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不同品质类型小麦HMW-GS积累及GMP粒度分布对灌浆期高温胁迫的响应

孟范玉

   本研究于2007~2009年在山东农业大学试验农场进行,选用不同品质类型的小麦藁城8901(GC8901,强筋)、济南17(JN17,强筋)、山农1391(SN1391,弱筋)和豫麦50(YM50,弱筋)为供试品种,通过改变籽粒灌浆阶段温度,系统研究小麦籽粒氮素转移效率、蛋白质组分含量、谷蛋白大聚合体积累、粒度分布及高分子量谷蛋白亚基积累的变化,明确高温影响籽粒蛋白质形成的生理生化机理。主要研究结果如下: 1.灌浆期高温胁迫对小麦产量的影响 灌浆期高温胁迫降低了籽粒穗粒数、千粒重,从而造成产量下降。高温处理对亩穗数影响较小,对粒重影响比对穗粒数影响大,说明高温条件下产量的下降主要是由于粒重下降引起的。灌浆前期、中期、后期高温处理后产量降幅分别为14.25%、17.32%、8.37%(山农1391)和17.87%、17.40%、23.38%(豫麦50);22.67%、27.46%、19.05%(藁城8901)和19.31%、12.11%、25.72%(济南17),不同品种处理间差异显著。 前期高温处理后不同品种产量下降顺序为藁城8901>济南17>豫麦50>山农1391;中期高温处理后产量下降顺序为藁城8901>山农1391>豫麦50>济南17,后期高温处理后产量下降顺序为济南17>豫麦50>藁城8901>山农1391,说明不同品种对不同时期高温胁迫的响应存在差异。中期高温处理对豫麦50和济南17产量影响较前期和后期大,后期高温处理对山农1391和藁城8901的影响较前期和中期大。 2.灌浆期高温胁迫对氮素转移效率和蛋白质含量的影响 花后不同时期高温处理均降低了氮素转移效率,减少了氮素从植株向籽粒的转移,因而植株需要从环境中吸收更多的氮素来满足籽粒生长发育的需要。灌浆前期、中期、后期高温处理后弱筋小麦氮素转移效率降幅为8.05%、3.23%、9.36%(山农1391)和9.89%、13.01%、、8.20%(豫麦50);强筋小麦氮素转移效率降幅为4.63%、2.49%、6.60%(藁城8901)和14.25%、17.73%、7.63%(济南17)。 在开花后各个时期对小麦进行高温处理,籽粒蛋白质含量均呈现升高的趋势。灌浆前期、中期、后期高温处理后不同品种籽粒蛋白质含量上升幅度不一致。高温胁迫对弱筋小麦山农1391和强筋小麦藁城8901蛋白质含量影响顺序为:后期>前期>中期,对弱筋小麦豫麦50和强筋小麦济南17的影响顺序为中期>前期>后期。山农1391和藁城8901对后期高温胁迫响应比较敏感,而豫麦50和济南17对中期高温胁迫比较敏感。说明不同品种对不同时期温度处理的适应性不同。 3.灌浆期高温胁迫对蛋白质组分的影响 对小麦开花后各个时期进行高温处理,籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白以及可溶性谷蛋白含量均提高,谷蛋白/醇溶蛋白比值下降。不同时期对不同品种的影响存在差异,花后24~27天高温胁迫对弱筋小麦山农1391和强筋小麦藁城8901蛋白质组分的影响比花后7~9天和14~17天的影响大,花后14~17天高温胁迫对弱筋小麦豫麦50和强筋小麦济南17蛋白质组分含量影响比花后7~9天和24~27天高温处理影响大。 4.灌浆期高温胁迫对谷蛋白大聚合体含量的影响 灌浆期谷蛋白大聚合体(GMP)含量呈现先下降后上升成熟期又略有下降的趋势。山农1391和藁城8901GMP含量在花后25天出现最低值,豫麦50和济南17GMP含量在花后20天左右出现最低值。灌浆前、中、后期高温处理均提高了4个品种GMP含量,其中后期高温胁迫对弱筋小麦山农1391和强筋小麦藁城8901GMP含量的影响比对豫麦50和济南17的影响大,而中期高温处理后弱筋小麦豫麦50和强筋小麦济南17GMP含量上升幅度比弱筋小麦山农1391和强筋小麦藁城8901大。不同时期高温处理间比较,前期高温对GMP含量影响较小。 5.灌浆期高温胁迫对谷蛋白大聚合体颗粒粒度分布的影响 谷蛋白大聚合体的体积和表面积分布呈双峰曲线,数目分布呈单峰曲线变化。GMP<10μm颗粒所占体积为21.80%~47.91%,10~100μm颗粒和>100μm颗粒对体积的贡献分别为33.85%~58.81%和9.49%~31.95%。体积加权平均粒径D(4.3)为33.64~78.99μm。<10μm颗粒所占表面积为81.30%~92.81%,10~100μm颗粒和>100μm颗粒对表面积的贡献分别为6.61%~15.30%和0.65%~10.91%,表面积加权平均粒径D(3.2)为5.97~ 11.25μm。<10μm颗粒数目所占比例为99.88%~99.96%,>10μm颗粒数目所占比例为0.06%~0.12%。灌浆期高温胁迫降低了<10μm颗粒所占体积、表面积和数目比例,显著提高了10~100μm颗粒和>100μm颗粒所占体积、表面积和数目比例,同时体积加权平均粒径D(4.3)和表面积加权平均粒径D(3.2)也增大。不同时期高温处理间比较,花后7~9天高温胁迫对GMP粒度分布影响较小;花后24~27天高温胁迫对弱筋小麦山农1391和强筋小麦藁城8901GMP粒度分布的影响比对豫麦50和济南17的影响大,而花后14~17天高温处理后弱筋小麦豫麦50和强筋小麦济南17GMP粒度分布变化幅度大,较另外两个品种差异显著。 6.灌浆期高温胁迫对高分子量谷蛋白亚基含量的影响 灌浆前期高温胁迫后4个品种高低分子量谷蛋白亚基含量均提高。灌浆中期高温胁迫降低了山农1391和藁城8901 HMW-GS含量但提高了LMW-GS含量,从而使H/L降低;豫麦50和济南17 HMW-GS含量和LMW-GS含量在灌浆中期高温处理后均升高,但LMW-GS含量上升幅度较大,因而H/L比值也降低。后期高温胁迫后山农1391和藁城8901 HMW-GS含量和LMW-GS含量均升高,豫麦50和济南17 HMW-GS含量降低,LMW-GS含量上升,4个品种H/L比值均降低。强筋小麦藁城8901和济南17位于D位点上的不同类型的亚基对中、后期高温胁迫的响应不同,x-亚基比y-亚基更敏感。弱筋小麦山农1391和豫麦50位于B位点亚基对中、后期高温胁迫的响应不同,y-亚基比x-亚基对高温胁迫的响应更敏感。……   
[关键词]:小麦;高分子量谷蛋白亚基;谷蛋白大聚合体粒度分布;高温胁迫
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东农业大学2010年