灌浆期遮光对不同粒色小麦籽粒花青素积累与相关酶活性的影响

为探讨光照条件对不同粒色小麦籽粒花青素合成与积累的影响, 以红粒小麦品种(系) D4红、红5、黑小麦76, 黑粒小麦品系D4黑、昌邑黑麦, 以及普通小麦济麦19 (白粒)为材料, 研究穗部遮光对不同粒色小麦籽粒发育过程中花青素积累及相关酶活性的影响。全灌浆期穗部遮光或后期遮光对籽粒花青素含量的影响显著大于前期遮光, 说明籽粒灌浆后期是花青素合成的关键时期。穗部遮光对D4红、红5及黑小麦76籽粒花青素含量的影响显著大于黑粒小麦昌邑黑麦与D4黑。3个红粒品种(系)全灌浆期遮光后籽粒花青素含量不足1 U g^-1, 与白粒品种类似, 而前期遮光后期恢复光照后籽粒花青素迅速合成。与未遮光的对照比较, 遮光对2个黑粒小麦品系花青素含量影响虽达显著水平, 但遮光后黑粒品系花青素含量仍在2 U g^-1以上。说明黑粒与红粒小麦籽粒花青素的合成途径不同。红粒小麦的花青素合成可能是一种依赖光的合成途径, 而黑粒小麦中可能是依光型和非依光型两种合成途径, 且后者是其主要途径。有色小麦籽粒的苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查尔酮异构酶(CHI)活性变化趋势是灌浆前期低, 中后期高, 而多酚氧化酶(PPO)活性则呈前期高, 中后期低的变化趋势。未遮光处理的有色小麦, 其不同时期籽粒花青素含量与PAL和CHI活性变化趋于一致, 且呈显著正相关, 表明CHI与PAL是有色小麦籽粒花青素合成的关键酶。黑粒小麦的花青素含量与PPO活性呈显著负相关, 而红粒的相关性不显著。遮光后籽粒的花青素含量变化与酶活性变化趋势不一致, 说明光照条件对籽粒花青素合成的影响并非直接通过3种酶活性的变化而起作用。     

强筋小麦产量和品质对不同土壤条件及施氮水平的响应

通过研究潮土和黑土条件下氮肥施用量对强筋小麦产量和品质的影响,为小麦高产优质栽培提供科学依据和技术参考。试验于2020-2021年在中国农业科学院作物科学研究所温室进行,以强筋冬小麦品种中麦578为试验材料,采用盆栽方式,设置2个土壤条件,5个施氮量处理。结果显示,同一施氮量处理下,花后整个时期小麦旗叶相对叶绿素含量（SPAD值）、籽粒长、籽粒宽、千粒重、穗粒数、籽粒产量和蛋白质产量均表现为黑土优于潮土,而籽粒蛋白质及其组分含量则表现为潮土优于黑土。在同一土壤条件下,施氮量的增加减缓了小麦旗叶SPAD值的下降速率,延长有效光合功能期;籽粒长、籽粒宽、千粒重、穗粒数、籽粒产量和蛋白质产量等指标均随施氮量的增加呈先增加后降低趋势,而籽粒蛋白质含量随施氮量增加而升高。综上所述,在本试验基础养分条件下,每盆施入2g尿素,籽粒产量和蛋白质产量均达到最大值。     

2011年河南省仓储小麦品质状况研究

通过对仓库存储的2011年新收获的27份小麦样品进行检测,分析其籽粒品质及面团流变学特性,结果表明,2011年仓储小麦中,100%的小麦样品容重达到三等及以上,59.26%的小麦样品籽粒粗蛋白质含量在14.0%以上,22.22%的小麦样品湿面筋含量在32.0%以上,40.74%的小麦样品稳定时间在7.0min以上,88.89%小麦样品的降落数值在300s以上,达到优质小麦-强筋小麦品质标准(GB/T17892-1999)的规定。     

不同种及类型小麦籽粒蛋白质含量动态变化的研究

对普通小麦(Triticum aestivum L.)和硬粒小麦(Triticum durum Desf.)的冬、春性类型共16个品种的籽粒蛋白质含量变化进行研究分析。结果表明,小麦不同种及不同类型,其籽粒发育中蛋白质含量的变化趋势基本一致。即籽粒蛋白质含量、千粒蛋白质日增量与籽粒发育期的关系均可用二次抛物线方程 Y=ax~2+bx+C 来描述,千粒蛋白质积累     

