灌浆期遮阴对小麦胚乳淀粉粒度分布及糊化特性的影响

为了解灌浆期遮阴对小麦胚乳淀粉粒度分布及淀粉糊化特性的影响,研究了灌浆期对扬麦13、宁麦13和烟农19进行30%遮阴后籽粒的淀粉粒度分布与糊化特性的变化。结果表明,小麦灌浆期遮阴显著降低了<10μm的B型淀粉粒体积和表面积占比,增加了>10μm的A型淀粉粒的体积和表面积占比,其中A型淀粉粒中主要增加了10~20μm淀粉粒的体积和表面积占比;遮阴处理对淀粉粒数目分布无显著影响。遮阴处理后,峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度、回升值等糊化参数指标均显著降低。小麦籽粒硬度、容重、出粉率等指标也因遮阴处理而显著降低。综上所述,遮阴处理改变了小麦籽粒淀粉粒粒度分布,降低了淀粉糊化参数和加工品质。     

花后干旱对小麦胚乳淀粉粒发育和理化特性的影响

我国小麦主产区在籽粒灌浆期往往频发干旱,常导致小麦产量下降和品质变劣。为了解花后干旱对小麦籽粒淀粉粒发育及淀粉理化特性的影响,以中强筋小麦新冬20号和新冬23号为供试材料,在花后干旱胁迫下对小麦籽粒灌浆过程中淀粉粒形态、粒径、淀粉降解酶活性以及淀粉相对结晶度、持水力、膨胀势、溶解度和破损淀粉粒含量进行了研究。结果表明,花后干旱处理下两个参试小麦品种的淀粉粒基本形态未发生明显变化。对比新冬20号,花后干旱对新冬23号淀粉粒的形成、发育影响更大。花后干旱处理下,新冬20号和新冬23号胚乳中的淀粉降解酶活性均在灌浆后期达到峰值,花后35 d时,籽粒淀粉降解酶活性均明显高于同时期的对照。花后干旱未改变参试小麦品种淀粉粒的结晶类型,但降低了其相对结晶度。花后干旱处理的新冬23号籽粒中淀粉粒的持水力和破损淀粉含量显著低于对照。试验说明花后干旱胁迫影响了小麦籽粒灌浆过程中淀粉降解酶活性,进而作用于淀粉粒的表观结构,最终对淀粉粒的理化特性产生影响,影响程度与参试小麦品种的遗传特性有关,干旱敏感型品种受其影响更为明显。     

灌浆期高温对不同耐热性小麦籽粒淀粉积累的影响

为揭示小麦耐热机理,以3个耐热性不同的小麦品种(系)［44（耐热）、94（热敏感）和中国春（热敏感）］为材料,在开花后15 d至成熟进行胁迫（昼/夜温度37/17 ℃,14/10 h）,探究热胁迫对小麦灌浆时间、千粒重、籽粒淀粉含量、组成和淀粉颗粒的影响。结果表明,在高温胁迫处理后,耐热和热敏感小麦籽粒总淀粉含量均降低,直/支比分别下降和升高;与耐热品系44相比,2个热敏感小麦品种的A型淀粉颗粒粒径减小,中间型淀粉颗粒（8~14 μm）增多。这些结果说明,灌浆期高温胁迫抑制了小麦籽粒淀粉的积累,但不同耐热能力的品种（系）对高温胁迫的响应存在差异。     

灌浆期高温胁迫对小麦灌浆特性和品质的影响

为了解小麦灌浆和品质对高温的响应,同时为小麦耐热育种筛选种质资源,选取我国北方麦区和黄淮麦区13个推广品种(系)于2013-2014年度种植在石家庄,以自然生长为对照,研究了塑料棚热胁迫处理下小麦籽粒灌浆和品质的基因型差异.结果表明,中麦895、CA0816、衡4444、京冬8号和石麦15的产量和千粒重在自然生长和热处理环境中均较高,抗热性好;在自然生长和热处理环境间中麦875的产量差异不大,但千粒重均较高,抗热性较好;衡08观29、衡观35和石优17的产量和千粒重在自然生长环境下较高,但在热处理下均较低,抗热性较差.与自然生长环境相比,热处理下小麦籽粒硬度增加,其他指标变化规律不一致,石优17的吸水率、湿面筋含量和硬度差异显著,衡08观29的蛋白质含量、延展性和湿面筋含量差异显著;灌浆高峰期自然生长下灌浆速率为1.5～1.8g· d-1,热处理下灌浆速率为1.3～1.6g·d-1.     

