小麦籽粒不同部位品质性状空间变异规律及其对氮肥的响应

【摘要】小麦籽粒不同部位的化学组分存在差异,而这种空间差异既受遗传因素控制,也受生态因子、栽培措施的影响。氮素是影响小麦品质最重要的营养元素,在小麦的品质性状的形成过程中具有重要的作用。本研究拟以蛋白质含量差异显著的强筋小麦品种郑麦9023和弱筋小麦品种宁麦13、生产中大面积推广的小麦品种扬麦16、一个重组自交系群体(RIL)为材料,运用籽粒分层技术相结合的方法,研究小麦籽粒不同部位化学组分与品质性状的空间变异规律,以及对氮素的响应,同时采用’5N同位素标记技术,追踪小麦籽粒不同部位氮素来源,以进一步深化小麦籽粒品质形成机理和氮素调控机制研究,为小麦籽粒品质调优途径与合理氮肥运筹技术的建立提供依据。1、小麦籽粒不同部位化学组分与品质性状的差异分析运用籽粒分层技术,对蛋白质含量差异显著的两个小麦品种进行化学组分和品质指标的测定,发现小麦籽粒蛋白质及其组分、HMW-GS和GMP含量,面粉糊化参数等因部位和基因型的差异出现显著变异。由籽粒外向籽粒内,面粉直链淀粉和支链淀粉、A-和B-型淀粉粒数目、醇溶蛋白和麦谷蛋白、总蛋白、GMP和HMW-GS含量,主要糊化参数,降落值,SDS-沉淀值、膨胀势基本呈先上升后稳定的趋势,而支／直比、C-型淀粉粒数目、清蛋白和球蛋白含量呈先下降后稳定的趋势。因此,籽粒外面第一层(P1)淀粉和HMW-GS含量、淀粉粘度参数、降落值、沉淀值和膨胀势最低,第二层(P2)总蛋白含量最高。总体而言,由外向内,小麦各层面粉加工品质呈逐渐提高趋势。2、小麦籽粒不同部位蛋白质含量对叶面喷施氮肥响应的基因型差异在大田栽培条件下,通过叶面喷施氮肥结合籽粒分层技术,对180个家系进行蛋白质含量的测定,筛选出对氮素响应具有代表性的5个家系,发现与对照相比,叶面喷施氮肥处理下,不同品种小麦籽粒不同部位的总蛋白含量均有不同程度地增加,主要分为3种类型,一是,随着籽粒从外到内,对氮素的响应逐渐减弱；二是,随着籽粒从外到内,对氮素的响应逐渐增强；三是,随着籽粒从外到内,对氮素的响应先增强后减弱。3、叶面喷施氮肥对小麦籽粒不同部位蛋白质及其组分的调控效应对5个家系进行蛋白质各组分的测定,发现与对照相比,5个家系品种籽粒不同部位蛋白质组分对叶面喷施氮肥的响应各不相同,除清蛋白含量对氮素的响应均不明显外,其中球蛋白或醇溶蛋白对氮素的响应较为敏感。对5个家系进行GMP和HMW-GS的测定,发现与对照相比,叶面喷施氮肥对小麦籽粒不同部位的GMP含量均有增加效应,随着籽粒从外到内,先增加后减小,并在P2达到了最大值。而叶面喷施氮肥对小麦籽粒不同部位的HMW-GS及其各基因位点编码的亚基含量的调节效应有增加也有减少,且均受7+8亚基对的主效作用,这可能由于不同位点亚基对的表达量对氮肥的响应具有品种间差异。对5个家系进行GMP和HMW-GS的相关性分析,发现具有Glu-A1位点的家系对叶面喷施氮肥的响应,不同部位的Glu-D1位点对GMP含量的效应较为显著,而不具有Glu-A1位点的家系对叶面喷施氮肥的响应,不同部位的Glu-B1位点和Glu-D1位点对GMP含量效应虽未达到显著水平,但Glu-D1位点对GMP含量效应相对较大。还发现叶面喷施氮肥处理下,籽粒不同部位总蛋白质含量增加的家系,具有Glu-A1位点的GMP和HMW-GS含量也相对增加,而不具有Glu-A1位点的GMP和HMW-GS含量相对减小,表明具有Glu-A1位点的GMP和HMW-GS含量对氮素的响应与其他蛋白质组分间可能存在一定的协同效应,导致与籽粒总蛋白含量变化同步。4、不同生育时期植株吸收氮素对小麦籽粒不同部位蛋白质及其组分的影响在砂培试验条件下,采用15N同位素标记结合籽粒分层技术,研究不同时期植株吸收氮素在不同器官中的分配,追踪小麦籽粒不同部位的氮素来源,以进一步深化小麦籽粒品质形成机理和氮素调控机制研究。本研究结果表明,花前吸收并对籽粒氮素贡献较大的器官为叶片和茎中；开花后,不同生育时期吸收的氮素开始向籽粒转运。小麦籽粒不同部位蛋白质及其组分中的氮70%以上来自花前贮藏氮素的再转运,其中以拔节到开花期吸收的氮素贡献更大。本研究结果还表明,无论是花前贮藏氮素还是花后积累氮素在籽粒不同部位氮素分配,随着籽粒从外到内,先增加后减小,在第二层(P2)达到最大值。花前贮藏氮素对清蛋白和醇溶蛋白的贡献随着籽粒从外到内逐渐减小,而花后积累氮素逐渐增加；播种到拔节期吸收的氮素对球蛋白的贡献随着籽粒从外到内逐渐减小,而拔节到开花期和花后积累氮素逐渐增加；花前贮藏氮素对麦谷蛋白的贡献随着籽粒从外到内逐渐增加,而花后积累氮素逐渐减小。
【作者】周龙静；
【导师】姜东；
【作者基本信息】南京农业大学，作物栽培学与耕作学，2013，硕士
【关键词】小麦；碾磨分层；氮素；蛋白质及其组分；品质性状；

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