人工视觉网络在小麦籽粒分类中的应用

为了准确分类小麦籽粒为面包小麦或硬粒小麦,采用人工神经网络(ANN)基于计算机视觉的应用,依靠多层感知器(MLP)通过高分辨率摄像机,利用图像处理技术(IPT)获取了4维3色5纹理的主要视觉特征;再从12个主要特征中复制出21个视觉特征,将视觉特征的数据集作为ANN模型的输入参数建立了4种输入数据子集的ANN模型。将200粒籽粒中的180粒用于ANN模型训练,20粒用于精度测试。利用相关CfsSubsetEval算法对ANN模型进行简化,确定了对分类结果最有效的输入参数个数为7。采用简化的ANN模型对20粒样品进行检测可准确分离面包小麦和硬粒小麦的籽粒,平均绝对误差(MAE)为9.8×10~(-6)。本研究提出的基于计算机视觉的分类器可以成功对小麦籽粒进行自动分类。     

反义trxs基因导入对不同品质类型小麦产量和品质性状的影响

以转反义trxs基因小麦TY18和TY34及其相应未转基因对照为材料,于2007-2009年通过大田试验系统研究了反义trxs基因导入对两种品质类型小麦籽粒产量性状和加工品质指标的影响。结果表明,4个转基因株系的穗粒数和产量较对照显著提高,反义trxs基因对小麦籽粒淀粉品质有一定的正效应。4个转基因株系的淀粉含量、支链淀粉含量、峰值黏度、低谷黏度、最终黏度均显著提高,直/支比降低。反义trxs基因对小麦籽粒蛋白质品质的影响因品种类型而异,其中弱筋小麦的总蛋白、清蛋白、球蛋白、谷蛋白含量显著减少,醇溶蛋白含量显著增加,面粉的形成时间和稳定时间降低。强筋小麦除清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量减少外,面团的粉质和拉伸参数变化不明显。上述结果说明,反义trxs基因导入有利于两种品质类型小麦籽粒淀粉品质的改善,并在一定程度上改善了弱筋小麦的烘焙品质。     

宽幅播种对强筋小麦籽粒产量、品质和氮素吸收利用的影响

宽幅播种与适宜种植密度合理组配能够提高小麦籽粒产量和氮素利用率。然而,在协同改善产量和氮素利用率的同时,宽幅播种对籽粒品质有何影响未见报道。本研究于2018—2019和2019—2020连续2个生长季,选用藁优5766、济麦44、泰山27、洲元9369等4个强筋小麦品种,设置宽幅播种和常规条播2种播种方式,研究了宽幅播种对强筋小麦籽粒产量、品质和氮素吸收利用的影响。结果表明,宽幅播种条件下,主要得益于单位面积穗数的增加, 4个强筋小麦品种的单位面积粒数平均增加13.16%,籽粒产量相应提高13.39%。与此同时,宽幅播种强化了整个生育期特别是花后氮素的吸收,整个生育期小麦植株氮素积累量平均增幅为10.29%,花后氮素吸收量平均增幅为36.83%,进而提高了氮素吸收效率和氮素利用率,平均增幅分别为12.73%、13.39%。整个生育期特别是花后氮素吸收的增加,保障了籽粒氮素供应,提高了单位面积籽粒氮积累量,且其提高幅度(平均增幅为13.38%)与单位面积粒数(平均增幅为13.16%)和籽粒产量(平均增幅为13.39%)的提高幅度相近,籽粒单粒含氮量和蛋白质含量得以保持不变,籽粒蛋白质构成...     

灌水及化控对不同粒色小麦籽粒灌浆及叶绿素含量的影响

为了研究灌水和化控处理对不同粒色小麦籽粒灌浆和叶绿素含量的影响,以3个不同粒色小麦为材料,采用不同灌水及化控处理,研究花后小麦颖壳、籽粒、旗叶叶绿素含量、千粒重以及籽粒蛋白质含量的变化情况.结果表明,花后5～30 d,灌2水比灌3水处理的干物质积累速度快,花后15 d和25 d时,灌2水与灌3水处理的千粒重差异显著.灌水对灌浆速率的影响与千粒重相似.籽粒、颖壳、旗叶叶绿素含量及籽粒蛋白质含量、千粒重、灌浆速率在不同粒色小麦中存在显著或极显著的差异.本试验中化控处理对籽粒灌浆和叶绿素含量均无显著影响.     

