基因型与生态环境对小麦籽粒品质与蛋白质组分的影响

通过2年3点试验,研究了40个小麦(Triticum aestivum)品种(品系)籽粒品质性状和蛋白质组分含量的变异。结果表明,籽粒品质和蛋白质组分在基因型间存在较大的差异;根据小麦籽粒品质的综合性状,可将40个小麦品种(品系)分为6组不同的品质类型,在本试验点的生态环境条件下。基本以中筋及弱筋小麦为主;生态环境对小麦籽粒的容重、沉降值、湿面筋含量、蛋白质含量、赖氨酸含量与蛋白质组分含量均有极显著的影响,而面筋指数、淀粉含量和直链淀粉含量对环境反应不敏感,适宜的生态环境条件有利于形成合理的谷蛋白／醇溶蛋白比。面粉面筋质量好,基因型与生态环境的互作对小麦籽粒品质。谷蛋白与醇溶蛋白及两者的比值有显著影响,对球蛋白影响不大,而面粉蛋白质含量、面筋含量、沉降值及千粒重主要受基因的表达和环境的独立影响,蛋白质组分含量在基因型间和环境间的变化与小麦籽粒烘烤品质密切相关。     

不同生态环境与播种期下小麦籽粒品质变异规律的研究

选用 6个不同品质类型小麦品种在 4个生态点进行分期播种试验, 系统分析了不同生态环境下小麦籽粒产量与品质的变异特征及其与主要气候生态因子间的关系。结果表明 :生态点、品种以及地点×品种互作对籽粒产量、千粒重、蛋白质、湿面筋和淀粉含量、沉降值与降落值的影响均达到显著水平 ;不同播种期处理对产量与淀粉含量的影响达到极显著水平, 而播种期×品种互作对千粒重、降落值、淀粉含量及沉降值的效应达到显著水平 ;地点×播种期×品种互作仅对产量、湿面筋、淀粉含量与沉降值有显著的影响。在 4个不同生态点中, 南京点的籽粒蛋白质与湿面筋含量最低, 但淀粉含量最高 ;徐州点的产量和千粒重最大 ;泰安点的蛋白质含量与湿面筋含量最高, 沉降值最小 ;保定点的产量、千粒重最小, 但沉降值最大。不同播种期处理下, 适播与晚播的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、淀粉含量、沉降值与降落值都显著高于早播, 而早播期的产量和千粒重最大。各小麦品种在不同地点与播种期下产量与品质性状的变异中以降落值的变异系数为最大, 淀粉的变异为最小。开花至成熟期的日均温与淀粉含量呈线性负相关, 与产量、蛋白质和湿面筋含量及降落值呈二次曲线相关关系 ;日温差与产量和千粒重呈二次曲线相关关系, 籽粒蛋白质和湿面筋含量、沉降值及降落值则随昼温差的增加线性递增 ;开花至成熟期降雨量与产量、千粒重都呈现先升后降的二次曲线相关关系, 而与籽粒蛋白质含量和降落值呈现线性负相关关系 ;籽粒蛋白质和湿面筋含量与降落值随开花至成熟期的累计日照时数呈现线性正相关关系。     

花后干旱和渍水对不同品质类型小麦籽粒品质形成的影响

 防雨池栽条件下研究了花后干旱和渍水胁迫对两个不同品质类型小麦（Triticum aestivum）品种籽粒产量和品质形成的影响。结果表明,花后渍水和干旱处理明显降低了小麦籽粒产量和蛋白质产量。在整个灌浆期内干旱处理明显提高了籽粒蛋白质和醇溶蛋白含量,而渍水处理降低了籽粒蛋白质及其组分的积累量。籽粒总淀粉和直链淀粉含量以渍水处理最高,而支链淀粉以对照最高。干旱处理提高了籽粒干、湿面筋含量、沉降值和降落值,而渍水处理降低了上述品质指标。试验表明干旱和渍水胁迫对小麦籽粒蛋白质与淀粉的含量和组分及面粉品质等均有不同程度的影响,从而改变了不同品质类型小麦的籽粒品质。     