灌浆期高温干旱胁迫对小麦籽粒淀粉积累的影响

为探讨花后高温和干旱逆境胁迫对小麦淀粉组分的影响,采用盆栽和人工气候室相结合的方式研究了灌浆期短暂高温、干旱及其复合胁迫对两个不同品质类型小麦品种籽粒总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量的影响。结果表明,小麦籽粒淀粉的积累量符合Logistic方程,但逆境胁迫会缩短籽粒淀粉积累持续时间,降低其积累速率,使其最终淀粉积累量减少。与对照相比,高温、干旱及其复合胁迫显著降低两个小麦品种籽粒的支链淀粉和总淀粉含量,直链淀粉含量受影响较小,淀粉的直/支比增加。高温、干旱及其复合胁迫下,洛麦24的千粒重分别较对照下降42.03%、21.95%和50.01%,产量分别较对照下降57.88%、40.75%和61.08%;郑麦366的千粒重分别较对照下降34.39%、7.64%和43.16%,产量分别较对照下降41.58%、30.97%和48.49%。综上所述,高温、干旱胁迫抑制支链淀粉积累是造成产量下降的重要原因;复合胁迫对小麦籽粒淀粉积累量的影响大于干旱或高温单独胁迫;高温胁迫的影响大于干旱;洛麦24较郑麦366对高温和干旱胁迫更敏感。     

不同小麦品种对灌浆期高温的响应差异

为探究小麦对花后高温的生理响应,以黄淮海地区的16个小麦品种为材料,测定灌浆期高温对小麦旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,分析千粒重和产量的变化,并比较品种灌浆后期抗高温能力的差异。结果表明,高温处理7d后小麦旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和SOD活性均高于田间自然生长小麦(对照),而MDA含量则低于对照;高温处理15d后小麦旗叶可溶性蛋白质含量、MDA含量和SOD活性较对照明显升高,而可溶性糖含量则下降。高温处理后各品种千粒重和产量均降低,豫麦49-198和郑麦366产量显著降低。相关分析、主成分分析、隶属函数法和聚类分析结果表明,济麦22和石麦19灌浆期耐热性均较高;旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和籽粒千粒重3项指标可作为小麦耐热性评价指标。     

西藏冬青稞胚乳淀粉粒发育特征研究

为了解青稞胚乳淀粉及淀粉粒形成与生长特征,以西藏育成青稞品种冬青8号为材料,对籽粒发育过程中胚乳灌浆速度、淀粉积累量及淀粉粒的产生、二维面积、粒径变化进行了分析。结果表明,胚乳发育过程中,干物质和淀粉积累量呈S型曲线,两者呈正相关。花后5d,青稞胚乳中可零星见到粒径和二维面积较小的A型小淀粉粒;花后10~15d,A型小淀粉粒数量显著增大,但粒径和二维面积增加较慢;花后20d,B型小淀粉粒可能已经形成,与A型小淀粉粒组成一个复合群体;花后25d,形成了粒径10μm的A型淀粉粒、粒径5~10μm的B型淀粉粒和粒径5μm的C型淀粉粒;花后30~55d,不同粒径的淀粉粒数量和二维面积逐渐增加,其中,C型淀粉粒数量不断增加直至籽粒成熟。青稞成熟籽粒胚乳中,淀粉粒的粒径为1.45~44.76μm,二维面积为3.56~1 750.8μm2;A型淀粉粒形状为近圆形,表面光滑,个别表面附着有C型淀粉粒,B型淀粉粒形状有近圆形、椭圆形多种类型,C型淀粉粒形状比B型淀粉粒的变异更大。     