半粒法综合鉴定小麦高分子量谷蛋白亚基研究

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)是决定小麦食品加工品质的重要因素。为了快速而全面地鉴定小麦品种或杂交后代的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS),本研究以宁春4号、扬麦19号和宁春4号×扬麦19号F2分离群体种子为研究对象,采用半粒法进行综合鉴定。即先从小麦胚端1/3~1/2处切除种子胚乳提取DNA,用分子标记快速筛选出含5+10亚基的籽粒,再从这些籽粒提取的DNA残留物中提取蛋白质,采用SDS-PAGE电泳法从总体上确定其HMW-GS的组合,从中筛选出含1,17+18,5+10亚基的籽粒。结果表明,在96粒F2分离群体种子中,有31粒种子被PCR鉴定为5+10纯合亚基,再经SDS-PAGE电泳鉴定,确定有14粒含1,17+18,5+10优质亚基,其中4粒种子的亚基组合为1,17+18,5+10。与之前的研究相比,半粒法能充分利用实验样品,快速筛选到含有优质亚基组合的籽粒,有助于优质小麦育种。     

不同小麦品种粒重和蛋白质含量的穗粒位效应分析

小麦籽粒的发育存在时空差异,不同穗粒位的粒重和蛋白质产量也存在差异,剖析粒重和籽粒蛋白质含量的穗粒位效应,有助于深入了解小麦产量和品质的形成机制。于2009—2010和2010—2011小麦生长季进行大田试验,选用3种类型4个品种,分析了不同穗粒位的粒重、蛋白质积累和蛋白质含量的动态变化。结果表明,粒重和蛋白质积累量的穗粒位间变异大于年份(环境)间变异和基因型间变异;蛋白质含量的年份间变异大于基因型间变异和穗粒位间变异,而成熟期穗粒位间变异最大。大粒品种易受环境影响,小粒品种比较稳定。优质面包小麦品种开花后各时期的籽粒蛋白质含量普遍高于中筋小麦,但不同时期、不同年份差异较大。开花后各时期,强势粒的粒重、蛋白质积累量和蛋白质含量显著大于弱势粒,中部籽粒显著大于上部和下部籽粒;随着灌浆进程穗中部与下部籽粒的差异变小,至开花后36 d时,中部和下部籽粒的蛋白质含量无显著差异。随籽粒灌浆进程,不同品种各穗粒位的粒重和蛋白质积累均呈"慢–快–慢"的"S"型曲线变化,蛋白质含量均呈"高–低–高"的"V"型曲线变化,灌浆后期,中部和下部强势粒以及下部弱势粒的蛋白质含量增长速度明显快于其他穗粒位籽粒。粒重最大生长速率出现在开花后18~21 d,快速增重时期为开花后12~26 d;籽粒蛋白质最大积累速率出现在开花后21~24 d,快速积累时期为开花后13~32 d。根据本研究结果,我们认为高产优质小麦品种的特征是籽粒不宜过大,小花位粒数不宜过多,且中、下部籽粒较多,开花后13~26 d灌浆速率快。     

小麦PEBP-like基因等位变异与籽粒大小、粒重关系研究

小麦PEBP-like基因与籽粒大小、粒重相关.本文根据水稻GS3基因序列搜索小麦及其近源种属EST序列,电子克隆小麦PEBP-like基因,并设计特异引物在万县百麦子/京411构建的重组自交系群体(recombinantinbredlines.RILs)鉴定该基因变异与籽粒大小及粒重的关系.结果表明,本文小麦籽粒大小与粒重相关性较好,其中粒宽和粒重的相关性最好(0.668**),其次是粒厚(0.629**),粒长也与粒重呈极显著正相关(0.485**).WKS3-8引物在亲本和群体中多态性较好,具有A型等位基因的家系,籽粒较小、粒重低,其大部分家系千粒重低于平均值(38.3 g);而具有B型等位基因的家系,籽粒较大,粒重高,其大部分家系粒重高于平均值.上述说明PEBP-like基因等位变异与小麦粒长、粒宽、粒厚及粒重关系密切.     

小麦产量与品质性状杂种优势的研究

本试验在河南省从北到南4个不同纬度的地点上连续进行2年(共8个环境类型).材料包括7个小麦亲本和由此按不完全双列杂交模式组配、人工去雄授粉产生的12个杂种组合.研究结果,小麦杂种单株籽粒产量平均杂种优势及其变异幅度分别为22.01%、11.90—40.64%.每穗粒数的杂种优势大于千粒重和单株穗数的杂种优势.面团形成时间,面团稳定时间,拉伸仪面积、峰值、延伸度及其拉伸仪峰值与延伸度的比值均呈现正向杂种优势;籽粒蛋白质含量、吸水率、面筋含量和弱化度表现负向杂种优势.但单株籽粒蛋白质产量表现正向杂种优势,平均17.20%.容重表现正向杂种优势,且变异范围较窄.杂种优势的环境变异主要是受地点以及地点、年份和杂种间二级互作的显著影响.     

