花后盐与渍水逆境对小麦籽粒产量及蛋白质和淀粉积累的影响

采用盆栽试验,研究了花后渍水、盐胁迫和盐渍处理对2个小麦品种（扬麦12和淮麦17）籽粒产量及蛋白质和淀粉积累与组分的影响.结果表明：与对照相比,花后渍水、盐胁迫和盐渍处理显著降低了小麦花前贮藏氮素（花前贮藏干物质）转运量和花后同化氮素（花后同化物）输入籽粒量,从而导致小麦籽粒产量、蛋白质和淀粉产量显著降低,其中盐胁迫和盐渍处理表现更为明显.与对照和渍水处理相比,盐胁迫和盐渍处理显著降低了小麦籽粒蛋白质积累量及谷/醇蛋白比,显著提高了蛋白质组分含量;同时降低了小麦籽粒淀粉积累量、淀粉组分含量及直/支链淀粉比;盐胁迫处理对扬麦12的影响较盐渍处理明显,而盐渍处理对淮麦17的影响较盐胁迫处理明显.渍水条件下小麦籽粒蛋白质和淀粉积累量均下降,除淮麦17谷蛋白和清蛋白含量有所提高外,淮麦17其他蛋白组分含量和扬麦12各蛋白组分含量均下降.     

灌浆期高温和水分逆境对冬小麦籽粒蛋白质和淀粉含量的影响

灌浆期高温和水分逆境是影响小麦籽粒产量和品质的关键气候因子。以扬麦9号、徐州26和豫麦34三个小麦品种为材料,利用人工气候室模拟灌浆期高温和水分胁迫环境,研究了花后高温及温度和水分互作对小麦籽粒蛋白质和淀粉形成的影响。结果表明,高温显著提高了小麦籽粒蛋白质含量及清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量,但降低了谷蛋白含量,导致麦谷蛋白／醇溶蛋白比值降低。高温显著降低了籽粒总淀粉和支链淀粉含量及支／直比。籽粒蛋白质和淀粉及其组分形成所需的适宜昼夜温差随小麦品质类型而异,但温度水平对籽粒蛋白质和淀粉的影响较温差大。在高温和水分逆境下,温度对籽粒蛋白质和淀粉含量的影响较水分逆境大,且存在显著的互作效应。小麦籽粒蛋白质含量均表现为干旱〉对照〉渍水,以高温干旱最高,适温渍水最低;淀粉含量为对照〉干旱〉渍水,以适温对照最高,而高温渍水最低。高温和水分逆境显著提高了籽粒醇溶蛋白含量而降低了谷蛋白含量及支链淀粉含量,使蛋白质谷／醇比和淀粉支／直比降低,以高温渍水对籽粒蛋白质和淀粉组分的影响最为显著。不同品种之间,高蛋白小麦籽粒蛋白质和组分的形成受高温和水分逆境的影响更大,而低蛋白品种籽粒淀粉形成显著受温度和水分逆境的调节。分析表明,在高温和水分逆境下籽粒蛋白质含量与清蛋白和醇溶蛋白显著正相关,籽粒淀粉含量与谷蛋白、支链淀粉含量及支／直比显著正相关。     

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。     

不同pH模拟酸雨对冬小麦籽粒营养品质的影响

在大田试验条件下研究了不同pH模拟酸雨对冬小麦籽粒氨基酸、蛋白质、可溶性糖、还原糖、淀粉以及总酸度的胁迫效应,以期为防治我国农作物的酸雨灾害提供基础理论依据。结果表明,pH≤4.5酸雨处理会抑制总游离氨基酸的合成,且酸度越强,抑制越明显。蛋白质(可溶性蛋白质、总蛋白)含量随着酸雨酸度的增强逐步下降,且在极酸性条件下降低较明显。pH≤4.5酸雨处理对可溶性糖的合成会有较强的抑制作用。pH≤2.5时还原糖的合成明显受抑。随着酸雨酸度的增强,总酸度和酸糖比均表现出先增加后下降的变化趋势,且在pH=3.5处达到最大值。pH≤3.5酸雨处理显著抑制淀粉的合成,且对支链淀粉的影响较明显,致使淀粉支/直比下降。     

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.     

