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《山东农业大学》 2005年
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氮素水平对专用小麦产量、品质的影响及其生理基础

蔡瑞国  
【摘要】：本研究于2003～2004 年在山东农业大学试验农场进行。选用强筋小麦品种藁城8901(GC8901)和弱筋小麦品种山农1391(SN1391),在池栽条件下研究了氮素水平对两个专用小麦品种的籽粒产量、品质的影响及其生理基础。主要结果如下: 1.氮素水平对专用小麦生育后期旗叶光合和衰老特性的影响藁城8901 和山农1391 在叶绿素含量、叶绿素a 荧光参数、光合速率和活性氧清除酶系统等方面存在显著的差异,且对氮肥的反应不同。两品种都表现为叶绿素含量随氮肥用量的增加而提高,但过高氮肥用量又使其降低,且山农1391 下降的幅度较大。适量增施氮肥提高了山农1391 的光能转换效率和PSⅡ的潜在活性,增强了其过剩光能的非光化学耗散和有关活性氧清除酶的活性,有利于保护光合机构免受环境胁迫的破坏,最终表现为旗叶光合速率显著提高,叶片衰老延缓。藁城8901 则表现为旗叶光合速率因提高氮肥用量而降低,主要原因是增加氮肥用量提高了藁城8901 的分蘖成穗能力,群体显著增大,植株变弱。 2.氮素水平对专用小麦品种碳代谢的影响淀粉积累量高的山农1391 和淀粉积累量低的藁城8901 在碳代谢方面存在显著的基因型差异,且对氮肥用量的响应趋势不同。对淀粉积累量高的山农1391 来说,适量增施氮肥后,旗叶光合速率提高,光合产物向蔗糖转化的能力(SPS 活性)增强,旗叶蔗糖供应能力增加,籽粒蔗糖含量提高,籽粒降解蔗糖的能力(SS 活性)增强,淀粉合成底物增加;同时增加氮肥用量提高了山农1391 的淀粉合成关键酶(ADPGPPase、SSS 和GBSS)的活性,促进了其淀粉的合成。淀粉积累量低的藁城8901 表现为,随氮肥用量的增加旗叶光合速率降低,光合产物向蔗糖转化的能力(SPS 活性)和籽粒降解蔗糖的能力(SS 活性)减弱,淀粉合成关键酶(ADPGPPase、SSS 和GBSS)的活性降低,表现为淀粉积累量降低。研究还发现小麦旗叶SPS 的活
【关键词】：小麦 氮素水平 产量 品质 生理基础
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S512.1
【目录】：
  • 中文摘要10-12
  • 英文摘要12-15
  • 1 引言15-24
  • 1.1 研究的目的和意义15
  • 1.2 国内外研究现状15-24
  • 1.2.1 小麦的品质16-17
  • 1.2.2 小麦籽粒蛋白质和淀粉的生物合成17-21
  • 1.2.2.1 小麦籽粒蛋白质的生物合成17-18
  • 1.2.2.2 小麦籽粒淀粉的生物合成18-20
  • 1.2.2.3 小麦籽粒中淀粉的积累变化规律及与有关淀粉酶活性的关系20-21
  • 1.2.3 氮肥对小麦籽粒品质和产量的影响21-24
  • 2 材料与方法24-28
  • 2.1 材料24
  • 2.2 试验设计24
  • 2.3 测定项目与方法24-28
  • 2.4 数据处理与分析28
  • 3 结果分析28-72
  • 3.1 氮素水平对专用小麦生育后期光合作用与衰老特性的影响28-37
  • 3.1.1 对旗叶光合色素的影响28-31
  • 3.1.1.1 对旗叶叶绿素 a 含量的影响28
  • 3.1.1.2 对旗叶叶绿素 b 含量的影响28-29
  • 3.1.1.3 对旗叶叶绿素(a+b)含量的影响29-30
  • 3.1.1.4 对旗叶叶绿素 a/b 的影响30
  • 3.1.1.5 对旗叶类胡萝卜素含量的影响30-31
  • 3.1.2 对旗叶光合速率(Pn)的影响31-32
  • 3.1.3 对旗叶荧光参数的影响32-35
  • 3.1.3.1 对 PSⅡ的实际量子效率(фPSⅡ)的影响32-33
  • 3.1.3.2 对开放的 PSⅡ反应中心的激发能捕获效率(Fv′/ Fm′)的影响33
  • 3.1.3.3 对光化学猝灭系数(qp)的影响33-34
  • 3.1.3.4 对非光化学猝灭系数(NPQ)的影响34-35
  • 3.1.4 对旗叶衰老特性的影响35-37
  • 3.1.4.1 对旗叶超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响35
  • 3.1.4.2 对旗叶抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响35-36
  • 3.1.4.3 对旗叶过氧化物酶(POD)活性的影响36-37
  • 3.1.4.4 对旗叶过氧化氢酶(CAT)活性的影响37
  • 3.2 氮素水平对专用小麦碳代谢的影响37-52
  • 3.2.1 对旗叶碳代谢的影响37-40
  • 3.2.1.1 对旗叶蔗糖含量变化的影响37-38
  • 3.2.1.2 对旗叶葡萄糖糖含量变化的影响38-39
  • 3.2.1.3 对旗叶果糖含量变化的影响39
  • 3.2.1.4 对旗叶可溶性糖含量变化的影响39-40
  • 3.2.1.5 对旗叶磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性变化的影响40
  • 3.2.2 对籽粒碳代谢的影响40-52
  • 3.2.2.1 对籽粒蔗糖含量变化的影响40-41
