冬小麦籽粒蛋白质含量及氮代谢关键酶活性的穗粒位差异

为了给不同专用小麦的育种及高产优质栽培提供参考。在大田试验条件下,采用强、中、弱筋小麦品种郑麦366、豫麦49-198、郑麦004,研究了不同穗粒位籽粒蛋白质含量、SDS沉降值及氮代谢关键酶活性的差异。结果表明,对于蛋白质含量,强、弱筋力类型小麦品种穗位差异均表现为下>中>上,而中筋品种豫麦49-198则表现为中>下>上;3个小麦品种蛋白质含量在不同粒位之间均表现为G1、G2位蛋白含量显著高于G3位,表明G1、G2位籽粒对提高蛋白质含量有利。3个品种籽粒SDS沉降值均表现为中、下部籽粒较高;郑麦366的中、下部穗位的G1位SDS沉降值显著高于其他粒位;对于中筋和弱筋品种,粒位差异为G2>G1>G3。对于GS酶活性来说,郑麦366和豫麦49-198的下部穗位籽粒活性较高,而弱筋品种郑麦004中部穗位籽粒活性较高。而GOGAT酶活性均表现为下部穗位最大,上部穗位最小,粒位则表现为G3最小。蛋白含量、SDS沉降值与酶活性的相关分析表明,GS和GOGAT酶活性与籽粒蛋白质含量和SDS沉降值显著正相关。在小麦育种及栽培中,对于强、中筋小麦品种,适当减少花位以保证品质、增加穗数保证产量;对于弱筋小麦品种,则适当增加花位以增加产量及改善加工品质。     

氮肥运筹对盐碱地水稻籽粒氮代谢关键酶活性和蛋白质含量的影响

为明确氮肥运筹对盐碱地水稻籽粒氮代谢关键酶活性和蛋白质含量的影响,以粳稻品种垦粳8号为材料,通过田间试验设置5种氮肥运筹,即不施氮肥(N0)、农民常规施氮(N1,纯N总量150 kg/hm~2,基肥∶蘖肥∶穗肥=6∶3∶1)、平衡施氮(N2,纯N总量150 kg/hm~2,基肥∶蘖肥∶穗肥=4∶3∶3)、平衡减氮(N3,纯N总量135 kg/hm~2,基肥∶蘖肥∶穗肥=4∶3∶3)、氮肥前移(N4,纯N总量150 kg/hm~2,基肥∶蘖肥∶穗肥=5∶3∶2),以N1为对照,分析不同氮肥运筹方式对盐碱地水稻抽穗期剑叶和籽粒中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性以及籽粒中蛋白质含量、蛋白质组分、氨基酸含量的影响。结果表明,与N1相比,N2、N3和N4提高了水稻抽穗期剑叶中的NR、GS、GOGAT活性,尤其是N2和N3的NR、GS、GOGAT活性分别显著提高了74. 21%,63. 22%,45. 46%和28. 95%,34. 28%,27. 27%;抽穗后籽粒中NR、GS、GOGAT活性随灌浆进程的推进而降低,且各时期的变化趋势与抽穗期剑叶一致。N2和N3清蛋白、球蛋白、谷蛋白含量分别显著提高了28. 30%,14. 29%,10. 32%和20. 76%,9. 89%,8. 70%,醇溶蛋白分别显著降低了7. 55%和9. 43%,总蛋白质含量分别提高了9. 59%,7. 26%,N4蛋白质含量及其组分均有所提高,其中,谷蛋白显著提高了7. 08%。N2和N3籽粒总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸含量分别显著提高了29. 78%,31. 14%,29. 09%和19. 11%,17. 96%,19. 39%,N4显著提高了总氨基酸和非必需氨基酸含量。综上,平衡施氮和平衡减氮有利于抽穗期剑叶以及籽粒灌浆过程中的NR、GS、GOGAT活性维持较高水平,调控蛋白质含量及其组分以及氨基酸含量,有效改善稻米的营养品质。     

追氮量对不同冬小麦籽粒蛋白质含量以及面粉加工品质的影响

为了研究不同追氮量对冬小麦籽粒蛋白质及其组分含量和面粉加工品质的影响,在大田条件下以4个冬小麦品种为材料,设置了三个不同追氮量处理,分析了不同追氮处理下冬小麦籽粒蛋白质含量和加工品质参数.结果表明,在0～240 kg/hm2追氮范围内,总蛋白及其组分含量随追氮量的增加而提高,总蛋白和谷蛋白含量与追氮量呈显著正相关(r=0.998*,0.999*).在一定范围内,增加追氮量有利于改善小麦的主要加工品质,与对照相比干湿面筋含量、稳定时间等加工品质指标均显著提高,沉降值和面包体积有所提高,但差异不显著.小麦面粉加工品质在不同品种问差异显著.     