花后外源碳氮供应对小麦加工品质的影响

为研究小麦花后外源碳、氮供应对籽粒建成及加工品质的影响,以不同类型春小麦品种"克旱19"和"龙麦33"为材料,在小麦抽穗期分别用2%尿素、5%蔗糖和清水进行叶面喷施,籽粒收获后测定蛋白质组分和支、直链淀粉含量,以及面粉的面筋含量和面团拉伸特性,分析蛋白质品质与淀粉积累,及其与面团加工特性的相互关系。结果表明:蔗糖处理下,2品种的支、直链淀粉平均增加了4.3%和5.5%,而尿素处理的支、直链淀粉含量增加了5.3%和8.6%;蔗糖处理下,"克旱19"和"龙麦33"的清蛋白含量分别较对照增加了14.7%和25.3%,醇溶蛋白含量增加了10.2%和8.1%;而尿素处理的谷蛋白含量显著增加了5.0%和7.3%,醇溶蛋白含量增加了16.0%和10.9%;尿素处理显著降低了不溶蛋白含量,"克旱19"和"龙麦33"分别降低了26.3%和44.5%;尿素处理增加了小麦面筋蛋白组成,从而显著提高了面筋含量,增加了面团抗延阻力和拉伸曲线面积;蔗糖处理主要提高了籽粒清蛋白含量,促进淀粉形成。     

灌浆期不同阶段遮光对小麦籽粒蛋白质组分含量和加工品质的影响

选用强筋小麦济麦20、中筋小麦泰山23和弱筋小麦宁麦9号3个小麦品种,设置了灌浆期不同阶段遮光处理:开花后不遮光(S0)、0～11 d遮光(S1)、12 ～23 d遮光(S2)、24～35 d遮光(S3),研究了其对不同小麦品种籽粒蛋白质组分含量和加工品质的影响.结果表明:3个小麦品种的籽粒清蛋白+球蛋白含量遮光处理间无显著差异;遮光均显著提高了济麦20和泰山23的高分子量谷蛋白亚基、低分子量谷蛋白亚基、谷蛋白、醇溶蛋白和总蛋白含量,其中灌浆中期遮光(S2)处理提高幅度高于其他处理;灌浆中期(S2)和后期(S3)遮光处理显著提高了宁麦9号各蛋白质组分含量.遮光显著降低了小麦籽粒产量,提高了籽粒面团形成时间、面团稳定时间和沉降值,其中灌浆中期遮光处理更为显著,表明籽粒品质的形成与灌浆中期的光照条件更为密切.总体上灌浆期遮光对3个小麦品种籽粒产量、蛋白质组分含量及加工品质指标的调节幅度为济麦20＞泰山23＞宁麦9号.     

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。     

模拟酸雨对毛竹叶片抗氧化酶活性及释放绿叶挥发物的影响

为了探讨酸雨胁迫与毛竹(Phyllostachys pubescens)绿叶挥发物(green leaf volatiles, GLVs)释放规律以及抗氧化酶活性的关系, 通过盆栽试验, 采用不同pH值(5.6、4.0、2.5)的模拟酸雨对毛竹三年生实生苗进行处理, 研究酸雨对毛竹叶片可溶性蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性的影响, 并采用热脱附/气相色谱/质谱联用技术对毛竹释放的GLVs成分和含量进行分析。结果表明: 酸雨胁迫下毛竹叶片MDA含量明显增加, pH 2.5模拟酸雨胁迫处理45天毛竹叶片MDA含量与对照相比增加了43.0% (p < 0.01); pH 4.0处理MDA含量增加缓慢, 处理75天时MDA含量比对照增加了0.36倍(p < 0.01)。pH 4.0和pH 2.5模拟酸雨胁迫处理45天时, 毛竹叶片可溶性蛋白质含量极显著增加, 与对照相比分别增加了32.0%和65.0% (p < 0.01)。在酸雨胁迫下, 毛竹叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的响应时间存在一定差异, 表现为互相协调, pH 2.5模拟酸雨胁迫处理SOD活性和POD活性分别在45天和60天时达到最大值, 分别为对照的1.67倍和1.31倍(p < 0.01), 随后降低。pH 4.0和pH 2.5模拟酸雨胁迫处理, 毛竹叶片GLVs含量比对照分别增加26.4%和132.9% (p < 0.01), 新增GLVs为 (E)-2-辛烯醛、2-乙基己醛、(E)-2-己烯醛和(E)-2-壬烯醛。研究表明: 酸雨胁迫条件下, 毛竹可以通过调节保护酶活性、可溶性蛋白质含量和释放GLVs来提高适应环境的能力。     