小麦胚乳 A、B 型淀粉粒发育特征及黏度特性

利用扫描电镜对4个小麦品种不同发育时期籽粒自然断面和分离提纯的A、B型淀粉粒进行观察,并采用黏度糊化仪对小麦面粉和成熟小麦胚乳A、B型淀粉粒分别进行黏度测定.电镜扫描结果显示,小麦授粉3d有凝胶状物质产生于造粉体内壁,6d可明显看到部分造粉体被淀粉粒充满,此时淀粉粒雏形已现,9d淀粉粒体积增大,基本充满所有造粉体,12d前观察到的均为A型淀粉粒,15d有B型淀粉粒出现,18d以后造粉体被完全破坏降解,只留存有A、B型淀粉粒和各自表面的结合蛋白.这说明12d前是A型淀粉粒形成时期,后逐渐形成B型淀粉粒.黏度糊化测定结果表明,A、B型淀粉粒糊化后呈天蓝色,而面粉糊化后呈白色.其次,所测小麦样品糊化焓变和峰值黏度大小表现为B型淀粉粒＞A型淀粉粒＞小麦面粉.     

专用小麦胚乳背部和腹部淀粉粒发育的差异

为从微观角度了解小麦胚乳淀粉体的发生和发展过程,以强筋小麦徐麦30、中筋小麦扬麦11和弱筋小麦扬麦13为材料,利用显微技术研究了小麦胚乳背部和腹部淀粉粒的大小、数量和发育等特性。结果表明：（1）小麦胚乳淀粉粒粒径在颖果发育前期增加速率较快,而在发育后期增加较慢。同一品种腹部大淀粉粒粒径长度高于背部。品种间大淀粉粒粒径表现为扬麦13>扬麦11>徐麦30,小淀粉粒径表现为扬麦13>徐麦30>扬麦11。（2）在小麦胚乳发育过程中单位面积大淀粉粒的数量呈现先降后升的变化趋势。小麦胚乳大淀粉粒数量表现为徐麦30>扬麦11>扬麦13。胚乳细胞中小淀粉粒数量呈现持续增加的趋势,前期增加速率较快,后期较慢,品种间大小淀粉粒总数量均表现为扬麦13>扬麦11>徐麦30。（3）不同专用小麦成熟籽粒背部和腹部淀粉粒的形态及分布存在差异。同一品种腹部大淀粉粒数量较多,小淀粉粒数量较少,而背部小淀粉粒数量较多,大淀粉数目较少。三种专用小麦相比,弱筋小麦扬麦13小淀粉粒的数量最多,且排列疏松;而强筋小麦徐麦30小淀粉粒数量较少,且与蛋白体紧密结合,质地致密;中筋小麦扬麦11介于两者之间。     

灌浆期不同阶段高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响

灌浆期短暂高温胁迫严重影响小麦产量。为了明确灌浆期不同阶段短暂高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响,以强筋春小麦品种龙麦26和龙麦30为试材,在人工气候室(25℃/15℃)精确控温和人工温室形成绝对高温胁迫的条件下,分析了灌浆期不同阶段5d短暂高温胁迫对粒重的影响。结果表明,在灌浆期不同阶段短暂高温胁迫处理中,两个小麦品种均表现为:前期高温胁迫对粒重影响最大,达极显著水平(P0.01);随着高温胁迫处理时期的后移,粒重降低幅度逐渐减小;后期(花后25d)高温胁迫对粒重影响不显著。灌浆期缩短是导致粒重降低的主要原因。     

