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《山东农业大学》 2011年
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芸薹素(BR)和赤霉素(GA)对小麦籽粒淀粉积累、粒度分布及加工特性的影响

于安玲  
【摘要】:小麦籽粒中淀粉含量、直支链淀粉比例影响了其加工品质,不同小穗位、粒位的差异影响了小麦的高产和品质均一性。本研究选用花粒发育差异性大的四个小麦品种作为试验材料,于开花当天、花后5 d、花后10 d分别三次喷施BR和GA溶液,对不同小穗位、粒位籽粒同化物分配、直、支链淀粉含量、淀粉粒度分布特征、以及面粉加工品质等项目进行分析,探讨BR和GA对小麦粒重和品质的影响机理,以期为优质高产栽培提供理论依据和技术途径。主要研究结果如下。 1 BR和GA对小麦不同穗位和粒位籽粒重的调控 通过对WM8、4072、LM21和YN15四个品种不同小穗位小穗粒重和不同粒位粒重的系统分析表明,不同品种小麦均显示近中优势,中部小穗粒重最高,下部次之,顶部最低;对下部小穗1、2粒位,下部小穗3、4粒位,中部小穗1、2粒位,中部小穗3、4粒位和上部小穗1、2粒位籽粒进行比较,中部小穗1、2粒位可以代表最强势粒位,上部小穗粒位可以代表最弱势粒位。喷施BR和GA对不同品种调控效应不同,多穗品种主要通过提高穗粒数,大穗品种主要通过提高粒重和穗粒数,从而提高穗粒重;对不同小穗位和不同粒位影响也不一致,对弱势小穗位的调控效应大于强势小穗位,对弱势粒位的调控效应大于强势粒位。对调控的响应存在基因型差异,BR与GA相比,BR的调控效应大于GA。 2 BR和GA对小麦不同小穗位和粒位籽粒淀粉粒度分布特征的调控 成熟期小麦籽粒含有2种类型的淀粉粒,粒径≥10μm的A型大淀粉粒,粒径10μm的B型小淀粉粒。本试验中,淀粉粒的粒径在0.34~43μm之间变化,各品种的淀粉粒分布趋势类似,小麦淀粉粒的体积百分数分布表现为双峰曲线;小麦淀粉粒的表面积百分数分布表现为双峰或三峰曲线,B型淀粉粒的表面积占总数的85%以上;小麦淀粉粒的数目百分数分布表现为单峰分布,其中B型淀粉粒数目占总数的99.9%。 小麦不同粒位籽粒淀粉粒度结果分析表明,小麦不同粒位之间的体积、表面积分布均存在显著差异,强势粒位具有较高的B型淀粉粒体积、表面积百分数,A型淀粉粒体积、表面积百分数则相对低于弱势位,弱势粒位则相反。多穗品种之间的差异大于大穗。对淀粉粒数目而言,不同粒径范围的B型淀粉粒存在显著差异,总A和B型淀粉粒数目之间差异不显著。 研究表明,BR和GA均可以有效调控小麦的淀粉粒体积和表面积分布,其调控效应存在基因型差异。BR和GA可以有效调控0.6μm和0.6~10μm之间的B型淀粉粒数目分布,但都不能改变≥10μm的A型淀粉粒数目百分数。喷施BR和GA可以有效调控不同粒位籽粒中10μm的小淀粉粒数目百分数,对A和B型淀粉粒数目影响不显著;可以有效调控不同粒位籽粒表面积和体积分布,总体趋势是可以降低强势粒位籽粒10μm的小淀粉粒表面积和体积百分数,显著提高弱势粒位B型淀粉粒表面积和体积百分数,相对提高强势粒位籽粒A型淀粉粒表面积和体积百分数,降低弱势粒位A型淀粉粒表面积和体积百分数。缩小了不同粒位之间的差异,有利于均质调控。BR和GA的调控效应存在基因型差异。 3 BR和GA对小麦不同穗位、粒位籽粒淀粉积累和糖含量的调控 试验表明,不同粒位籽粒中直链淀粉、支链淀粉和总淀粉的积累变化存在显著差异。不同穗型品种均表现出共同的趋势,强势粒位籽粒灌浆前期直链淀粉、支链淀粉和总淀粉积累比弱势粒位快,后期比弱势粒位慢。成熟期强、弱势粒位相比,弱势粒位有较高的直链淀粉和总淀粉含量。不同粒位蔗糖和总糖含量变化趋势基本一致,都是前期高,成熟期最低。