花后盐与渍水逆境对小麦植株钾钠吸收和籽粒淀粉积累的影响

以扬麦12和淮麦17为材料,研究花后渍水、盐胁迫及盐渍逆境条件对离子平衡、小麦籽粒淀粉及营养器官碳氮代谢的影响。结果表明,盐胁迫和盐渍处理下,小麦叶片和茎鞘Na+含量快速上升,K+含量相对下降,K+/Na+比快速下降,导致离子平衡失调和Na+离子毒害;花后渍水、盐胁迫及盐渍处理降低了籽粒总糖、蔗糖、游离氨基酸含量及花前营养器官可溶性总糖转运量和转运率,从而抑制籽粒灌浆,导致籽粒干物质积累下降,淀粉含量降低,尤以盐胁迫和盐渍处理更为严重;盐胁迫和盐渍处理对淮麦17的抑制作用大于扬麦12,其中盐胁迫和盐渍处理导致成熟期淮麦17籽粒重分别下降60.3%和61.1%,而扬麦12下降46.6%和43.7%;此外,盐胁迫对扬麦12影响大于盐渍处理,而盐渍处理对淮麦17影响大于盐胁迫处理。     

Waterlogging and simulated acid rain after anthesis deteriorate starch quality in wheat grain

The synthesis and accumulation of starch is greatly affected by environmental stress. Wheat grown in the downstream area of the Yangtze River is easily subjected to stress of waterlogging and acid rain. In order to probe the effect of waterlogging and acid rain on yield and starch characteristic, we used winter wheat cultivars of Yangmai 16 (more resistant) and Wennong 17 (relatively sensitive) to sole stress of acid rain or waterlogging and to their combinations during grain filling. The responses of grain yield, the physiochemical properties and morphology of starch granules in endosperm to the stresses were investigated. Compared with CT (control), grain yield in Wennong 17 were significantly decreased by both pH 4.0 acid rain and pH 2.5 acid rain, while in Yangmai 16 only by pH 2.5 acid rain. Waterlogging combined with acid rain significantly reduced grain weight and grain yield in both wheat cultivars. Acid rain, waterlogging and their combination depressed activities of ADP glucose pyrophosphorylase and soluble starch synthase (SSS) in grains of both cultivars. Acid rain and waterlogging damaged endosperm cell structure and caused abnormal starch granules. Starch granules at maturity became fragile and failed to keep in shape and some granules were even totally submerged in the protein matrix and other tissue under acid rain and waterlogging. Content of amylopectin and amylopectin/amylose ratio was also decreased, while content of amylose was increased under acid rain and waterlogging. As a result, swelling power and most viscosity parameters decreased, while the pasting temperature increased in both cultivars due to stresses. In sum, acid rain and waterlogging and their combination damaged cell structure and depressed synthesis of amylopectin, and led to the formation of abnormal fragile starch granules, and finally reduced grain weight and then yield, and deteriorated starch quality.     

不同酸度酸雨对小麦花后氮硫代谢和籽粒蛋白组分的影响

酸雨是中国重要的环境问题,为研究酸雨对小麦籽粒品质的可能影响,以小麦品种扬麦15和汶农17为材料开展盆栽试验,研究了不同酸度(pH2.5、p H4.0和p H5.6)酸雨对小麦花后氮硫代谢关键酶活性和籽粒蛋白质含量及组分的影响。结果显示:酸雨处理抑制叶片硝酸还原酶(NR)活性,提高了扬麦15整个灌浆期及汶农17灌浆中后期叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性,促进了叶片蛋白的降解,降低了叶片可溶性蛋白含量。不同酸度酸雨提高了成熟期籽粒中蛋白质含量,酸度越强,增加幅度越大,籽粒中各蛋白组分含量和大部分氨基酸含量也有明显提高。酸雨提高了扬麦15叶片丝氨酸乙酰转移酶(SAT)和O-乙酰丝氨酸硫裂解酶(OAS-TL)活性,但对汶农17硫代谢关键酶活性影响较小,酸雨处理还提高了籽粒中二硫键和含硫氨基酸含量。可见酸雨对小麦氮硫代谢有不同程度影响,进而影响了小麦籽粒蛋白质含量和组成,酸度越强影响越大,但不同品种对酸雨响应有一定差异。     

Genetic control of amylose content in wheat endosperm starch and differential effects of three Wx genes

The endosperm starch of the wheat grain is composed of amylose and amylopectin. Genetic manipulation of the ratio of amylose to amylopectin or the amylose content could bring about improved texture and quality of wheat flour. The chromosomal locations of genes affecting amylose content were investigated using a monosomic series of Chinese Spring (CS) and a set of Cheyenne (CNN) chromosome substitution lines in the CS genetic background. Trials over three seasons revealed that a decrease in amylose content occurred in monosomic 4A and an increase in monosomic 7B. Allelic variation between CS and CNN was suggested for the genes on chromosomes 4A and 7B. To examine the effects of three Waxy (Wx) genes which encode a granule-bound starch synthase (Wx protein), the Wx proteins from CS monosomics of interest were analyzed using SDS-PAGE. The amount of the Wx protein coded by the Wx-B1 gene on chromosome arm 4AL was reduced in monosomic 4A, and thus accounted for its decreased amylose content. The amounts of two other Wx proteins coded by the Wx-A1 and Wx-D1 genes on chromosome arms 7AS and 7DS, respectively, showed low levels of protein in the monosomics but no effect on amylose content. The effect of chromosome 7B on the level of amylose suggested the presence of a regulator gene which suppresses the activities of the Wx genes.     