花后高温和干旱对冬小麦光合、抗氧化特性及粒重的影响

为了解花后高温和干旱双重胁迫对小麦的效应,以石麦15为材料,于花后15 d到21 d进行高温（34~36 ℃）和干旱（土壤含水量为田间持水量的40%~45%）处理,研究了高温和干旱胁迫对小麦旗叶光合性能、旗叶丙二醛（MDA）含量和抗氧化酶活性、籽粒淀粉含量和千粒重的影响。结果表明,胁迫第7 d（花后21 d）时,干旱和高温-干旱双重胁迫显著降低了小麦旗叶净光合速率（P_n）和叶绿素相对含量(SPAD值),胁迫解除后P_n降幅缩小,高温胁迫下P_n和SPAD值与对照的差异不显著。高温-干旱双重胁迫显著降低了旗叶F_v/F_m值,且胁迫解除后恢复程度较小。胁迫期间,旗叶MDA含量和过氧化物酶（POD）活性持续升高,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均呈先升后降趋势,SOD和CAT活性对干旱、高温-干旱双重胁迫更敏感,胁迫第7天时高温-干旱双重胁迫下降幅度最大。旗叶P_n和SPAD的变化趋势与籽粒淀粉积累量和千粒重变化趋势基本一致,说明灌浆期高温、干旱胁迫下小麦籽粒淀粉积累量和粒重的降低与质膜过氧化、叶绿素的降解和旗叶早衰导致的光合性能下降密切相关,在双重胁迫下光合性能受抑加剧。     

花后高温对小麦农艺性状及面粉品质的影响

为研究花后不同时期高温对小麦农艺性状和面粉品质的影响,对2个不同基因型的小麦品种于花后不同时期进行高温处理,分析了其主要农艺性状及面粉品质对高温胁迫的响应。结果表明,花后高温可显著降低2个小麦品种的千粒重,花后中期高温对千粒重的影响更大;容重、穗长、主穗粒数和小穗数在各处理间的差异均不显著。新春11号的膨胀势在花后中期高温处理后显著提高;新春39号的膨胀势在花后早期和中期高温处理后均显著降低,且花后早期高温对膨胀势的影响更大。2个品种的降落数值经花后高温处理后均表现出降低的趋势,新春39号降低更显著。新春11号在早期高温处理下,籽粒的干、湿面筋含量、沉降值和蛋白质含量均显著高于对照,中期高温处理下,干、湿面筋含量显著高于对照,总体表现为高温胁迫后各被测指标值均升高。新春39号经花后早期高温处理,籽粒的干、湿面筋含量、蛋白质含量均显著低于对照;中期高温处理后各被测指标值均高于对照,但差异不显著。新春11号在花后早期高温处理下,面粉的峰值黏度、最终黏度和低谷黏度显著低于中期高温处理,其他指标在各处理间差异不显著;新春39号在花后早期高温处理下最终黏度显著高于中期高温处理,而糊化温度在中期高温处理后显著低于对照,其他指标在各处理间差异不显著。     

小麦籽粒淀粉合成动态及其相关酶活性的研究

为了研究小麦籽粒淀粉形成机理与调控技术,选取2个小麦品种,对小麦胚乳发育期间籽粒中直、支链淀粉的积累动态及淀粉合成代谢的几个关键酶——ADPG焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、UDPG焦磷酸化酶(UDPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(S-STS)、束缚态淀粉合成酶(B-STS)与淀粉分支酶(Q-酶)——的活性变化进行了分析。研究结果表明,在小麦籽粒灌浆过程中,直、支链淀粉几乎是同步积累的,不同品种的淀粉积累形成差异表现在两者的相对积累比率上。小麦籽粒发育过程中直链淀粉的含量变化呈“S”形曲线;支链淀粉的含量较直链淀粉含量上升略快。ADPG-PPase、UDPG-PPase、S-STS、B-STS、Q-酶的活性均与淀粉积累速率呈正相关。     

