小麥籽粒淀粉組分、品質(zhì)特性及其對(duì)光照的響應(yīng).pdf

1、本研究選用籽粒淀粉合成和特性遺傳差異較大的小麥品種(系),設(shè)計(jì)花后不同強(qiáng)度和挑旗后不同時(shí)期遮光處理,研究了小麥籽粒發(fā)育過程中淀粉粒度分布特征、直支鏈淀粉積累特點(diǎn)、淀粉合成關(guān)鍵酶活性變化和完熟期籽粒提取淀粉的理化特性及其它們之間的關(guān)系,同時(shí)初步探討了小麥籽粒的淀粉組成與其面團(tuán)流變學(xué)特性之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明: 1.小麥籽粒淀粉粒度分布特征及其對(duì)弱光的響應(yīng) 小麥籽粒中淀粉的粒度分布因灌漿時(shí)期和基因型的不同而存在明顯差異。小

2、麥籽粒中灌漿初期形成的淀粉粒于花后15天前體積迅速增大,開花15天后淀粉粒的生成和長(zhǎng)大同時(shí)進(jìn)行,花后20-25天檢測(cè)到最大粒徑淀粉粒的存在?；ê?天前、花后15-20天和25-30天為小麥籽粒中淀粉粒的形成高峰期。完熟期,小麥籽粒中淀粉粒的數(shù)目分布呈單峰曲線,個(gè)別品種呈雙峰曲線；體積和表面積分布呈雙峰曲線,個(gè)別品種呈3峰曲線。B型淀粉粒的數(shù)目和表面積比例顯著高于A型的,糯小麥籽粒中A型淀粉粒的體積比例低于B型的,而非糯小麥籽粒中A型淀粉

3、粒的體積比例高于B型的。不同基因型小麥完熟籽粒中淀粉粒度分布狀況存在差異。與強(qiáng)筋小麥相比,糯小麥籽粒中小淀粉粒的比例較高,而弱筋小麥籽粒中大淀粉粒的比例較高。 弱光對(duì)小麥籽粒中淀粉的粒度分布存在較大影響?；ê蟪掷m(xù)遮光顯著影響小麥籽粒中淀粉粒的生長(zhǎng)發(fā)育,淀粉粒的生成高峰期推遲或減少。成熟期表現(xiàn)為,A型大淀粉粒的比例提高,B型小淀粉粒的比例降低,且此趨勢(shì)的幅度隨遮光程度的增大而提高。挑旗后不同時(shí)期遮光對(duì)小麥籽粒淀粉粒度分布的影響存在

4、時(shí)期差異。挑旗～開花遮光,提高糯小麥籽粒灌漿前期較大淀粉粒的體積比例,降低灌漿中后期的體積比例,成熟期表現(xiàn)為,A型淀粉粒的數(shù)目比例提高,體積比例下降,而表面積比例變化不顯著；強(qiáng)筋小麥完熟期籽粒表現(xiàn)為,A型淀粉粒的比例顯著提高,而B型的降低。灌漿前期遮光抑制A型淀粉核的形成,完熟期表現(xiàn)為A型淀粉粒的比例顯著下降,而B型的比例提高。灌漿中后期遮光后小麥籽粒中A型淀粉粒的比例提高,B型的降低,且變化幅度以中期遮光的大。通過分析我們發(fā)現(xiàn),小麥籽

5、粒灌漿過程中光合產(chǎn)物供應(yīng)降低的情況下,有限的光合產(chǎn)物優(yōu)先供給現(xiàn)有淀粉粒,促其體積增大,其次用于生成更多的淀粉粒。 2.弱光對(duì)小麥籽粒灌漿過程中淀粉含量和積累量的變化存在顯著影響 花后持續(xù)遮光條件下,小麥籽粒中淀粉及其組分含量下降,積累量減少,粒重降低,且淀粉含量、積累量和粒重的降幅隨遮光程度的增大而提高。持續(xù)遮光對(duì)直鏈淀粉和支鏈淀粉積累的影響存在時(shí)期差異。持續(xù)遮光條件下,籽粒灌漿前期支鏈淀粉含量降幅較大,后期直鏈淀粉降幅

6、較大,表現(xiàn)為遮光前期直支比提高,后期直支比降低。 花前(挑旗-開花)遮光后,強(qiáng)筋小麥籽粒灌漿前期的直、支鏈淀粉含量和直支比提高,后期的淀粉含量和直支比降低。說明,花后光合產(chǎn)物供應(yīng)充足的情況下,有利于強(qiáng)筋小麥籽粒灌漿前期淀粉的積累,抑制后期的淀粉合成,且對(duì)直鏈淀粉合成的作用較支鏈淀粉大。此期遮光后強(qiáng)筋小麥支鏈淀粉的積累量增大,直鏈淀粉的積累量降低,粒重提高?；ㄇ罢诠夂?糯小麥支鏈淀粉含量和積累量均顯著提高；直鏈淀粉含量表現(xiàn)為灌漿前