施氮水平对啤酒大麦植株氮素吸收与利用及籽粒蛋白质积累和产量的影响

2004—2006年连续两个生长季,以苏啤3和单2两个啤酒大麦品种为材料,探讨施纯氮0、75、150、225和300 kg hm^-2条件下,啤酒大麦氮素积累和转运、氮素利用及籽粒产量和蛋白质积累的特性。在0~225 kg hm^-2施氮量范围内,啤酒大麦花前植株氮素积累量和转运量均随施氮水平的提高呈上升趋势,但施氮量提高至300 kg hm^-2后,提高幅度变小;而花前氮素转运效率及其对籽粒氮的贡献率则均随施氮水平提高呈单峰曲线变化。籽粒谷氨酰胺合成酶和谷-丙转氨酶活性也随着施氮水平的提高而上升,促进蛋白质积累,提高籽粒蛋白质含量,而当施氮量低于197 kg hm^-2时籽粒蛋白质含量才低于12%,符合啤酒大麦酿造要求。经回归分析,在施氮量为241 kg hm^-2时产量最高。此外,氮肥回收效率以225 kg hm^-2施氮处理为最高,氮素生理利用效率和氮收获指数随施氮量增加而显著降低。综合考虑各项指标,建议在类似本试验条件的啤酒大麦生产区,施氮量以150~197 kg hm^-2为宜。     

不同生育时期施氮对冬小麦氮素分配及叶片代谢的影响

通过＾１５Ｎ示踪结合叶片代谢变化研究二棱期,雌雄蕊原基形成期和四分体期分别施氮对冬小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响机理。结果表明：四分体形成期和雌雄蕊原基形成期施氮处理,收获期营养器官中＾１５Ｎ原子百分超显著降低,籽粒中＾１５Ｎ原子百分超明显增加,并提高了开花后叶片硝酸还原酶活性和叶片衰老后期的光合作用速率,显著增加了籽粒产量和籽粒蛋白质含量。     

种植密度对两种穗型冬小麦旗叶氮代谢酶活性及籽粒蛋白质含量的影响

在大田条件下,研究了种植密度对冬小麦多穗型（豫麦49-198）和大穗型（兰考矮早八）品种旗叶氮代谢关键酶活性和籽粒蛋白质含量的影响。结果表明,不同种植密度对旗叶氮代谢酶活性有显著影响。在花后前15 d,两品种旗叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷氨酰胺合酶（GOGAT）活性均随各自的种植密度增加而增加;硝酸还原酶（NR）活性则表现为中等密度的较低（兰考矮早八：375株 m^-2;豫麦49-198：150株 m^-2）;花后15 d之后,各酶活性随密度增加的变化趋势不尽相同。在一定范围内,两品种籽粒蛋白质含量随种植密度的增加而增加;表明氮代谢酶活性的提高在一定程度上有利于蛋白质含量的积累。     

磷对小麦旗叶氮代谢有关酶活性和籽粒蛋白质含量的影响

选用中筋品种鲁麦22和强筋品种济南17在大田条件下研究了不同磷素水平（P₀,不施磷;P₁,每公顷施P₂O₅ 105 kg;P₂,每公顷施P₂O₅ 210 kg）对小麦旗叶氮代谢有关酶活性、籽粒蛋白质积累和蛋白质组分含量的影响。结果表明,磷提高了灌浆前期和中期小麦旗叶硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）的活性,以及灌浆中期旗叶内肽酶（EP）的活性,其中对济南17的促进作用大于鲁麦22,而同一品种的P₁和P₂之间无显著差异;施磷亦提高了开花后14 d之前旗叶可溶性蛋白质含量和7 d之前游离氨基酸含量,与P₀相比,P₁有利于旗叶灌浆前期游离氨基酸的积累以及灌浆期间向籽粒的再分配,而过高的磷素水平（P₂）对于灌浆后期旗叶游离氨基酸向籽粒再分配的影响较小;磷对籽粒蛋白质合成积累的促进作用在灌浆前期较大,后期较小,表现为前期施磷处理籽粒蛋白质含量显著高于P₀,随着灌浆进程,差异逐渐缩小,最终2个品种P₁处理成熟籽粒中蛋白质含量最高;不同磷素水平对2个小麦品种蛋白质组分的影响不一,对于2个小麦品种籽粒中清蛋白和球蛋白含量之和P₁与P₀无显著差异,而P₁水平下籽粒谷蛋白和醇溶蛋白含量显著在鲁麦22中提高,在济南17中提高幅度较小,说明P₁水平对改善小麦的营养品质意义不大,但能够改善其加工品质;P₂水平下,济南17的加工品质有变劣的趋势。磷对小麦籽粒蛋白质各组分含量影响的复杂性要求在生产中,应针对不同品质类型小麦品种制定不同的优化栽培措施。     