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。     

强筋与弱筋小麦籽粒蛋白质组分与加工品质对灌浆期弱光的响应

选用强筋小麦品种济麦20和弱筋小麦品种山农1391,在大田试验条件下,分别于籽粒灌浆前期(花后6—9 d)、中期(花后16—19 d)和后期(花后26—29 d)对小麦进行弱光照处理,研究了籽粒产量、蛋白质组分及加工品质的变化。灌浆期弱光显著降低小麦籽粒产量,灌浆中期对济麦20和灌浆后期对山农1391的产量降幅最大。弱光处理后,籽粒氮素积累量及氮素收获指数减少。但弱光使籽粒蛋白质含量显著升高,其中灌浆中期弱光升幅最大,原因可能是由于其粒重降低造成的。弱光对可溶性谷蛋白无显著影响,但增加不溶性谷蛋白含量,使谷蛋白聚合指数显著升高,面团形成时间和稳定时间亦升高,籽粒灌浆中、后期弱光对上述指标的影响较前期大。灌浆期短暂的弱光照对改善强筋小麦粉质仪参数有利,但使弱筋小麦变劣;并均伴随籽粒产量的显著降低这一不利影响。     

氮、硫肥与灌浆后期高温胁迫对小麦籽粒产量和品质的影响

灌浆期高温胁迫通常导致小麦籽粒产量降低、品质变差.为了探索有效缓解高温胁迫不利影响的有效措施,在大田条件下,以济麦20为试验材料,运用后期高温棚增温的方法,研究了氮、硫肥与灌浆后期高温对小麦籽粒产量和品质的影响.结果表明:高温处理后小麦千粒质量、籽粒产量显著降低(19.7%～28.3%),蛋白质含量升高,蛋白质组分中不溶性谷蛋白含量下降,可溶性谷蛋白含量上升,面团形成时间和稳定时间缩短;氮肥追施比例由50%增加到70%,非高温处理的籽粒产量无显著变化,不溶性谷蛋白质含量和谷蛋白聚合指数(不溶性谷蛋白含量/可溶性谷蛋白含量)升高,面团形成时间和稳定时间延长;高温处理的千粒质量和籽粒产量因氮肥追施比例提高而提高(2.07%～3.58%),面团形成时间和稳定时间缩短;不论高温处理还是非高温处理,与追施硫肥相比,硫肥基施提高籽粒产量、谷蛋白聚合指数,延长面团形成时间和稳定时间;为了有效缓解灌浆后期高温对小麦籽粒产量和品质的不利影响,硫肥基施、氮肥施用基追比50%:50%是较为适宜的施肥模式.     

47份外引小麦种质资源Waxy和HMW-GS分子检测与品质性状分析

为有效利用外引小麦种质资源,本研究对收集的47份外引小麦种质材料进行Waxy和HMW-GS等位基因的分子检测,并分析了其直链淀粉、支链淀粉、湿面筋等品质参数。结果表明,在Wx-A1位点存在3种类型:Wx-A1a、Wx-A1g和WxA1b,39份材料(82.98%)为Wx-A1a类型;Wx-B1位点3种类型:Wx-B1a、Wx-B1e和Wx-B1b,37份材料(78.72%)为Wx-B1a类型;Wx-D1位点2种类型:Wx-D1a和Wx-D1b,46份材料具有Wx-D1a类型;共鉴定出8种Wx-1位点等位基因组合,31份材料(65.96%)为Wx-A1a/B1a/D1a。在Glu-A1位点,含有等位基因Ax2^*、Null和Ax1类型的材料分别为18份、18份和11份;在Glu-D1位点,含有等位基因Dx2和Dx5类型的材料分别为23份(48.94%)和21份(44.68%),含有等位基因Dy12和Dy10类型的材料分别为22份(46.81%)和20份(42.55%),具有Dy10+Dy12类型材料2份;共鉴定出19种Glu-A1/D1等位基因组合,7份材料含有Null/Dx5+Dy12。含有Wx-A1a/B1a/D1a材料的直链淀粉含量相对较高,支链淀粉含量相对较低;含有优质等位基因Ax1或Ax2^*兼Dx5+Dy10材料的湿面筋含量相对较高。总体上这些外引种质资源Waxy和HMW-GS等位基因类型丰富,可为种质资源合理利用和现代普通小麦品质改良提供参考依据。