7、期提高,中后期降低,積累量提高：粒重提高。此期遮光后糯小麥直支比降低,說明光合產(chǎn)物供應(yīng)充足的情況下,更有利于糯小麥支鏈淀粉的合成。 花后不同階段遮光對(duì)小麥籽粒中的淀粉合成均存在抑制作用,且以灌漿中期遮光的影響最大,其次是灌漿后期遮光,最小的是灌漿前期遮光。灌漿前期遮光過程中,小麥淀粉含量呈下降趨勢(shì),遮光撤除后出現(xiàn)短時(shí)間的反彈性增長(zhǎng),隨后低于對(duì)照：強(qiáng)筋小麥淀粉積累量降低,粒重下降：糯小麥直鏈淀粉積累量降低,支鏈淀粉積累量與對(duì)照差異

8、較小,粒重略高于對(duì)照。灌漿中期遮光顯著降低小麥籽粒中的直、支鏈淀粉含量和積累量,粒重顯著下降。灌漿后期遮光過程中強(qiáng)筋小麥直、支鏈淀粉含量先提高,后降低,完熟期低于對(duì)照處理,淀粉積累量降低,粒重明顯下降；此期遮光后糯小麥支鏈淀粉含量降低,直鏈淀粉含量變化不顯著,直支鏈淀粉積累量均降低,粒重下降。 遮光過程中強(qiáng)筋小麥直支淀粉比呈先提高后降低的趨勢(shì),說明遮光初期對(duì)非糯小麥支鏈淀粉的抑制作用較大,隨遮光時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)直鏈淀粉合成的抑制作用加

9、強(qiáng),最終表現(xiàn)為對(duì)直鏈淀粉含量的降幅較大。遮光過程中糯小麥的直支淀粉比基本呈先下降后上升的趨勢(shì),說明遮光初期對(duì)糯小麥直鏈淀粉合成抑制作用較大,這與非糯小麥不同?？赡芘c 2種類型小麥淀粉的直支鏈淀粉組成存在較大差異有關(guān)。糯小麥和非糯小麥籽粒中的直支鏈淀粉積累存在顯著差異。 3.小麥籽粒淀粉形成的酶學(xué)機(jī)制及其對(duì)弱光的響應(yīng) 糯小麥和非糯小麥籽粒灌漿過程中淀粉合成關(guān)鍵酶活性變化存在顯著差異。非糯小麥濟(jì)南17籽粒中GBSS活性顯著高

10、于糯小麥農(nóng)大糯50206。籽粒灌漿中期濟(jì)南17淀粉合成所需底物的供應(yīng)能力較農(nóng)大糯50206強(qiáng),表現(xiàn)為SS、UGPP和AGPP活性較高,蔗糖含量降幅較大；籽粒灌漿后期農(nóng)大糯50206的供應(yīng)能力較強(qiáng)。濟(jì)南17籽粒灌漿前期和中期的SSS活性高于農(nóng)大糯50206,后期低于后者,但農(nóng)大糯50206的支鏈淀粉含量始終高于濟(jì)南17,說明SSS保持一定活性就能滿足支鏈淀粉的合成。籽粒灌漿過程中濟(jì)南17籽粒中SBE活性高于農(nóng)大糯50206,而其DBE活性

11、低于后者,說明糯小麥籽粒中DBE對(duì)支鏈淀粉合成的作用較大。 花后持續(xù)遮光造成籽粒灌漿初期蔗糖含量顯著下降,說明葉片的光合同化物供應(yīng)能力減弱。籽粒灌漿中期,SS、UGPP和AGPP活性下降,表明蔗糖降解和轉(zhuǎn)化能力減弱,從而導(dǎo)致淀粉合成所需底物(主要為G-1-P)的供應(yīng)能力減弱；同時(shí)籽粒中直接參與淀粉合成的關(guān)鍵酶(SSS、GBSS、SBE和DBE)活性均呈下降趨勢(shì),導(dǎo)致小麥籽粒中淀粉合成能力的減弱,表現(xiàn)為淀粉含量降低。研究結(jié)果表明,

12、持續(xù)遮光情況下小麥通過上調(diào)灌漿前期和后期淀粉合成相關(guān)酶活性,從而提高有限光合同化物的利用效率,以維持較高淀粉積累量。花后持續(xù)遮光條件下籽粒中GBSS和SBE活性顯著降低,據(jù)此推測(cè)GBSS和SBE是小麥籽粒中淀粉合成的光調(diào)節(jié)位點(diǎn)。 挑旗后不同時(shí)期遮光對(duì)強(qiáng)筋小麥籽粒中淀粉合成關(guān)鍵酶活性存在較大影響,且此影響的趨勢(shì)因遮光時(shí)期、酶的種類和小麥基因型而不同。挑旗-開花遮光,提高籽粒灌漿前期的蔗糖供應(yīng)水平,AGPP和UGPP活性提高,轉(zhuǎn)化蔗

