纬度变化对不同冬小麦品种蛋白质组分的影响

选用6个有代表性的冬小麦品种在河南省5个不同纬度试验点（32°—36°N）进行种植,研究纬度变化对冬小麦蛋白质组分含量的影响.结果表明：纬度变化对冬小麦清蛋白、麦谷蛋白含量和谷/醇比值有显著影响,而基因型差异对蛋白质组分的影响不显著.随着纬度的升高,清蛋白和醇溶蛋白含量呈降低趋势,而麦谷蛋白含量、谷/醇比值、蛋白质组分之和及小麦产量呈递增趋势.与其他试验点相比,信阳种植的6个小麦品种的清蛋白含量相对较高,驻马店和许昌的醇溶蛋白含量较高,而武陟和汤阴的麦谷蛋白含量较高.5月份平均气温、总日照时数和降雨量与小麦蛋白质组分地点间变化关系密切.因此,生产上选择适宜的小麦种植区,同时可在5月份采取改善光合作用、延长灌浆时间等栽培措施,以提高小麦籽粒品质.     

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。     

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.     

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。     

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.     

小麦籽粒蛋白质组分的生态变异及与植株氮转化的关系研究

小麦籽粒蛋白质和蛋白质组分含量决定了小麦面团流变学特性和加工品质、籽粒蛋白质组分的形成与植株氮素吸收利用密切相关,且蛋白质组分的合成有一定的顺序性。对不同生态区的小麦籽粒蛋白质组分合成进行了研究。结果表明,蛋白质及组分含量存在明显的基因型差异,徐州点蛋白质和谷蛋白含量显著大于南京点;花期氮素积累量和花后氮素转运量徐州点显著大于南京点,而花后氮同化量南京点显著大于徐州点;清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量与籽粒蛋白质含量呈显著正相关,与花后植株氮素转运量呈显著正相关。不同生态点小麦花后发育速率模式基本一致,但南京点发育进程迟于徐州点;在籽粒形成期和灌浆后期,南京点的发育速率较快,降低了清蛋白和谷蛋白的合成,导致南京点籽粒蛋白质含量降低。     

两种冠温型冬小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态

 于2001～2003年对河南省主要推广的3个冬小麦 (Triticum aestivum)品种冠温特征、籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态进行了研究。结果表明：‘豫麦50’在灌浆后期冠层温度明显降低,表现为冷尾型,而‘豫麦34’、‘豫麦70’冠层温度有上升的趋势,表现为暖尾型 ,在灌浆末期冷尾型与暖尾型小麦冠层温度相差超过2.5 ℃。不同冠温小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态表现出差异：暖尾型小麦清蛋白、球蛋白积累量在灌浆后期显著高于冷尾型品种,最终醇溶蛋白积累量品种间差异不显著,麦谷蛋白积累量在花后15 d以前差异不显著,但开花 20 d后暖尾型小麦麦谷蛋白积累量增大,与冷尾型小麦差异达到1%显著水平,最终麦谷蛋白与总蛋白质含量比例亦表现出同样的趋势,麦谷蛋白含量与灌浆中、后期冠层温度和整个灌浆期平均冠层温度均达到显著正相关,相关系数分别为0.7781、0.865、0.968 7;不同冠温型 小麦淀粉组分积累量与直/支差异不大,但淀粉糊化特性表现出明显的差异,除稀懈值外, 暖尾型小麦与冷尾型小麦峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、糊化时间、糊化温度和反弹值差异分别达到1%显著水平。     

灌水时期和灌水量对小麦氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质品质的影响

以高产强筋小麦品种'济麦20'为试验材料,在防雨池栽条件下研究了灌水时期和灌水量对小麦氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质品质的影响.结果表明,随灌水时期增多和总灌水量增加,小麦开花后旗叶硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性显著增高,旗叶蛋白质水解酶内肽酶(EP)、氨肽酶(AP)、羧肽酶(CP)活性降低;小麦籽粒清蛋白和球蛋白含量增加,而籽粒谷蛋白和醇溶蛋白含量、成熟期籽粒谷醇/清球比值(谷蛋白+醇溶蛋白含量/清蛋白+球蛋白含量)降低;面粉沉降值和面团稳定时间显著降低,籽粒产量显著增加.研究发现,在本试验条件下,小麦全生育期灌水3次处理(底墒水+拔节水+开花水)在灌浆前中期旗叶NR和GS活性、灌浆中后期旗叶EP、CP、AP 活性均较高,且成熟期籽粒蛋白质含量、谷醇/清球比值、面团稳定时间、籽粒产量亦较高,是获得小麦高产优质的最佳灌水处理.     

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。     

谷氨酰胺供应水平对离体培养小麦穗籽粒淀粉和蛋白质及其组分含量的影响

选用籽粒蛋白质含量不同的小麦(Triticum aestivum)品种,运用离体穗培养技术,研究了谷氨酰胺供应水平对小麦穗籽粒重、淀粉和蛋白质及其组分积累的影响.实验结果表明,随着培养基中谷氨酰胺供应水平的提高,粒重、籽粒淀粉和蛋白质积累量均呈单峰曲线,在6 g·L-1谷氨酰胺水平时达到最大值;籽粒氨基酸和蛋白质含量随谷氨酰胺浓度的提高呈上升趋势,而淀粉含量呈下降趋势.籽粒清蛋白和球蛋白含量的变化与总蛋白质含量变化趋势一致,而醇溶蛋白和麦谷蛋白含量在2～6 g·L-1谷氨酰胺浓度范围内呈上升趋势,此后则无明显变化.     