花后干旱或渍水逆境下氮素对小麦籽粒产量和品质的影响

 池栽试验条件下,设置渍水、干旱和对照3个水分处理,每个水分处理下设置两个施氮水平 ,研究了花后渍水或干旱逆境下氮素营养对两个不同类型小麦（Triticum aestivum） 品种籽粒产量和品质性状的影响。结果表明,与对照相比,花后渍水或干旱处理显著降低了小麦的千粒重、穗粒数和籽粒产量。在适宜水分和干旱条件下,增施氮肥增加了小麦籽粒产量,而在渍水条件下,增施氮肥降低了产量。干旱处理提高了蛋白质含量,干、湿面 筋含量,沉降值和降落值;而渍水处理则降低了小麦籽粒蛋白质含量和干、湿面筋含量。同 一水分处理下,增施氮肥提高了蛋白质含量,谷蛋白/醇溶蛋白比,支链淀粉含量和支/直链淀粉比。在小麦籽粒主要品质性状上存在显著的水氮互作效应,且水分、氮肥及水氮互作效 应对小麦籽粒产量和品质的影响因品种的不同而异。     

西藏和北京异地种植小麦的品质变化

1998～2001年在林芝、日喀则、拉萨、北京布点,开展了多品种异地种植的春播和秋播田间联合试验,统一检测了籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、降落值、籽粒硬度5项指标,以探讨异地种植的品质变化,为西藏发展优质专用小麦提供试验依据。结果表明,不同小麦品种之间以及相同品种不同地点之间,品质性状都有差异,但地点间差异更大,经相关分析,蛋白质含量分别与湿面筋含量、沉降值、降落值、籽粒硬度呈正相关,籽粒蛋白质含量可作为小麦品质性状中的一项核心指标,在相同地点种植,内地品种的品质性状参数比西藏品种高,西藏品种表现弱筋或中筋小麦特性;相同品种在北京种植,品质性状参数高于西藏3试点,内地品种在西藏种植,品质性状参数降低,在西藏3试点之间,相同品种的品质性状也有差异,生态高度(纬度×海拔)与品种的生育天数呈正相关,生育天数与蛋白质含量呈负相关,生态高度又与蛋白质含量呈负相关,在西藏小麦生产中,应以发展中筋小麦为主,还可引入一些优良的内地品种,并且按照品质区划种植。     

60Co-γ辐射诱变小麦M3代品质性状的遗传变异分析

用300 Gy的60Co-γ射线辐射小麦品种涡9722的干种子,对M3代341个株行的蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值和硬度4个品质性状进行了遗传变异分析和SSR分子鉴定.结果表明,以超过均值±2×标准差确定变异株行,在 M3代群体中,蛋白质含量有15个株行发生正向变异,8个株行发生负向变异;湿面筋含量有11个株行发生正向变异, 4个株行发生负向变异;沉降值有13个株行发生正向变异,15个株行发生负向变异;硬度有4个株行发生正向变异,14个株行发生负向变异.相关分析表明,M3群体4个品质性状间呈极显著正相关,表现出平行变异的趋势.初步筛选出蛋白质含量和湿面筋含量符合国家强筋小麦标准的株行15个,符合国家弱筋小麦标准的株行1个.经SSR分子标记检测,以上16个变异株行控制蛋白质的基因位点发生了变异.     

播期和种植密度对强、中筋冬小麦蛋白质组分及品质性状的影响

采取裂裂区试验设计,研究了播期和种植密度对强筋小麦临优145和中筋小麦临优2018蛋白质组分和品质性状的影响.结果表明：适期播种的小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质产量均最高;推迟播期,强筋品种的醇溶蛋白和谷蛋白含量明显增加,而中筋品种变化不明显;强筋品种的品质性状受播期影响程度高于中筋品种.适期播种,小麦籽粒蛋白质、麦谷蛋白与湿面筋、沉降值、稳定时间、软化度和评价值呈显著或极显著正相关;推迟播期,醇溶蛋白与湿面筋含量呈显著正相关.播期变化引起的蛋白质各组分所占比例的改变是改善小麦品质性状的重要原因.在试验种植密度范围内（225万株·hm-2、300万株·hm^-2和375万株·hm^-2）,小麦籽粒蛋白质含量变化不明显,密度对强筋品种的品质性状有一定调节作用;在低密度条件下（225万株·hm^-2）中筋品种的品质性状最佳.     