13、糖成為淀粉合成底物的能力增強(qiáng),同時(shí)SSS和SBE活性提高,促進(jìn)支鏈淀粉的合成,表現(xiàn)為籽粒灌漿前期2品種支鏈淀粉含量提高：籽粒灌漿后期,AGPP活性降低,DBE活性也呈下降趨勢(shì),從而抑制支鏈淀粉的合成。花后1-10天遮光,2強(qiáng)筋品種籽粒中蔗糖含量顯著下降,將蔗糖轉(zhuǎn)化為淀粉合成底物的能力下降(濟(jì)南17AGPP活性下降,藁城8901UGPP活性下降);催化支鏈淀粉合成關(guān)鍵酶活性出現(xiàn)不同程度降低,從而導(dǎo)致小麥籽粒中支鏈淀粉含量下降。花后11-2

14、0天和花后21-30天遮光后,2強(qiáng)筋小麥品種籽粒中淀粉合成關(guān)鍵酶活性降低,抑制淀粉的合成,淀粉含量和積累量顯著下降。不同時(shí)期遮光后均造成GBSS活性降低,這是遮光抑制直鏈淀粉合成的重要生理原因。 挑旗后不同時(shí)期遮光對(duì)糯小麥農(nóng)大糯50206籽粒中淀粉合成關(guān)鍵酶活性存在明顯影響。挑旗-開花遮光后,農(nóng)大糯50206籽粒灌漿前期和中期的SS活性增強(qiáng),降解蔗糖的能力提高,蔗糖含量迅速下降；同時(shí),此期UGPP和AGPP活性增強(qiáng),淀粉合成所需

15、底物的供應(yīng)能力提高；20DAA前其SSS和SBE活性提高,DBE活性變化不顯著,可見,花前遮光后提高了農(nóng)大糯50206籽粒灌漿中前期的支鏈淀粉合成能力。籽粒灌漿后期,遮光處理的淀粉合成關(guān)鍵酶活性下降較快。最終表現(xiàn)為遮光處理的支鏈淀粉含量顯著提高。花后1-10天遮光后,農(nóng)大糯50206籽粒中SS和UGPP活性提高,AGPP活性稍有降低,SSS活性提高,15DAA前DBE活性提高,SBE活性下降,最終表現(xiàn)為支鏈淀粉含量下降?；ê?1-20天

16、遮光后,SS和AGPP活性提高,UGPP活性無明顯變化,蔗糖含量下降:SSS活性提高,但SBE和DBE活性下降,支鏈淀粉含量顯著下降?；ê?1-30天遮光,蔗糖含量、SS、UGPP、AGPP和SSS活性均顯著下降,DBE先上升后下降,SBE活性提高,但最終支鏈淀粉含量下降。不同時(shí)期遮光對(duì)農(nóng)大糯50206籽粒中GBSS活性存在明顯影響,且變化趨勢(shì)與直鏈淀粉含量變化的趨勢(shì)類似,相關(guān)性分析結(jié)果表明,糯小麥籽粒中GBSS活性和直鏈淀粉含量呈顯著

17、正相關(guān)。 4.小麥籽粒淀粉組成與淀粉理化特性及面團(tuán)流變學(xué)特性的相關(guān)性分析 不同基因型小麥籽粒淀粉的膨脹特性、糊化特性、熱力學(xué)特性和結(jié)晶程度存在較大差異,同時(shí)弱光對(duì)小麥淀粉的這些品質(zhì)特性存在明顯影響,影響趨勢(shì)因遮光時(shí)期、遮光強(qiáng)度、基因型和粒位的不同存在較大差異。相關(guān)性分析結(jié)果表明,淀粉的直、支鏈淀粉組成和粒度分布與其淀粉品質(zhì)特征參數(shù)間存在一定相關(guān)性。具體表現(xiàn)為,膨脹勢(shì)與直鏈淀粉含量呈一定程度負(fù)相關(guān),與B型淀粉粒的體積比例呈

18、顯著正相關(guān)。直鏈淀粉含量與峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、峰值時(shí)間和糊化溫度呈顯著負(fù)相關(guān),與最終粘度、反彈值和反彈比例呈顯著正相關(guān):B型淀粉粒的體積比例與峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、峰值時(shí)間和糊化溫度呈顯著正相關(guān),與最終粘度、反彈值和反彈比例呈顯著負(fù)相關(guān)。To、TP和Tc與直鏈淀粉含量呈顯著負(fù)相關(guān),與B型淀粉粒比例呈顯著正相關(guān),ΔH與淀粉直支組成和粒度分布相關(guān)不顯著。總淀粉含量與To和ΔH呈顯著負(fù)相關(guān)。直支淀粉比與TP和Tc呈顯著負(fù)相關(guān)。結(jié)