不同粒位之间,弱势粒位蔗糖和总糖含量均高于强势粒位。在淀粉快速合成阶段,蔗糖和可溶性总糖迅速下降,表明这个时期淀粉的转化、合成能力强,强势粒位淀粉的合成能力比弱势粒位强。 BR和GA对不同品种小麦淀粉积累的调控效应不同,对灌浆前期各品种直链淀粉和支链淀粉含量影响不显著,后期含量有所增加,GA显著提高了LM21和4072籽粒中直链淀粉含量,BR和GA均能显著提高后期LM21和4072籽粒中支链淀粉含量,对WM8和YN15影响不显著。BR和GA对总淀粉的影响与直、支链淀粉的影响结果一致,不同品种之间存在差异。 BR和GA对小麦蔗糖和总糖含量的影响,不同粒位之间存在显著差异,品种之间存在差异。各品种均表现为弱势粒位蔗糖和总糖含量高于强势粒位,大穗品种粒位之间的差异大于多穗品种。处理与对照之间的差异主要在花后5-10 d和15-30 d,在10-15 d淀粉快速合成阶段差异均不显著。BR处理后有降低蔗糖和总糖含量的趋势,GA有提高的趋势。 4 BR和GA对小麦灌浆期旗叶、茎、鞘中糖的调控 本试验表明,灌浆期喷施BR和GA可以有效提高旗叶中叶绿素含量,特别是提高了灌浆中后期旗叶中叶绿素含量,从而提高叶片的光合能力,延缓衰老;BR和GA对茎、叶、鞘中蔗糖和总糖含量的调控效应存在基因型差异,总体来说GA有降低茎、叶、鞘中蔗糖和总糖含量的趋势,显著降低了WM8、YN15和4072快速灌浆期茎、叶、鞘中蔗糖和总糖含量,对LM21影响较小;BR有提高茎、叶、鞘中蔗糖和总糖含量的趋势,特别是对茎、鞘中提高作用较大。 茎、旗叶和鞘中蔗糖、总糖含量与小麦籽粒中淀粉积累速率相关性分析表明,淀粉的积累速率与茎、叶、鞘中蔗糖和总糖含量均呈正相关。与旗叶中蔗糖和总糖含量的相关性最小,与鞘相关性达到显著水平,与茎均达到极显著水平。蔗糖和总糖相比,与总糖含量的相关性大于蔗糖。 5 BR和GA对小麦加工品质的影响 BR和GA可以提高小麦籽粒中支链淀粉和总淀粉含量,降低籽粒中直链淀粉含量,提高支/直比,对大穗品种WM8和4072的影响明显大于多穗品种LM21和YN15。可显著提高4072籽粒中蛋白质含量,BR对支/直比的影响小于GA。总体来说BR对淀粉含量的影响大于GA对淀粉含量的影响。 BR和GA可以有效调控小麦糊化参数和粉质仪参数。BR对RVA参数的影响大于GA对RVA参数的影响,GA对粉质参数的影响大于BR。相关性分析表明,出粉率与支链淀粉和淀粉含量呈极显著正相关;吸水率与支/直比和蛋白质含量呈极显著正相关,与直连淀粉含量呈极显著负相关;悕懈值与直链淀粉含量呈极显著负相关,与蛋白质含量呈显著正相关;低谷黏度、峰值黏度、反弹值和最终黏度与蛋白质和支链淀粉含量呈显著负相关,与直链淀粉含量呈正相关。 本研究表明,小麦不同小穗位粒重中部小穗最高,下部次之,顶部最低。不同粒位粒重是中部小穗1、2位籽粒最重,可代表最强势粒位,上部1、2位粒重最低,可代表最弱势粒位。喷施BR和GA可以有效提高小麦小穗粒重,对小麦弱势粒位的调控效应大于强势粒位;小麦不同粒位之间的淀粉粒体积、表面积分布均存在显著差异,强势粒位具有较高的B(10μm)型小淀粉粒体积、表面积百分数,弱势粒位则相反。喷施BR和GA可以有效调控不同粒位籽粒淀粉表面积和体积分布,显著提高弱势粒位B型淀粉粒表面积和体积百分数,缩小了不同粒位之间的差异,有利于籽粒均质调控;小麦强、弱势粒位相比,弱势粒位有较高的直链淀粉和总淀粉含量。喷施BR和GA可以有效调控小麦直/支链淀粉比例,有提高弱势粒位支链淀粉含量的趋势;喷施BR和GA还可有效调控小麦籽粒面粉糊化参数和粉质仪参数,从而改善小麦品质。本研究对小麦育种和高产优质栽培具有理论和实践价值。
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