播期和施氮量对冬小麦氮代谢及子粒蛋白质含量的影响

为了阐明播期变化与施氮量对冬小麦氮代谢及蛋白质的影响,采用裂区设计,研究播期和施氮量对冬小麦花后茎叶氮含量、积累量和子粒蛋白质含量的影响。结果表明,适度晚播可以提高冬小麦茎、叶的氮含量、氮素积累量和子粒蛋白质含量。与不施氮肥相比,施用氮肥可以显著增加冬小麦不同生育时期地上部氮素累积量,且随着施氮量的提高,茎、叶的氮积累量也表现为先升高后降低的趋势。在同一播期条件下,子粒蛋白质含量以施氮150和225kg/hm ²的处理最高,说明适宜的施氮量能改善子粒品质。分析播期与施氮量对子粒蛋白质含量的作用程度可知,施氮量是引起冬小麦子粒蛋白质含量变化的主要因素,作用程度占66.85%。在本试验条件下,兼顾冬小麦花后茎叶氮素代谢及产量,实现高子粒蛋白质含量的推荐播期是10月11日,施氮量为150kg/hm ²。研究结果可为山西省冬小麦调优栽培提供理论和技术支持。     

氮肥不同施用量和施用方式对冬小麦的影响

以超优66冬小麦品种为材料,采用双因素设计,对不同施氮量和施氮方式下冬小麦农艺性状和籽粒蛋白质含量进行了分析比较。试验结果表明,施氮量240kg/hm2和底施40%+拔节40%+孕穗20%的施肥方式组合为高产组合;施氮量240kg/hm2和底施40%+拔节40%+灌浆20%的施肥方式组合为高蛋白产量组合。     

不同面包小麦品种的产量及蛋白质含量对氮肥用量的反应

通过田间试验和室内分析,研究不同面包小麦品种的产量及其蛋白质含量对氮肥用量的反应。结果表明,４个品种的产量,需肥量和籽粒蛋白质含量都有显著差异。应用 ＳＤＳ－ＰＡＧＦＥ法结合薄层扫描,得出安农９１９２和安农０１１６８的ＨＭＷ－ＧＳ组成为１,５＋１０,７＋８,山东１８７为１,１３＋１６,５＋１０,豫麦２８号为１,７＋９,５＋１０。根据多项式回归,４个品种的最高产量位点依次为８１０６．０,７２５５．５     

高产冬小麦茎中果聚糖代谢及氮素水平的调控

1996～1997年在池栽条件下研究了鲁麦22和鲁麦14两个小麦品种茎中果聚糖含量及果聚糖代谢有关酶活性变化规律及不同施氮水平对两个品种产量和鲁麦22果聚糖代谢的影响. 结果表明, 小麦茎中果聚糖从挑旗期到开花后15～20天为积累时期, 此时果聚糖含量高, 果聚糖合成有关酶活性高; 花后20～30天果聚糖以分解为主, 果聚糖含量下降     

行距配置对大穗型品种兰考矮早八旗叶氮代谢酶活性、籽粒产量及蛋白质含量的影响

在大田高产栽培条件下。研究了行距配置对大穗型冬小麦品种兰考矮早八花后旗叶硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、籽粒产量、蛋白质含量及单位面积蛋白质产量的影响。结果表明,15cm行距处理下,旗叶在灌浆中后期具有较高的氮代谢酶活性。籽粒产量随行距减小而增加,而籽粒蛋白质含量却减小,籽粒蛋白质产量与籽粒产量表现相同趋势。因此,适当缩小种植行距,降低了籽粒蛋白质含量,但有利于提高籽粒产量和单位面积蛋白质产量。     

