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花后高温对小麦淀粉结构和特性的影响

王珏  
【摘要】: 本研究于2005~2007年在扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室试验场,利用人工智能温室(温室控制误差±0.5℃,湿度控制误差±1%,光量子通量密度800μmol·m~2·s~(-1))控温控湿,研究花后高温对小麦淀粉晶体结构、淀粉粒表观结构及淀粉粒内不同元素分布的影响,并分析了高温胁迫对淀粉特性、淀粉动态积累的效应和生理机理,以期为专用小麦优质高产栽培提供理论依据。试验主要结果如下: 1、花后高温胁迫对淀粉晶体结构的影响 花后不同时期40℃高温胁迫后成熟期籽粒淀粉晶体结构观察结果均呈现出典型的A型特征,具体表现为,在2θ为15°和23°位置分别有一单峰,在20°位置有一弱峰,且在2θ为17°和18°附近出现了相连的双峰,说明花后高温对淀粉的晶体类型影响不大;花后不同时期高温处理导致成熟期籽粒淀粉的相对结晶度降低,但各处理间差异不显著,且随着处理时期的后移,相对结晶度总体呈现下降趋势,后期下降更明显,这说明高温胁迫不利于小麦淀粉颗粒内部结晶区的形成,后期胁迫更有效。高温处理在不同2θ位置的尖峰强度(cps),比CK相应的尖峰强度低,尤其在15°、17°和18°位置,但差异不显著。由此表明,花后高温胁迫对小麦成熟期籽粒淀粉颗粒内结晶区的形成有着一定的影响。 2、花后高温胁迫对淀粉特性的影响 花后不同时期高温胁迫对成熟期籽粒淀粉特性,包括溶解度、膨润力、峰值粘度、最终粘度和破损淀粉存在显著的影响,在花后20-22天高温胁迫后溶解度、膨润力和破损淀粉显著增加,高于CK,而峰值粘度和最终粘度显著下降,低于CK,说明此时期为淀粉特性对花后高温胁迫的敏感时期;同一温度胁迫下,随处理时期的后移,除开花当天处理外,其它各处理总体呈现先上升后下降的趋势;同一处理时期,则表现40℃处理胁迫效应35℃处理。花后高温胁迫后,成熟期籽粒面粉沉降值增加,大于自然生长CK,花后25天内各处理增加幅度更大,差异显著。花后10天以后,同一处理时期下,随处理温度的上升呈现上升趋势;花后5天以后,同一温度胁迫下,随处理时间后移各处理成熟期籽粒面粉沉降值下降而接近CK,以花后5-7天,40℃处理最高,影响最大。 3、花后高温对淀粉动态积累及成熟期淀粉含量的影响 花后高温胁迫后,各处理籽粒中总淀粉、直链淀粉和支链淀粉积累量均呈“S”变化,开花不同时期35℃处理,籽粒中直链淀粉、支链淀粉和总淀粉积累量均不同程度地低于自然生长的对照CK,呈现CK花后25-27天花后20-22天花后15-17天花后10-12天花后5-7天处理。籽粒中直、支链淀粉组成比例(直/支)随灌浆的进行不断变化,基本呈先下降后逐渐上升最后回落的变化,且花后20天内高温处理后,直/支比谷值前移至花后13天,其他各处理则出现在花后18天。花后短暂高温各处理成熟期籽粒中淀粉含量和积累量均显著低于对照,且随着处理时间的后移,淀粉含量和积累量下降幅度减少,以花后第5-7天40℃处理最低。 4、花后高温对剑叶叶绿素含量和光合速率的影响 花后不同时期25℃和35℃温度胁迫后,剑叶叶绿素含量和光合速率明显下降,低于自然生长CK,且35℃处理下降幅度明显25℃处理;花后25天内不同时间温度处理的剑叶光合速率变化动态均表现为:处理后第5~10天内剑叶光合速率略回升后又继续下降的趋势。除开花当天,花后20天内遇到高温胁迫后,各处理剑叶叶绿素含量变化动态均表现为:温度胁迫后前6天,低于CK但下降幅度较小,而胁迫后第6天左右开始迅速下降而明显低于CK的趋势;花后20天以后温度胁迫后,剑叶叶绿素含量变化动态则表现为:温度胁迫后就明显下降低于CK,然后缓慢下降的趋势。 5、花后高温对籽粒产量的影响 花后不同时期温度胁迫后,成熟期籽粒千粒重、每穗产量和每盆产量下降,低于自然生长CK,且花后20天前各温度处理下降幅度较大,差异显著,尤以花后5-7天,40℃处理千粒重最小,影响最大;成熟期单株生物产量、单株花前贮藏物质运转量、花后光合同化量和经济系数均有不同程度的下降,低于自然生长的CK,以花后15天前的各温度处理下降幅度较大。


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