高溫、干旱及其復(fù)合脅迫對(duì)小麥籽粒谷蛋白大聚合體、淀粉粒度分布和品質(zhì)性狀的影響.pdf

1、本文以兩個(gè)不同品質(zhì)類型小麥品種（鄭麥366和豫農(nóng)949）為材料，連續(xù)2年采用盆栽方式與人工氣候室模擬高溫相結(jié)合的方法，研究了灌漿期不同時(shí)段（前期和中期）高溫、干旱及其復(fù)合脅迫對(duì)小麥籽粒淀粉粒度分布、谷蛋白大聚合體(Glutenin macropolymer, GMP)粒度分布及籽粒氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響，分析不同逆境脅迫下小麥淀粉組成與特性、蛋白質(zhì)含量與組成和產(chǎn)量的變化，旨在探討逆境脅迫影響小麥籽粒淀粉和蛋白質(zhì)品質(zhì)的內(nèi)在機(jī)制與范圍，為小

2、麥抗逆調(diào)優(yōu)高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。
　　其主要研究結(jié)果如下:
　　一、小麥籽粒淀粉粒度分析結(jié)果表明，淀粉粒數(shù)目分布表現(xiàn)為單峰曲線，而體積和表面積均表現(xiàn)為雙峰分布。逆境脅迫主要影響小麥籽粒淀粉粒體積和表面積分布，對(duì)淀粉粒數(shù)目分布的影響較小。在高溫、干旱及其復(fù)合脅迫下，強(qiáng)筋小麥品種鄭麥366的＞9.9μm淀粉粒（A型）體積百分比顯著下降，＜2.8μm的淀粉粒表面積百分比顯著下降，而2.8-5.8μm和5.8-9.9μm的淀粉粒體積

3、百分比顯著升高。中筋小麥豫農(nóng)949的＞9.9μm（A型）淀粉粒體積和表面積百分比顯著升高，2.8-5.8μm和5.8-9.9μm的淀粉粒體積百分比顯著降低。兩品種比較，強(qiáng)筋小麥鄭麥366籽粒淀粉粒體積分布受逆境脅迫的影響較大。不同處理比較，前期高溫干旱復(fù)合脅迫(HT1+DS)＞前期高溫脅迫（花后8～11 d，HT1）＞干旱脅迫(DS)＞中期高溫脅迫（花后18～21 d，HT2）＞中期高溫干旱復(fù)合脅迫(HT2+DS)。結(jié)合電鏡掃描觀察發(fā)現(xiàn)

4、，前期高溫干旱復(fù)合脅迫下淀粉粒明顯變形、體積減小。
　　二、灌漿期高溫、干旱及其復(fù)合脅迫顯著影響小麥籽粒淀粉含量、組成和淀粉特性:使籽粒直鏈淀粉、支鏈淀粉及總淀粉含量均下降，但對(duì)直鏈淀粉的影響較小，因此使直/支比升高。不同脅迫處理對(duì)淀粉糊化特性參數(shù)（峰值粘度、低谷粘度、終結(jié)粘度、稀懈值和回生值）及膨脹勢的影響存在差異:干旱脅迫使強(qiáng)筋小麥鄭麥366的糊化特性參數(shù)顯著升高、膨脹勢降低，而使中筋小麥豫農(nóng)949的糊化特性參數(shù)顯著降低，膨脹

5、勢升高;但高溫處理和高溫干旱復(fù)合脅迫下，兩品種的糊化特性參數(shù)及膨脹勢均降低。兩品種比較，中筋小麥豫農(nóng)949淀粉含量及淀粉特性更易受逆境脅迫的影響。不同處理相比，高溫脅迫的影響明顯大于干旱處理，高溫干旱復(fù)合脅迫具有明顯的疊加效應(yīng)。從不同時(shí)期高溫處理看，前期影響大于中期。
　　三、籽粒淀粉粒度分布與淀粉含量的相關(guān)分析結(jié)果表明，總淀粉、直鏈和支鏈淀粉含量與＞9.9μm（A型）淀粉粒體積和表面積分布均呈極顯著的負(fù)相關(guān)，與2.8-5.8μm