氮肥运筹对限水灌溉冬小麦产量及氮素利用的影响

华北地区是中国小麦的主产区,也是缺水最为严重的地区之一,农业用水用肥过量正威胁着这个地区地下水资源的数量和质量。为此,笔者于中国农业大学吴桥实验站研究了不同氮肥措施对冬小麦产量、氮素和水分利用、以及土壤硝态氮残留的影响。实验在春浇一水和春浇二水两种水分限制条件下,分别设7个氮肥处理,即在4个等级氮肥用量（分别为0、157.5kg/hm2、226.5kg/hm2、295.5kg/hm2,不包括有机肥中所含氮量）下,分设两种施肥方式（全部基施和基施+追施）。结果表明,施氮量和施氮方式相同时春浇二水冬小麦的产量高于春浇一水,二水穗粒数较一水高,千粒重则低于一水,一水耗水量较少,水分利用效率明显高于二水;同一水分下不同施肥量及施肥方式对产量的影响差异不显著,同一施肥方式下在157.5-295.5kg/hm2范围内,施肥量越大,氮素生理效率和氮肥生产力越低,施氮157.5kg/hm2时,氮收获指数均处在最高或较高水平;土壤硝态氮残留量与施氮量呈显著正相关,成熟期一水条件下土壤中硝态氮主要集中在上层(0~80cm),二水条件下则主要分布在中下层。综合研究表明,在春浇一水条件下,施氮水平在157.5kg/hm2,且全部基施,能够获得与多量施肥相当的产量,且可提高氮肥和水分利用效率,减少硝态氮的淋洗和残留,提高劳动生产率,在干旱缺水地区是比较合理的栽培方式     

中高肥力壤土小麦氮钾肥相互效应关系定量研究

通过设计氮(N)、钾(K)二因素四水平的试验处理,利用分段函数量化分析了在中高肥力壤土条件下小麦N肥和K肥相互效应的定量关系。研究结果表明,N肥和K肥的施用量对速效养分的释放有明显的相互促进作用,在不同土层深度、不同施肥区间,这种相互作用强度有差异,0~20 cm土层大大强于20~40 cm土层。在0~20 cm耕层中,当纯N用量超过300 kg/hm2,在300~450 kg/hm2区间内,随着N肥的增加,土壤速效K释放快速增强;当K肥(K2O)用量超过150 kg/hm2,在150~225 kg/hm2这一区间内,随着K肥的增加,对土壤硝态氮(NO3--N)释放的促进作用快速增强。     

小麦叶绿素荧光参数叶位差异及其与植株氮含量的关系

以中蛋白质含量小麦品种矮抗58和高蛋白质含量品种郑麦366为试验材料,2008-2010年连续2个生长季进行了施氮梯度下(0、90、180和270 kg hm^-2)的田间试验。在关键生育时期同步测定叶片荧光参数、叶和茎生物质量及氮含量,建立了基于叶位差的小麦植株氮含量荧光估算模型。结果表明,在小麦旺盛生长的拔节至孕穗期叶绿素荧光参数F_m、F_v、F_v/F_m和F_v/F_o与对应叶片氮含量的相关系数分别为0.557、0.601、0.619和0.633,均达极显著水平(P<0.01)。顶三叶间荧光参数差异较小,随施氮水平提高,顶部第4叶荧光参数与顶三叶间差异逐渐缩小,说明其对增施氮肥反应敏感。顶部第4叶与顶部第1叶间的荧光参数差异(LPD_4-1)可较好拟合小麦拔节期植株氮含量变化,F_v/F_o和F_v/F_m方程决定系数R²分别为0.644 (P<0.001)和0.651 (P<0.001);顶部第4叶与顶部第2叶间的荧光参数差异(LPD_4-2)方程拟合决定系数有所降低,分别为0.626 (P<0.002)和0.592 (P<0.005);而顶部第4叶与顶三叶之间的差异(LPD_4-n)与小麦孕穗期植株氮含量间呈显著线性关系,其F_o、F_v和F_m方程决定系数分别为0.726 (P<0.001)、0.791 (P<0.001)和0.784 (P<0.001)。独立数据检验结果表明,小麦拔节期对F_v/F_o和F_v/F_m的LPD_4-1预测精度R²分别为0.844( P<0.001)和0.828 (P<0.001),相对误差(RE)分别为13.0%和16.7%,而LPD_4-2估算植株氮含量精度有所降低,R²分别为0.793 (P<0.001)和0.813 (P<0.001),RE分别为16.9%和18.4%。小麦孕穗期对F_v和F_m的LPD_4-n预测方程的R²分别为0.831 (P<0.001)和0.815 (P<0.001),RE分别为13.2%和16.4%。比较而言,小麦拔节期F_v/F_o的LPD_4-1和孕穗期F_v的LPD_4-n可更好地用于评估不同条件下植株氮含量的变化,为施肥调控提供决策依据。