  • 3.2.2.2 对籽粒果糖含量变化的影响41-42
  • 3.2.2.3 对籽粒葡萄糖糖含量变化的影响42
  • 3.2.2.4 对籽粒可溶性糖含量变化的影响42-43
  • 3.2.2.5 对籽粒淀粉变化的影响43-49
  • 3.2.2.5.1 对直链淀粉变化的影响43-45
  • 3.2.2.5.2 对支链淀粉变化的影响45-46
  • 3.2.2.5.3 对直支比变化的影响46-47
  • 3.2.2.5.4 对淀粉变化的影响47-49
  • 3.2.2.6 对籽粒淀粉合成相关酶活性的影响49-52
  • 3.2.2.6.1 对蔗糖合成酶(SS)活性变化的影响49-50
  • 3.2.2.6.2 对腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPase)活性变化的影响50
  • 3.2.2.6.3 对可溶性淀粉合成酶(SSS)活性变化的影响50-51
  • 3.2.2.6.4 对淀粉粒结合态淀粉合成酶(GBSS)活性变化的影响51-52
  • 3.3 氮素水平对专用小麦氮代谢的影响52-59
  • 3.3.1 对旗叶氮代谢的影响52-55
  • 3.3.1.1 对旗叶硝酸还原酶活性的影响52
  • 3.3.1.2 对旗叶可溶性蛋白质含量的影响52-53
  • 3.3.1.3 对旗叶游离氨基酸含量的影响53-54
  • 3.3.1.4 对旗叶氮素含量变化的影响54-55
  • 3.3.1.5 对旗叶氮素积累量的影响55
  • 3.3.2 对茎鞘叶氮素代谢的影响55-56
  • 3.3.2.1 对茎鞘叶氮素含量的影响55-56
  • 3.3.2.2 对茎鞘叶氮素积累量的影响56
  • 3.3.3 对籽粒氮代谢的影响56-59
  • 3.3.3.1 对籽粒游离氨基酸含量的影响56-57
  • 3.3.3.2 对籽粒蛋白质含量的影响57
  • 3.3.3.3 对籽粒蛋白质积累量的影响57-58
  • 3.3.3.4 对单穗籽粒蛋白质积累量的影响58
  • 3.3.3.5 对籽粒蛋白质产量的影响58-59
  • 3.3.3.6 对氮素吸收和氮素转运的影响59
  • 3.4 氮素水平对专用小麦干物质积累变化的影响59-63
  • 3.4.1 对旗叶干物质积累变化的影响59-61
  • 3.4.2 对千粒重变化的影响61
  • 3.4.3 对灌浆速率变化的影响61-62
  • 3.4.4 对地上部分干物质积累变化的影响62-63
  • 3.4.5 对经济系数变化的影响63
  • 3.5 氮素水平对专用小麦品质的影响63-71
  • 3.5.1 对籽粒蛋白质含量及其组分的影响63-64
  • 3.5.1.1 对蛋白质含量的影响63-64
  • 3.5.1.2 对蛋白质组分的影响64
  • 3.5.2 对一次加工品质(磨粉品质)的影响64-66
  • 3.5.2.1 对籽粒容重的影响64-65
  • 3.5.2.2 对籽粒硬度的影响65
  • 3.5.2.3 对面粉灰分的影响65
  • 3.5.2.4 对面粉白度的影响65-66
  • 3.5.3 对二次加工品质(食品加工品质)的影响66-68
  • 3.5.3.1 对湿面筋含量的影响66
  • 3.5.3.2 对沉降值的影响66-67
  • 3.5.3.3 对粉质仪指标的影响67-68
  • 3.5.3.4 对拉伸仪指标的影响68
  • 3.5.4 对淀粉品质的影响68-71
  • 3.5.4.1 对淀粉含量的影响68-69
  • 3.5.4.2 对淀粉组成的影响69-70
  • 3.5.4.2.1 对直链淀粉含量的影响69
  • 3.5.4.2.2 对支链淀粉含量的影响69
  • 3.5.4.2.3 对直支比的影响69-70
  • 3.5.4.3 对粘度仪指标的影响70-71
  • 3.6 氮素水平对专用小麦籽粒产量及产量性状的影响71-72
  • 4 讨论与结论72-85
  • 4.1 氮素水平对专用小麦生育后期旗叶光合特性的影响72-75
  • 4.1.1 对旗叶光合速率的影响72
  • 4.1.2 对叶绿素含量的影响72-73
  • 4.1.3 旗叶 Pn 和 Chl 之间的关系73
  • 4.1.4 对叶绿素a 荧光参数的影响73-75
  • 4.2 氮素水平对专用小麦生育后期旗叶保护酶活性的影响75-76
  • 4.3 氮素水平对专用小麦碳代谢的影响76-80
  • 4.3.1 对旗叶中蔗糖合成与籽粒中蔗糖降解的影响76-77
  • 4.3.2 对籽粒中淀粉积累及相关酶活性的影响77-80
  • 4.3.2.1 对淀粉积累的影响77-78
  • 4.3.2.2 对淀粉合成相关酶的影响78-80
  • 4.4 氮素水平对专用小麦氮素代谢的影响80-81
  • 4.4.1 对硝酸还原酶活性的影响80-81
  • 4.4.2 对氮素的吸收和分配的影响81
  • 4.5 专用小麦碳氮代谢关系81-82
  • 4.6 氮素水平对专用小麦品质的影响82-84
  • 4.6.1 对蛋白质含量及各组分的影响82-83
  • 4.6.2 对淀粉品质的影响83
  • 4.6.3 对加工品质的影响83-84
  • 4.7 氮素水平对专用小麦地上部干物质积累和产量的影响84-85
  • 参考文献85-96
  • 致谢96-97
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录97

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