小麦籽粒品质性状的杂种优势和相关分析

以6个小麦品种（系）组配的6个杂交组合F1为供试材料,对其籽粒品质性状进行了杂种优化、性状相关和亲子相关分析。结果表明：（1）粉质参数中的形成时间和稳定时间杂种优势最强,分别为56.49％和32.23％;籽粒蛋白质含量和硬度的优势最弱,分别为-2.73％和-0.9046％;沉淀值和湿面筋含量的优势居中,分别为6.88％和5.88％。（2）粉质参数中的吸水率、稳定时间同其它几个指标之间呈显著或极显著相关;沉淀值与籽粒蛋白质含量呈正相关,但不显著,与湿面筋含量呈显著负相关;湿面筋含量与籽粒蛋白质含量呈显著负相关。（3）杂种F1的籽粒Zeleny沉淀值与高亲值,低亲值和中亲值呈显著和极显著正相关;籽粒蛋白质含量和湿面筋含量与高亲值,低亲值和中亲值呈负相关或不相关。     

根部喷施FeSO_4对春小麦籽粒组分和面粉品质的影响

以4个春小麦品种为材料,在温室条件下研究了根部喷施不同量FeSO4对小麦籽粒硫含量、铁含量、蛋白质含量、淀粉组成、SDS沉淀值、面筋品质和面团流变学特性的影响.结果表明:喷施FeSO4后4个品种的硫含量、铁含量、蛋白含量、SDS沉淀值、湿面筋含量和面筋指数均显著高于对照,但各处理间干面筋含量无显著变化,且不同品种、不同品质参数达到最高值的FeSO4喷施量并不一致;2个品种的直链淀粉含量、直支比和总淀粉含量比对照显著降低,另2个品种直链淀粉含量和直支比却无显著变化;各品种的面团形成时间、稳定时间和断裂时间随着FeSO4喷施量的增加呈现出先升高后降低的趋势,并均在15 g/m2或22.5 g/m2 FeSO4喷施量水平达到最佳,但均与FeSO4喷施量无显著相关性.研究发现,根部喷施适宜浓度的FeSO4可在一定程度上改善春小麦籽粒组分和面粉品质,但改善的效果因品种和品质参数而异.     

小麦糊化特性参数稳定性分析及其与其它品质性状关系的研究

通过测定黄淮麦区2年度3试点13个小麦区试品种糊化特性(RVA)参数及其它主要品质性状,研究了小麦RVA参数稳定性及其与其它主要品质性状间的关系.结果表明:基因型对峰值粘度、保持粘度、稀懈值、最终粘度、回升值起主导作用,环境对糊化温度和峰值时间影响较大.峰值粘度、保持粘度、最终粘度在品种间变幅较大,分别为2 055.50 cp～3 935.50 cp、1 046.42 cp～2 589.00 cp和2 412.00 cp～4 341.50 cp,峰值粘度、保持粘度、稀懈值的变异系数较高,分别为10.74 %、12.17 %、21.25 %.除峰值时间外,其它RVA参数品种间差异极显著.峰值粘度与保持粘度、稀懈值、最终粘度及回升值间极显著正相关.峰值粘度、保持粘度、最终粘度、回升值与蛋白质含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值间极显著负相关.同时依据RVA参数对参试品种进行了聚类分析.峰值粘度可作为衡量小麦淀粉特性的最重要指标,由于品种间淀粉品质差异大,因此品种选育过程中应同时注重蛋白质和淀粉品质.     

Grain and flour quality of wheat genotypes grown under heat stress

Heat stress during the grain-filling period is the main abiotic stress factor limiting grain yield and quality in wheat (Triticum aestivum L.). In this study, 64 wheat genotypes were exposed to heat stress during reproduction caused by delayed sowing in two growing seasons. Grain yield, 1000 grain weight (GW), grain hardness (GH), and grain-quality related traits were investigated. Heat stress caused a significant decrease in GW through reducing starch content (SC) and a non-compensating rise in protein content (PC), and thereby resulted in lower yield. In addition, significant increases in flour water absorption (WA), Zeleny sedimentation volume (ZT), ash content (AC), lipid content (LC), loaf volume (LV), wet gluten content (WG), dry gluten content (DG), gluten index (GI), and amylopectin content (APC) were found following heat stress. In contrast, decreases in grain moisture content (MC) and amylose content (AMC) induced by heat stress were observed. The heat-tolerant genotypes were superior in grain yield, GW, SC, AMC, and MC. While the sensitive genotypes contained higher PC, LV, GI and AMP. A group of wheat genotypes characterized with a higher yield, AMC, GW, and SC as well as lower PC, WA, GH, ZT, and LV; and was found to be the most heat tolerant by principal component analysis. Lighter weight and smaller grains produce a smaller starchy endosperm with lower quality (less amylose) and higher grain protein content in heat stress compared to normal conditions. Heat stress caused by delayed sowing improves some of the baking-quality related traits.     

