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水氮互作对不同基因型小麦氮素积累、HMW-GS含量及GMP粒度分布的调控

赵琦  
【摘要】:小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成类型及含量是衡量小麦品质优劣的重要性状之一,也是面粉加工品质的主要评价指标。本文旨在揭示水氮互作对不同基因型小麦氮素含量、单个HMW-GS的相对含量、HMW-GS的总量及谷蛋白大聚合体(GMP)粒度分布的影响及其相互关系。试验于2008-2010连续两个生长季在山东农业大学农学试验站大田进行,选用3种具有代表性的不同基因型小麦藁城8901、泰山23、山农1391,主要通过反相高效液相色谱(RP-HPLC)和激光衍射粒度分析仪对小麦籽粒中的HMW-GS和GMP粒度进行分析,为制定小麦高产优质栽培技术措施提供理论依据。试验研究结果如下: 1水氮互作对小麦氮素积累、转运的影响 开花期3个小麦品种的叶片氮素含量在不同水分处理中对氮肥响应都表现为:在灌水条件下对氮肥的敏感度要高于非灌水条件;不同品种间比较,弱筋小麦对氮肥的敏感度要高于中、强筋小麦。 成熟期GC8901的各个器官的氮素含量在不同水氮处理中表现为籽粒氮素含量最高,穗轴+颖壳的氮素含量最低。TS23及SN1391中均表现为籽粒氮素含量最高,上部叶次之,茎+叶鞘最低。非灌水条件下增施氮肥更利于中、弱筋小麦籽粒的氮素含量提高。灌水条件下的小麦植株氮素积累量要高于非灌水条件下,而非灌水条件下则促进小麦开花后各营养器官中的氮素向籽粒转移,从而使籽粒获得较高的氮素分配比例。 灌水能够促进GC8901和SN1391的开花期营养器官贮存氮向籽粒的有效转移,获得较高的氮素转移率和营养器官对籽粒献率,TS23则相反。3小麦品种的花后转移及对籽粒的贡献率对氮肥的响应受水分因素的限制:在两种水分条件下,适当增施氮肥都有助于GC8901的营养器官中的氮素向籽粒中转移,并且获得较高的贡献率;灌水条件下不施氮能提高TS23的转移率和贡献率,而非灌水条件下施氮更利于其转移率与贡献率的提高。SN1391在非灌水时施低氮有助于营养器官氮素的转移以及对籽粒的贡献率;灌水时高氮利于提高其转移率及贡献率。? 2水氮互作对小麦氮素利用率及产量的影响 3小麦品种的氮素利用效率、氮素收获指数在2种水分处理中都表现为RW。说明非灌水条件下利于提高小麦的氮素利用效率和收获指数。氮肥生产效率对水分处理的响应趋势存在基因型差异:GC8901和TS23的氮肥生产效率为WR,SN1391在非灌水条件下的氮肥生产效率略高于灌水条件下的生产效率。 灌水也可促进强、中筋小麦籽粒产量、穗粒数、千粒重、籽粒蛋白质产量的提高,并可显著提高强筋小麦的平均蛋白质含量,而对中、弱筋小麦来说水分对其蛋白质的含量影响不大。3小麦品种的籽粒产量在不同水分处理中都随着施氮量的增加而增加,在N2水平时达到最大,进一步提高氮肥水平则反而降低。综合考虑来看,灌水条件下,中氮水平能够协调小麦籽粒产量和氮肥生产效率、氮素利用效率及收获指数的关系,获得高产高效。 3水氮互作对小麦HMW-GS含量及GMP粒度分布的影响 小麦中HMW-GS的组成受基因型控制,3个小麦品种中单个亚基(除Bx7、By8亚基)占总HMW-GS中的比例在不同水分、氮肥处理中表现出一定的稳定性。灌水条件下,施氮有利于3小麦品种GMP中的大粒径颗粒的形成,使强筋小麦GC8901、中筋小麦TS23的HMW-GS、LMW-GS及GMP含量得到提高,但使弱筋小麦SN1391的HMW-GS、LMW-GS含量降低。与灌水条件相比,非灌水条件下施氮有利于SN1391籽粒中HMW-GS、LMW-GS含量的积累,以及GMP中的大粒径颗粒所占的比例的提高。 4产量及品质的相关性分析 产量与氮素含量、株高有极显著正相关,与千粒重、最大灌浆积累量、平均积累速率有极显著负相关,与最大积累速率显著负相关,与穗长及氮肥施用量无显著相关关系。 H、L对GMP含量的影响程度相近,且高分子量谷蛋白亚基中的x型亚基对GMP的影响要大于y型亚基。单个亚基与GMP含量之间的相关表现为除了Bx7、Dy10外,其他亚基与GMP均有显著相关性,且其中Dx2+Dy12与GMP的相关性要高于其他类型亚基。


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