施氮水平对小麦籽粒淀粉粒分布与加工品质的影响

为明确施氮对小麦淀粉粒分布与加工品质的影响,选用强筋小麦藁城8901和弱筋小麦豫麦50为材料,分析了不同施氮水平下小麦籽粒淀粉粒分布特征与部分加工品质指标。结果表明,适量施氮(240kg.hm-2)显著提高籽粒B型淀粉粒体积百分比,过量施氮(360kg.hm-2)时小麦籽粒B型淀粉粒体积百分比降低。施氮水平对两个小麦品种籽粒A、B型淀粉粒数目百分比无显著影响。在施氮0～240kg.hm-2范围内,增施氮肥可以提高籽粒直、支链淀粉积累量,而过量施氮不利于籽粒直、支链淀粉的积累。小麦湿面筋、沉淀值、面团形成时间和稳定时间等参数与A型淀粉粒体积百分比呈显著负相关,与B型淀粉粒体积百分比呈显著正相关。适量施氮能使强筋小麦加工品质变优;增施氮肥导致弱筋小麦加工品质变劣。     

小黑麦、小麦和黑麦淀粉粒形态特征及酶解特性的差异

为了解小黑麦胚乳细胞程序性死亡(PCD)的过程,观察了小黑麦籽粒灌浆过程中胚乳PCD、淀粉积累和相关内源激素乙烯和脱落酸的变化,并对PCD抑制因子之一Defender Against cell Death-1(DAD-1)进行了氨基酸序列分析.结果发现,小黑麦胚乳发育过程伴随着PCD过程,籽粒淀粉积累速率、单个籽粒中ABA含量在整个籽粒灌浆过程中呈单峰曲线变化,乙烯的释放速率从花后15 d持续下降;动植物DAD-1之间同源性较高.小黑麦籽粒中淀粉的快速积累时期和胚乳PCD的快速发生时期相重合,胚乳PCD可能影响了胚乳中贮藏淀粉的合成和积累.     

花后高温胁迫对小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响

为了筛选耐高温胁迫的优良小麦品种,采用盆栽与人工气候室相结合的方法,研究了花后高温胁迫对15个小麦品种产量和籽粒蛋白质含量的影响.结果表明,花后10 d和20 d高温处理分别使不同品种千粒重下降4.3%～34.8%和8.5%～32.5%,产量下降6.8%～35.0%和13.9%～37.9%,籽粒蛋白质含量增加1.0%～8.7%和2.4%～16.4%,表明不同品种对高温胁迫的敏感性存在明显差异.从高温处理时期来看,花后20 d高温胁迫的影响略大于花后10 d.依据花后高温胁迫下千粒重和产量的降幅进行聚类分析,将15个小麦品种划分为5类,其中洛旱6号受高温胁迫的影响较大,偃展4110、洛旱2号和郑麦366对高温胁迫的耐性较强.从籽粒蛋白质含量变化来看,豫麦50受高温胁迫影响较小,豫农949和豫农202受影响较大.     

花后高温胁迫对小麦灌浆特性及产量的影响

为了解小麦灌浆特性对花后高温胁迫的响应,选用西农979、洛旱2号、西农2208、新麦11、郑麦366和兰考矮早8等6个品种,于2016-2018年以自然条件为对照(CK),分析了花后高温胁迫(搭棚增温)后小麦灌浆进程、千粒重和产量的变化。结果表明,小麦粒重主要由灌浆持续时间和灌浆速率决定,不同小麦品种对花后高温胁迫的响应模式不同。西农979、洛旱2号在高温胁迫下,灌浆快增期的平均灌浆速率有所提高,但灌浆持续时间显著降低,导致粒重显著下降,且两年度的千粒重热感指数和产量热感指数均大于1,属于不抗高温型品种;新麦11、郑麦366和兰考矮早8经高温胁迫后,灌浆持续时间变化幅度不大,平均灌浆速率分别降低了0.05、0.09和0.06g·d^-1,千粒重分别降低了2.00、1.45和1.56g,但高温胁迫下粒重与CK无显著差异,且郑麦366和兰考矮早8的千粒重热感指数和产量热感指数在两个年度均小于0.9,属于抗高温型品种。