春播小麦品质与生育进程和气候条件的关系

1998～2000年,用10个小麦品种在北京进行了3个年度的春播试验,以探讨生育进程和气候条件对品质的影响．结果表明,一些品质性状的品种间差异不显著,而年度间差异显著．播种．成熟天数和籽粒硬度呈极显著负相关．抽穗-成熟天数与籽粒湿面筋含量也呈极显著负相关．抽穗．成熟期间的昼夜温差与籽粒NIR蛋白含量呈显著负相关;总辐射量、昼夜温差与湿面筋含量呈极显著负相关,总日照与湿面筋含量呈极显著正相关;总辐射量、总日照、日均温、昼夜温差与沉降值呈显著负相关．在春播小麦优质栽培中,根据不同需要,既可使用生育期较短的品种,也可使用生育期较长的品种．种植生育期较长的品种时,可与间作、套种结合起来．     

小麦品种蛋白质品质性状稳定性研究

用陕西省关中小麦品种区域试验所选用的12个小麦品种（品系）在12个试点的数据资料。分析了品种,环境及品种与环境互作（CEI）对籽粒硬度,蛋白质含量,沉淀值及湿面筋含量的影响。结果表明：基因型效应对所有品质参数均有显著影响,基因型与环境互作对沉淀值影响较大,而对籽粒硬度,蛋白质含量与湿面筋含量影响较小,环境效应对湿面筋含量和好粒硬度影响较大,而对蛋白质含量与沉淀值影响较小,蛋白质品质参数的回归系数（b值）表明,基因型对不同环境的反应存在着显著差异。对于籽粒硬度,蛋白质含量与湿面筋含量回归偏差显著的品种很少,这表明线性回归模式占了基因型变异的绝大部分,一些品种的沉淀值显著偏离了回归,上述结果表明,要改善小麦品种的蛋白质品质,也应重视环境对小麦蛋白质品质的影响。     

不同氮肥基追比例对高温胁迫下小麦籽粒产量和品质的影响

选用强筋小麦品种济麦20、烟农19、藁麦8901做试验材料,设置不同氮肥基追比例和籽粒灌浆中后期高温胁迫处理,研究了不同氮肥基追比例对高温胁迫条件下小麦籽粒产量和品质的影响.研究结果表明,追氮比例由50%增加到70%,3个品种的千粒重、籽粒产量、粗蛋白含量、湿面筋含量、醇溶蛋白含量、谷蛋白含量、HMW-GS含量、LMW-GS含量、HMW-GS/LMW-GS比值显著提高.济麦20和烟农19的谷蛋白大聚合体含量、谷蛋白大聚合体体积加权平均粒径和表面积加权平均粒径因追氮比例提高而升高, 藁麦8901则无显著变化.济麦20和烟农19的面团形成时间、面团稳定时间因追氮比例提高而延长, 藁麦8901基本不受影响.追氮比例由50%增加到70%,3个品种的籽粒支链淀粉/直链淀粉比值显著降低,淀粉糊化高峰黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度和反弹值相应降低.总之,提高氮肥追施比例可在一定程度上缓解灌浆期高温胁迫对小麦粒重和蛋白质质量的不利影响,但对淀粉质量产生负面效应,且品种间存在差异.     

小麦Wx-B1基因酶切片段长度多态性及其与直链淀粉含量的关系

采用序列标志位点(sequence-tagged sites,STS)引物,对35个小麦品种的Wx-B1基因位点上的近第4个内含子区域的序列进行了扩增,用限制性内切酶BamHI切割.结果表明,扩增片段有的能被酶切,有的不能.酶切片段出现两种长度多态性,其长度与直链淀粉含量(AC)呈负相关.AC在约20%以上的小麦品种扩增的片段能够被BamHI切割,而在约20%以下的不能.以上结果表明,Wx-B1基因在扩增序列区域有多态性,这可以作为一种分子标记在育种中预测不同小麦品种的直链淀粉含量,以改良小麦品质.