小麦的野生亲缘物种中.本文试图回顾这些变异的范围与性质.     

人工合成小麦与普通小麦的重组近交系主要品质性状的初步研究

为了解人工合成六倍体小麦(Synthetic hexapliod wheats,SHW)导入对普通小麦品质的影响及其潜在利用价值,2004～2005年,对重组近交系群体(人工合成六倍体小麦Syn-CD780×普通小麦品种CY12)的主要品质指标进行了检测.结果表明,籽粒硬度、籽粒蛋白质含量、降落值、湿面筋含量、吸水率、形成时间和稳定时间等7个品质参数的群体平均值都介于两个亲本之间,只有降落值和面团稳定时间2个参数的群体平均值高于Syn-CD780.在131个株系中,有15个株系的综合品质指标较为突出.非遮雨处理的籽粒硬度和吸水率显著低于遮雨处理,而籽粒蛋白质含量、降落值、湿面筋含量和稳定时间等4个品质指标则相反,表明遮雨与否对小麦品质参数的影响较大.Syn-CD780在小麦品质改良上有一定的潜在利用价值.     

生物动能和能量抑制对提高小麦产量的作用

提要本文从能量和有关作物生产的生物动能学角度对小麦生产力(籽粒产量/公顷)进行了研究.本研究有助于更好地了解作物生产力,同时也有助于分离出那些内在的,可用遗传手段处理的抑制因素.可用地上部分生物能量较高,能量能更好地分配进入籽粒来区分原始栽培小麦和他们的野生近缘植物.Rht基因的作用提高了小麦籽粒产量(GY)潜力,同时也改善了植物能量分配的有效性(指收获指数HI).HI较高而生物学产量(BY)不降低,在收获时能增加(1)作物地上部分的能量;(2)籽粒中氮、磷含量;(3)作物对肥力的要求.从生物动能角度考虑,通过改善HI来提高籽粒产量是对光合和养分的吸收要求增量最小的一个途径.其他增加生产力的育种方法如:(1)不改变HI而同时增加GY和BY;(2)同时增加BY,GY和HI;(3)增加BY和GY而降低HI.然而,以上三个方法对光合产物和肥料需要的消费要更大些.因此,除非大大改进肥料利用率,期望通过遗传手段增加小麦生产力但不增施肥料是行不通的.增施化肥和培育耐肥基因型似乎成为目前唯一可行的方法.但这会很快开始停滞不前或一段时期收益和投资不相当的局面.本文从能量输出、栽培需要和与之相关联的生物动能学角度鉴定了小麦的生产力(籽粒重/公顷).也证明了限制小麦生产力增长的因素.     

小麦籽粒蛋白质组分的变异及其与面粉品质的关系

为了探究小麦籽粒蛋白质组分的变异及其相对比例的变化对小麦籽粒品质的影响,在两个不同的小麦品质生态区,选用大面积推广的40个小麦品种(系)为材料,研究了小麦籽粒蛋白质各组分在基因型与环境间的变异,以及蛋白质组分与面粉品质的关系。结果表明,小麦籽粒蛋白质各组分含量在基因型间差异显著,而在环境间各组分含量的变异是一种非比例的增减,导致了籽粒蛋白质质量在环境间的显著差异。徐州点生态环境利于谷蛋白的合成,谷醇比显著大于南京点。在蛋白质各组分的关系中,清蛋白含量的增加降低了谷蛋白和醇溶蛋白含量,球蛋白含量的增加则降低了谷醇比,从而降低了沉淀值。蛋白质各组分含量及比例与面粉品质密切相关,是理想的品质微量评价指标。在高蛋白品种中,当谷醇比为1.3左右时,面粉面包烘烤品质较好。     

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.     

栽培四倍体小麦与野生四倍体小麦杂交籽粒蛋白质遗传的母体效应

最近 Avivi(1978,1979)发现野生四倍体小麦(Triticum turgidum var.dicocoides)的一些选系籽粒蛋白质含量非常高(24-29%),比栽培小麦多一倍,但对其遗传性状了解甚少。Avivi 等(1983)以及 Levy 等(1983)得到的结果表明,在栽培小麦中没有发现决定这一性状的某些基因。它的低蛋白质含量基因对高蛋白质含量基因呈部分显性。     

灌溉与供磷对小麦//玉米//马铃薯间作系统小麦产量和品质的调控效应

为探讨灌溉与供磷在不同种植方式下对小麦产量和品质的影响及单作和间作群体间品质的差异,并揭示造成差异的机理,在土壤速效磷含量8.74 mg/kg的大田条件下,设计三个灌水水平和三个供磷水平进行田间试验.结果表明,灌水与供磷对小麦//玉米//马铃薯间作系统小麦籽粒品质及其产量都有明显的调控效应.供磷和灌水不同程度地增加了小麦籽粒产量,经济产量以中灌[1 050 m3/(ha·次)]和高磷(150kg纯P2O5/ha)处理最高.灌水降低了小麦籽粒蛋白质含量和沉淀值,供磷却对灌水的负效应有明显的缓冲作用.供磷处理(P1、P2)与不供磷处理(P0)相比,单作小麦籽粒蛋白质含量平均提高0.35个百分点,间作提高0.48个百分点.籽粒蛋白质含量、面筋含量以及千粒重有显著的群体效应,间作均高于单作;相反,沉淀值在单作和间作之间差异不明显.     

小麦粒重和籽粒蛋白质含量的父、母体效应

通过普通小麦及硬粒小麦栽培品种与蛋白质含量高的六倍体及四倍体育种系间的杂交,对籽粒蛋白质含量和粒重的遗传进行了研究。所有高蛋白育种系都是四倍体野生二粒小麦(Triticum turgidum var.dicoccoides)的后裔。所有杂交都是在低蛋白和高蛋白基因型间进行的,并且对所有组合都进行了正反交;有些杂交是在相同倍体水平的基因型间进行的,有些则是在六倍体和四倍体间进行的。测定了同一个穗子上的自交和杂交籽粒之粒重和蛋白质含量。也测定了相同倍性水平(四倍体或六倍体)间所有F_2代的平均粒重和籽粒蛋白质含量。在两种倍性水平下,F_1代的粒重和籽粒蛋白质含量与其母本自交籽粒的相近,这表明在这2个性状上均存在着较大的母体效应。F_2代的粒重接近于粒重大的亲本,而其蛋白质含量接近中亲值。通过对多数正反交杂种的比较,发现有轻微迹象表明籽粒蛋白质含量存在细胞质遗传效应。种间杂交(六倍体与四倍体组合)产生了粒重大幅度降低而蛋白质含量变化不大的皱缩籽粒。与自交籽粒相比,六倍体母本植株上皱缩的杂种籽粒之粒重比四倍体母本植株上的降低得更多。文章还讨论了籽粒的不同组织在决定粒重和蛋白质含量方面的意义。