小麦子粒铁、锌元素含量的研究进展

目前,铁、锌元素营养失衡已严重影响人类健康,而小麦作为人们的主要食物,其子粒中铁、锌元素含量普遍较低。因此,通过小麦育种策略提高铁、锌元素含量则被认为是最经济有效的手段,这也引起了国内外学者的广泛关注。本文概述了小麦子粒铁、锌元素含量的遗传差异、影响因素以及分子机理的研究现状,并展望了提高小麦子粒铁、锌元素含量的研究前景及途径。     

栽培模式对旱地小麦产量和籽粒养分含量的影响

通过田间试验,研究地膜覆盖、秸秆还田和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和籽粒养分含量的影响.结果表明:与传统模式相比,地膜覆盖并不总能提高旱地小麦产量,3年平均产量无显著变化,但籽粒磷吸收量却增加8.4%,磷含量平均提高13.0%;籽粒氮、硫和铁吸收量分别降低12.6%、15.0%和11.1%,含量分别降低12.1%、12.9%和10.1%,锌含量无显著变化.秸秆还田使小麦籽粒产量下降12.1%,籽粒氮、硫和铁吸收量分别降低22.5%、21.0%和19.8%,含量分别降低10.1%、9.4%和3.8%;磷吸收量降低9.8%,含量却增加5.0%,锌含量亦无显著变化.种植绿肥的小麦籽粒产量降低12.1%,籽粒氮和锌吸收量无显著变化,含量分别增加12.1%和12.6%,对磷、硫和铁含量无显著影响.可见,旱地条件下,不同栽培模式引起的籽粒产量增减与其养分吸收量变化不一致是养分含量变化的主要原因.在旱地小麦生产中,需注意地膜覆盖和秸秆还田的减产风险及对籽粒养分的不利影响,适当调控氮肥用量,保证小麦产量形成的养分需求,协调氮、硫、铁养分的吸收利用.种植绿肥能培肥土壤,提高籽粒氮和锌含量,但也应注意其减产问题.     

不同水分条件下氮素供应对小麦植株氮代谢及籽粒蛋白质积累的影响

土壤水分逆境是限制小麦籽粒品质形成的重要生态因子,明确土壤水分逆境下小麦籽粒品质形成的生理机制及调优技术途径,对于深化小麦品质生理生态研究和指导小麦调优栽培具有重要的理论意义和应用前景。在防雨池栽条件下,设置渍水、干旱和对照3个水分处理,每个水分处理下再设置120和240 kg.hm-2两个施氮水平,研究了花后渍水和干旱逆境下氮素对两个籽粒蛋白质含量不同的小麦品种植株氮代谢和籽粒蛋白质积累的影响。结果表明,与正常水分处理相比,花后干旱和渍水均降低旗叶硝酸还原酶活性、叶片总氮含量和游离氨基酸含量。干旱处理提高了茎鞘总氮与游离氨基酸含量以及籽粒蛋白质含量,而渍水处理则使其降低。水分逆境下增施氮肥提高旗叶硝酸还原酶活性、叶片与茎鞘总氮和游离氨基酸含量以及籽粒游离氨基酸和蛋白质含量。花后干旱和渍水均显著降低了小麦籽粒产量和蛋白质产量。增施氮肥提高适宜水分和水分亏缺条件下小麦籽粒产量,但不利于渍水下小麦产量的提高。这说明,花后渍水和干旱逆境下施用氮肥对小麦植株氮代谢和籽粒蛋白质积累有明显的调节效应。     

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。     

烯效唑干拌种对小麦氮素积累和运转及籽粒蛋白质品质的影响

通过田间试验,研究了不同烯效唑干拌种剂量对3个不同筋力小麦品种植株氮素积累、运转和籽粒蛋白质品质的影响,结果表明,基因型、环境及烯效唑处理对小麦品质的影响效应依次减小,且均达到了极显著水平,但三者的互作效应较小。烯效唑处理后提高了不同生态点下不同小麦品种籽粒蛋白质含量和产量,处理后的面筋含量和沉淀值增加,面团形成时间和稳定时间延长;干拌种增加了开花期各营养器官中的氮素含量和单株氮素积累量,花后氮素总转移量、总转移率及其对籽粒氮的贡献率极显著提高,且处理后旗叶中可溶性蛋白质含量在花后15 d内均显著高于对照;对籽粒中氮含量而言,烯效唑处理后提高了灌浆初期籽粒中的非蛋白氮含量,花后5—20 d内均高于对照,灌浆期间籽粒蛋白氮含量均高于对照,因而处理后的粗蛋白质含量变化动态特点为谷底高、回升快。研究认为,烯效唑处理如同基因、环境一样独立影响小麦籽粒品质,而烯效唑处理后提高了开花初期旗叶中的可溶性蛋白质含量和花前营养器官中氮素含量及花后氮素转运量,可能是其提高籽粒非蛋白氮含量、促进籽粒蛋白质含量增加和蛋白质质量提高的重要原因之一,烯效唑干拌种对小麦籽粒蛋白质品质的改善具有广适性。     

氮肥基追比与灌浆中期高温胁迫对小麦产量和品质的影响

以优质强筋小麦品种‘济麦20’为供试材料,研究了不同氮肥基追比（基肥：追肥为1：1、1：2、1：5）和灌浆中期高温胁迫对小麦籽粒产量和品质的影响.结果显示,灌浆中期高温胁迫处理能显著降低小麦千粒重、籽粒产量以及籽粒的淀粉含量、支链淀粉含量、支链淀粉/直链淀粉比例,峰值粘度、稀懈值、最终粘度也相应降低,而籽粒蛋白质含量相应提高,导致淀粉品质变劣而面团的流变学特性得以改善;在基追比例1：1的基础上增大拔节期氮素追施比例,能显著提高小麦常温和高温胁迫下籽粒产量,缓解高温胁迫对小麦千粒重和籽粒产量的不良影响,而对小麦籽粒面团流变学特性及面粉的粘度指标影响甚微.研究表明,适当提高拔节期氮肥追施比例可有效减缓灌浆中期高温胁迫对小麦产量的负面影响,但对小麦籽粒品质影响较小.     

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。     

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。     

遮光对小麦籽粒淀粉品质和花前贮存非结构碳水化合物转运的影响

以耐荫品种扬麦158和不耐荫品种扬麦11两个小麦品种为材料,研究了拔节至成熟期遮光对小麦籽粒产量、淀粉含量和淀粉糊化特性的影响,并分析了花前营养器官非结构碳水化合物转运及其与籽粒产量、淀粉含量和淀粉糊化特性的关系.结果表明：遮光条件下小麦花前营养器官中可溶性总糖转运量的下降是造成小麦籽粒产量降低的原因之一;小麦支链淀粉在遮光条件下显著降低而直链淀粉变化不明显,导致小麦籽粒总淀粉含量和支／直显著下降;遮光降低了两品种小麦籽粒淀粉峰值粘度;降低了不耐荫品种扬麦11的低谷粘度,提高了其糊化温度,但对耐荫品种扬麦158的低谷粘度和糊化温度无显著影响.     

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。