土壤紧实度变化对小麦籽粒产量和品质的影响

以济南17(强筋品种)、烟农15(中筋品种)、鲁麦22(弱筋品种)为供试品种,设置人为碾压和不碾压2种处理,研究了土壤紧实度(以土壤容重表示)变化对不同类型小麦品种的籽粒产量和加工品质的影响。结果表明,随着土壤紧实度提高,3个品种的分蘖成穗率均显著降低,从而导致单位面积穗数和籽粒产量降低。3个品种相比较分蘖成穗率低的鲁麦22籽粒产量降幅最大。相关品质指标测定结果显示,提高土壤紧实度,对3个品种的蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值和吸水率均无显著影响,但济南17的面筋指数明显降低,面团断裂时间和面团稳定时间显著缩短,单位重量面粉烘焙所得的面包体积变小,而烟农15和鲁麦22受影响较小。其原因可能与土壤紧实度提高条件下济南17籽粒中谷蛋白／醇溶蛋白比例和谷蛋白大聚体含量降低有关。将济南17面团流变学特性年际间变化幅度与紧实度变化的处理效应相比较发现,土壤紧实度是影响强筋小麦品种品质性状稳定性的重要因素之一。     

Development of genetically modified wheat to assess its dough functional properties

End-use functionality of bread wheat depends mainly on the protein content, the presence of particular subunits of high and low molecular weight glutenin, the ratio of high molecular weight to low molecular weight glutenin subunits, and the ratio of glutenin to gliadin. The exact contribution of each of these factors to end-use functionality is still largely unknown. Transgenic plants can allow these factors to be studied within a particular background thus contributing to our understanding of end-use functionality. Two Canadian wheat lines, one of them containing high molecular weight glutenin subunits (HMW-GS) coded by all three Glu-1 loci and one line null at all three loci were assessed for dough rheological properties and bread and tortilla-making properties. Protein composition of the flours were characterized by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, size exclusion high performance liquid chromatography, and sedimentation test. Proteins in the samples were fractionated and the proportions of monomeric proteins, soluble glutenin, and insoluble glutenin were quantified. Functionality of the flours were characterized by small-scale methods such as the 2 g mixograph, 10 g farinograph, and micro-extension testing. End-use quality was evaluated by small-scale bread and tortilla production. Mixograph development time and mixograph peak height were much higher for the lines containing HMW-GS. The lines null for HMW-GS showed no resistance to extension. Lines null for HMW-GS produced 'brick'-like bread. Tortilla prepared from the null lines had poor rollability and lower puncture force. The results showed very strong dependencies of quality on the presence of HMW-GS.     

花后灌水次数对强筋小麦籽粒产量和品质的影响

在防雨池栽培条件下,以2个优质强筋小麦品种（济麦20和藁城8901）为试验材料,研究了花后不同水分供应状况对籽粒产量、籽粒品质（粉质仪参数和面包体积）及其蛋白质组分的影响.结果表明：2个品种的籽粒产量、面粉的面团形成时间、面团稳定时间和制成面包体积均随花后灌水次数的增加呈先升高后降低的趋势;其中,花后灌1水（花后7 d）时藁城8901的籽粒产量最高,花后灌2水（花后7 d+花后14 d）时济麦20的籽粒产量最高;2个品种面粉的面团形成时间、面团稳定时间和制成面包体积均以花后灌1水时最优.单体蛋白含量、不溶性谷蛋白含量、谷蛋白总含量、蛋白质含量以及湿面筋含量也呈现类似的变化趋势.逐步回归分析表明,花后不同水分供应状况下,不溶性谷蛋白含量是影响面团稳定时间的关键因素,谷蛋白总含量与面包体积的变化密切相关.因此,为了保持优质强筋小麦品质的稳定性,水分管理应以改善籽粒蛋白质特别是谷蛋白组分的构成为目标.     

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.     

Quantitative proteome analysis of wheat gluten as influenced by N and S nutrition

To increase grain quality, optimal nutrient management is desirable. Recently, atmospheric S emissions from industry have decreased leading to reduced grain quality. Fertilization of N primarily affects protein concentration and biomass production while S fertilization affects the fine tuning of storage protein composition. Additionally, high N supply increases the N/S ratio to the extent that the grains could be classified as S-deficient. Although total protein amounts were not changed by the fertilizer treatments, the amounts of individual gluten proteins were altered. High resolution proteomic analysis of S-containing gluten protein fractions demonstrates that under high N supply, low or high S fertilization significantly changed 41 and 66 of the gliadin and the glutenin proteins. In particular, this change may lead to different dough and baking quality. In conclusion, a high N fertilization induces S deficiency together with a change in gluten proteins and a loss of nutritional quality of grains.     

Extracellular production of lipoxygenase from <Emphasis Type="Italic">Anabaena</Emphasis> sp. PCC 7120 in <Emphasis Type="Italic">Bacillus subtilis</Emphasis> and its effect on wheat protein

In this study, the lipoxygenase (ana-LOX) gene from Anabaena sp. PCC 7120 was successful expressed and secreted in Bacillus subtilis. Under the control of the P43 promoter, with a signal peptide from the B. subtilis 168 nprB gene, and facilitated by the molecular chaperone PrsA, the production of the recombinant ana-LOX (ana-rLOX) reached 76 U/mL (171.9 μg/ml) in the supernatant. The purified ana-rLOX was investigated for its effect on dough protein. Ana-rLOX treatment decreased free sulfhydryl groups, increased glutenin macropolymer content, promoted the formation of covalent bonds between gluten protein, and affected protein crosslinking. The results indicated that large aggregates involving gliadin and glutenin were formed. The glutenin macropolymer played a role in the formation of the dough network structure through the exchange of thiol disulfide bonds and the formation of hydrogen or hydrophobic bonds with other proteins.