弱筋小麥籽粒品質(zhì)形成的生理機制及調(diào)控指標研究.pdf

1、隨著我國小麥專用化的快速發(fā)展，弱筋小麥生產(chǎn)越來越受到人們重視，明確弱筋專用小麥籽粒品質(zhì)形成的生理機制及調(diào)控途徑，對深化小麥品質(zhì)生理生態(tài)研究和指導弱筋專用小麥調(diào)優(yōu)栽培具有重要的理論意義和廣闊的應用前景。本研究以弱筋小麥揚麥9號和寧麥9號為材料，綜合闡明了不同施氮水平和基追比下弱筋小麥籽粒品質(zhì)形成、植株氮/碳營養(yǎng)、光合特性、碳氮物質(zhì)運轉(zhuǎn)和相關酶活性的變化特征，揭示了氮肥運籌對弱筋小麥籽粒品質(zhì)形成的調(diào)控機制，并確立了弱筋小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)群體質(zhì)量調(diào)

2、控指標。主要研究結(jié)果如下： 1.明確了氮肥運籌對弱筋小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的綜合調(diào)控效應。小麥籽粒產(chǎn)量與施氮量呈二次曲線關系，增加施氮量及提高后期追氮比例提高了籽粒蛋白質(zhì)含量及容重、濕面筋含量、沉降值、吸水率和穩(wěn)定時間，但降低了總淀粉含量和弱化度。面團形成時間隨施氮量的增加而增加，但隨追氮比例的增加而降低。施氮量對籽粒蛋白質(zhì)組分含量均有提高作用，依次為醇溶蛋白>谷蛋白>清蛋白>球蛋白，而追氮比例處理對醇溶蛋白和谷蛋白含量具有顯著的正

3、效應。增加施氮量及提高后期追氮比例顯著提高了直鏈淀粉含量和直/支比，但降低了支鏈淀粉含量。同比例追肥，兩次追施比一次施用籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)、醇溶蛋白和谷蛋白含量增加，直鏈淀粉含量和直/支比增加而總淀粉和支鏈淀粉含量降低。相關分析表明，弱筋小麥籽粒球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量與籽粒加工品質(zhì)特性的相關性最大，對改善弱筋小麥加工品質(zhì)具有重要的作用。 2.解析了植株氮/碳營養(yǎng)供應與籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的形成的機理性關系。增加施氮量和提高追肥比例

4、，提高了各營養(yǎng)器官和冠層各葉片的氮含量，降低了各營養(yǎng)器官和冠層各葉片可溶性總糖含量。營養(yǎng)器官和冠層各葉片碳氮比隨施氮量和追肥比例的增加呈降低的趨勢。小麥開花期和灌漿期葉片的葉綠素含量、凈光合速率、PS II最大光化學量子產(chǎn)量(Fv/Fm)、有效光化學量子產(chǎn)量(Fv’/Fm’)和實際光化學量子產(chǎn)量(FPS II)隨施氮量的增加而增加，氮肥后移及2次追肥作用更明顯。分析顯示，孕穗和開花期碳氮營養(yǎng)狀況對調(diào)節(jié)籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)效果最為顯著。孕穗期和

5、開花期植株氮含量與籽粒產(chǎn)量均呈負的二次極顯著曲線關系、與籽粒蛋白質(zhì)的含量和濕面筋含量呈顯著正相關，可溶性總糖含量與籽粒淀粉含量呈顯著正相關，營養(yǎng)器官碳氮比與籽粒產(chǎn)量呈顯著負相關、與蛋白質(zhì)含量呈正的二次曲線關系、與淀粉含量呈負的二次曲線關系。表明，協(xié)調(diào)植株氮碳營養(yǎng)，控制適宜的碳氮比值是弱筋小麥獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要生理基礎和調(diào)控指標。揚麥9號優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)營養(yǎng)器官氮含量和碳氮比適宜值為：孕穗期，植株2.06％和2.54，莖鞘1.25％和4.12，葉

6、片3.74％和1.31；開花期，植株1.50％和7.53，莖鞘0.77％和20.17，葉片3.53％和1.05。寧麥9號優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)營養(yǎng)器官氮含量和碳氮比適宜值為：孕穗期，植株1.98％和2.41，莖鞘1.12％和2.92，葉片3.58％和1.79；開花期，植株1.34％和7.05，莖鞘0.77％和15.86，葉片3.20％和1.01. 3.探明了氮肥運籌對弱筋小麥花后碳氮物質(zhì)的積累與運轉(zhuǎn)特征及其與籽粒品質(zhì)形成的關系。增加施氮量及氮

7、肥后移均顯著提高了小麥花后干物質(zhì)積累，降低了花前儲存物質(zhì)的運轉(zhuǎn)及其對籽粒產(chǎn)量的貢獻，明顯提高了花前氮素積累和花前儲存氮素的再運轉(zhuǎn)與分配。追肥分次施用，對花后碳氮物質(zhì)的同化及其對籽粒的貢獻均有顯著的促進效應。弱筋小麥籽粒產(chǎn)量形成的底物主要來源于花后干物質(zhì)同化量，而蛋白質(zhì)合成所需的氮素更多依賴于花前儲存氮素的再動員與分配。 4.明確了氮肥運籌對弱筋小麥籽粒蛋白質(zhì)和淀粉合成關鍵酶活性的調(diào)控效應。提高施氮水平和追肥比例以及追肥分次施周，

8、提高了花后旗葉谷氨酰胺合成酶(GS)、籽粒GS和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性，但降低了灌漿前期旗葉磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性，提高了蔗糖合成酶(SS)、束縛態(tài)淀粉合成酶(GBSS)和可溶性淀粉合成酶(SSS)活性，追肥分次施用，更有利于提高灌漿后期籽粒淀粉合成酶的活性。氮肥運籌影響源、庫器官中蛋白質(zhì)和淀粉合成關鍵酶活性。 5.綜合分析氮肥運籌對群體指標的影響，確立了弱筋小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)群體質(zhì)量調(diào)控指標體系。孕穗期葉面積指數(shù)(LAI)隨

9、施氮量的增加而提高；小麥籽粒產(chǎn)量及成熟期生物產(chǎn)量、花后干物質(zhì)積累量與施氮量均呈二次曲線關系；籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量與施氮量呈極顯著正相關。增加后期追氮比例提高了成熟期生物產(chǎn)量、花后干物質(zhì)積累量、莖蘗成穗率、孕穗期LAI、籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量。弱筋小麥實現(xiàn)產(chǎn)量7000 kg·hm-2高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的氮肥運籌技術為施氮量200 kg·hm-2，基肥:拔節(jié)肥:孕穗肥為7:2:1，其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)的關鍵群體調(diào)控指標為最大最適LAI6.9