不同小麦品种籽粒灌浆特性及产量研究

为了给区域性小麦高产栽培及品种选育提供依据,在大田条件下,选择河南省6个主栽小麦品种,用三次多项式方程对籽粒灌浆特性进行拟合,通过相关性分析探讨籽粒灌浆特征参数与粒质量的关系,并探究不同小麦品种产量及产量构成因素的差异。结果显示:籽粒干物质最终积累量以郑麦0943最高,千粒质量达50.64 g,许科316千粒质量最低,仅为45.02 g;各个品种之间灌浆速率存在差异。不同小麦品种籽粒灌浆过程均呈"S"型变化,但模型参数因品种不同而存在差异。相关分析表明,千粒质量与最大灌浆速率(Vmax)、理论最大粒质量(W)呈显著正相关关系,与平均灌浆速率(V)、有效灌浆持续期(Se)、有效灌浆持续期平均灌浆速率(Vs)间的相关系数亦较高,这表明优化Vmax、W、V、Se、Vs等灌浆特征参数值有利于提高小麦籽粒质量。籽粒产量以豫麦49-198最高,显著高于其他5个小麦品种。提高籽粒产量除有效增加籽粒质量外,还应与穗数、穗粒数相互协调,以实现小麦高产高效。     

春小麦籽粒蛋白质含量与农艺性状的相关性研究

为了给专用小麦的相关研究提供依据,从疆内外引入了26个春小麦的品种,田间观察测定各品种的农艺性状以及籽粒蛋白质含量,对各个农艺性状以及籽粒蛋白质含量进行了相关分析和通径分析.结果表明:穗长与单株粒数呈显著正相关,穗叶距与单株粒数、穗长与穗叶距、芒长与穗长呈显著负相关,单株粒数与单株穗数、株高与穗叶距、容重与千粒重、籽粒蛋白质含量与千粒重呈极显著正相关,籽粒蛋白质含量与单株穗数、单株粒数呈极显著负相关.对籽粒蛋白质含量贡献最大的为千粒重,穗叶距、容重、株高与籽粒蛋白质含量的直接通径系数为正相关,对籽粒蛋白质含量有一定的贡献.而芒长、穗长、单株穗数、单株粒数与籽粒蛋白质含量的相关系数和通径系数均为负数,它们之间的增长是异向的.     

伴生麦与普通小麦的形态、产量和品质性状差异分析

为研究伴生麦与普通小麦在形态、产量和品质性状间的差异,以普通小麦品种矮抗58和3个伴生麦品种W14、W15、W18为供试材料进行研究。设置水分处理(主区)和施氮量(副区)的裂区试验,其中水分处理设正常水分和渍水2个水平,施氮量设置不施氮(N_0)、正常施氮(225 kg/hm~2,即N_(225))和过量施氮(300 kg/hm~2,即N_(300))3个水平,结果表明,正常水肥管理下,伴生麦的分蘖数较多且茎粗较小,其株高是普通小麦的1.5～2.4倍,而产量却不足普通小麦的1/2,此外,伴生麦品种W14、W15、W18的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和吸水量等品质指标均高于普通小麦。施氮可提高普通小麦及伴生麦的穗粒数、产量、籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、吸水量、形成时间、稳定时间、出粉率、拉伸能量、恒定变形拉伸阻力、延伸度和最大拉伸阻力,正常施氮(225 kg/hm~2)使普通小麦和伴生麦千粒质量、产量、容重和硬度达到最高。水分对普通小麦和伴生麦的形态及产量影响较小,但对籽粒品质影响显著。综上所述,水分、品种及氮素对普通小麦和伴生麦的籽粒品质具有显著影响,是决定普通小麦及伴生麦籽粒品质的关键因素。     

土壤砷的形态与粮食作物品质安全相关性研究

为了探讨土壤各种形态砷与农作物籽粒中砷积累的相互关系,为安全利用受污染农田,减少砷向食物链的转运,以及当地粮食安全生产提供科学依据,笔者测定了土壤中砷的全量、有效态和碳酸盐态含量,并对对应点位小麦、玉米籽粒中砷的含量进行分析比较。研究表明：调查区域内土壤中砷的各种形态取值范围变化较大,外源污染干扰明显。中度污染、重度污染点位处的小麦超标,玉米籽粒对砷的积累均低于小麦。小麦籽粒中砷积累明显强于玉米籽粒,小麦籽粒中砷含量与土壤中砷全量、碳酸盐态、有效态均呈现极相关;而玉米籽粒中砷与土壤砷各形态之间相关性不大。这与小麦、玉米的生长周期和生理特性有关。     