6、的淀粉粒體積和表面積百分比呈極顯著的正相關(guān)。表明淀粉粒體積和表面積分布對(duì)淀粉含量及其組分的影響較大，淀粉粒數(shù)目百分比主要影響直鏈淀粉含量。籽粒淀粉粒度分布與淀粉糊化特性也有一定的相關(guān)性，其中淀粉粒數(shù)目分布與糊化特性的關(guān)系較密切。研究結(jié)果還表明，膨脹勢、糊化特性參數(shù)（峰值粘度、終結(jié)粘度、稀懈值和回生值）與支鏈淀粉和總淀粉含量極顯著或顯著正相關(guān)，但與直/支比極顯著或顯著負(fù)相關(guān)。上述結(jié)果表明，逆境脅迫通過改變籽粒淀粉粒度分布發(fā)生改變，影響支鏈

7、淀粉和總淀粉含量，改變淀粉直/支比，進(jìn)而影響了淀粉品質(zhì)特性。
　　四、灌漿期高溫、干旱及其復(fù)合脅迫均使兩品種總蛋白質(zhì)含量顯著提高，灌漿前期高溫、高溫干旱復(fù)合脅迫和干旱脅迫均導(dǎo)致谷/醇比顯著下降，而中期高溫及高溫干旱復(fù)合脅迫使谷/醇比顯著升高。籽粒蛋白質(zhì)含量及組成對(duì)面粉色澤有重要影響，L*與總蛋白質(zhì)含量、球蛋白和谷蛋白含量極顯著或顯著負(fù)相關(guān)，與谷/醇比顯著正相關(guān)。a*與總蛋白質(zhì)和谷蛋白含量均極顯著正相關(guān)，b*與總蛋白質(zhì)和球蛋白、谷蛋

8、白含量顯著或極顯著正相關(guān)，與谷/醇比顯著負(fù)相關(guān)?？梢娔婢趁{迫下，總蛋白質(zhì)含量升高及組成變化，影響面粉L*、a*和b*值，并最終影響面粉色澤。
　　五、灌漿期高溫、干旱及其復(fù)合脅迫使兩品種籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性升高。相關(guān)分析表明，籽粒GS和GPT活性與醇溶蛋白含量呈極顯著正相關(guān)，籽粒GPT活性與總蛋白含量呈極顯著正相關(guān)，籽粒GS活性與谷/醇比顯著負(fù)相關(guān)。表明高溫、干旱及其復(fù)合脅迫下，籽粒GS和GPT活性

9、變化影響醇溶蛋白含量及谷/醇比，從而影響蛋白質(zhì)含量。
　　六、灌漿期高溫、干旱及其復(fù)合脅迫影響小麥籽粒谷蛋白大聚合體(GMP)積累，使成熟期籽粒GMP含量升高。不同脅迫對(duì)GMP粒度分布的影響存在品種間差異:強(qiáng)筋小麥鄭麥366 GMP小顆粒(＜10μm)所占比例（體積、表面積）降低，大顆粒（＞100μm）所占比例升高;而中筋小麥豫農(nóng)949則相反。高溫、干旱及其復(fù)合脅迫對(duì)兩品種籽粒GMP數(shù)目分布的影響均較小。相關(guān)分析結(jié)果表明，GMP含

10、量、蛋白質(zhì)含量與＜10μm的GMP顆粒體積、表面積百分比及＜100μm的GMP顆粒表面積百分比呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)，與10-100μm和＞100μm的GMP顆粒表面積百分比呈極顯著或顯著的正相關(guān)。說明逆境脅迫主要通過影響GMP大小顆粒體積、表面積分布，從而影響GMP含量和蛋白質(zhì)含量。
　　七、高溫、干旱及其復(fù)合脅迫使小麥灌漿速率降低，從而降低千粒重、穗粒重和產(chǎn)量。高溫干旱復(fù)合脅迫下、，籽粒灌漿期縮短6d，對(duì)產(chǎn)量的影響較單一因子脅迫