CIMMYT新型人工合成小麦Pina和Pinb基因等位变异

六倍体人工合成小麦由硬粒小麦（Triticum turgidum subsp. durum）与粗山羊草（Aegilops tauschii Coss.）杂交产生,是研究小麦进化过程中基因变异的重要材料。以国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）提供的57份由野生二粒小麦（T. turgidum subsp. dicoccoides）与粗山羊草杂交产生的新型人工合成六倍体小麦为材料，用单籽粒特性测定仪和Pina、Pinb特异性PCR引物对其籽粒硬度变异以及控制籽粒硬度的主效基因Pina和Pinb的分布情况进行了研究。结果表明，这些材料的SKCS硬度值变异较大，从10.5到42.6，其中15~30的占78%。共有Pina-D1a、Pina-D1c、Pinb-D1h和Pinb-D1j 4种等位变异型，基因型为Pina-D1a/Pinb-D1j的8个，占14%；基因型为Pina-D1c/Pinb-D1h的49个，占86%。方差分析表明，基因型Pina-D1a/Pinb-D1j与Pina-D1c/Pinb-D1h对籽粒硬度的影响差异不显著，但父本粗山羊草和母本野生二粒小麦以及二者间的互作对籽粒硬度有显著影响，说明除Pina和Pinb外，还有其他微效基因影响籽粒硬度的形成。     

乙烯利与1-甲基环丙烯调控小麦穗部籽粒形成的研究

为探明植物激素乙烯对小麦穗发育和籽粒形成的影响，以春小麦扬麦15为材料，在药隔期使用乙烯利与乙烯受体抑制剂1-甲基环丙烯（1-MCP）处理植株，分析籽粒形态并观察穗部性状，探究乙烯利和1-MCP处理前后穗发育进程和穗部不同部位籽粒形成过程。结果表明，乙烯利对小麦小花退化过程无显著影响，而1-MCP能显著降低小花退化率；乙烯利能够促进籽粒成熟，加速籽粒发育，减小籽粒体积；1-MCP会延缓小麦的生长发育，促进颖果生长，增加籽粒体积；乙烯利显著降低了小麦株高、顶部穗粒数、顶部穗粒重以及千粒重；高浓度乙烯利还能显著降低小穗数、顶部和中部穗粒数、每穗粒数等。1-MCP能够显著提高小麦颖果干重、颖果鲜重、小穗数、中部穗粒数、基部穗粒数、每穗粒数以及穗粒重，最终增加千粒重。     

小麦小穗不同粒位粒重形成的生理特性差异

为探明小麦小穗上不同粒位籽粒粒重形成的生理机制,明确限制小穗上位弱势粒充实的主要原因,本试验选用大穗型小麦品种泰农18(TN18)和多穗型小麦品种山农20(SN20)为材料,调查检测了灌浆过程中小穗上不同粒位籽粒内源激素、可溶性糖、全氮含量的动态变化以及籽粒与籽粒柄连接处横面的组织结构与不同粒位籽粒粒重的关系。花后籽粒灌浆过程中灌浆速率与籽粒内GA和IAA含量呈极显著或显著相关,小穗基部籽粒中较高的GA和IAA含量可使蔗糖向淀粉转化开始早,籽粒分化快,灌浆速率高,是小穗基部籽粒粒重高的生理机制;扫描电镜图显示小麦籽粒灌浆初期小穗基部籽粒柄维管束横面面积明显大于上位籽粒,微观空隙小且排列较整齐,有利于同化物和生理活性物质的运输,是小穗基部籽粒粒重增长快、灌浆速率高的解剖学基础。     

新疆不同冬小麦籽粒性状与磨粉品质研究

本研究选用新疆60个不同硬度类型冬小麦品种为试验材料,研究其籽粒特性、磨粉品质及二者的关系。结果表明:不同硬度类型冬小麦品种中,硬质小麦籽粒硬度值最高为66.64;混合型小麦千粒重和粒径最大,分别为43.37 g和3.02 mm;软质小麦的籽粒蛋白质含量最高,为16.68%。3种不同硬度类型小麦品种的籽粒硬度和面粉a值变异系数分别>10和>25。相关分析表明,混合型小麦中的籽粒硬度和籽粒蛋白及软质小麦中籽粒性状与磨粉品质均关系密切。因此,在冬小麦品种籽粒和磨粉品质改良中要注重提高籽粒硬度和籽粒蛋白质含量,降低灰分,同时还应改良面粉色泽。