拔节期和孕穗期双期低温对小麦籽粒品质的影响

作     者：史可佳 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘蕾蕾

授予年度：2020年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：小麦 低温 籽粒品质 蛋白质空间分布 锻炼效应 冠层温度 

摘      要：随着经济的发展和人民生活水平的提高,小麦籽粒品质越来越为人们所关注,而小麦高产与优质之间的矛盾也日益凸显,产量和品质的同步提升成为小麦生产的主要目标之一。小麦籽粒品质不仅由品种特性决定,还受到环境条件的影响,而在环境因素中又以温度的影响最为突出。随着全球升温态势的发展,小麦春季遭受多次冷害的频率和强度也在不断上升,给小麦生产带来了极其不利的影响,造成了小麦产量下降、品质变劣。因此,针对春季多发性冷害对小麦籽粒品质形成的影响展开深入的研究,可为未来气候情境下小麦品质的提高及小麦籽粒的有效利用提供一定的理论参考和数据支持。本研究以温度敏感型小麦—扬麦16和温度钝感型小麦—徐麦30作为试验材料,利用人工气候室进行不同低温时期和低温水平的处理,来分析和量化低温对小麦籽粒品质形成及籽粒蛋白质空间分布的影响,并进一步探讨前期低温是否能够提高小麦的低温抗性,减轻后期低温对小麦籽粒品质的影响。本研究的主要研究结果如下:（1）低温处理后,小麦灌浆过程中籽粒蛋白质含量高于CK,且随温度的下降而升高,而籽粒蛋白质积累量、淀粉及其组分含量和积累量均低于CK,且随温度的下降而降低。不同低温时期对小麦籽粒蛋白质含量及积累量、淀粉及其组分积累量（扬麦16支链淀粉和总淀粉除外）的影响表现为:孕穗期双期拔节期,而对籽粒淀粉及其组分含量（徐麦30直链淀粉除外）的影响表现为:双期孕穗期拔节期。拔节期低温对小麦籽粒蛋白质、淀粉及其组分的积累具有锻炼效应,且锻炼效应随温度的下降呈升高趋势（扬麦16籽粒蛋白质和直链淀粉积累量除外）。小麦籽粒蛋白质和淀粉及其组分积累的logistic特征参数随温度的下降而降低,其中低温对最大积累速率（Rmax）的影响最大,而对积累活跃生长期（D）的影响最小。此外,将籽粒蛋白质和淀粉及其组分积累量的logistic特征参数与处理期间的累积低温度日（ACDD）进行拟合后发现,籽粒蛋白质的积累特征参数与基于空气温度的ACDD（ACDDa）相关性更高,而籽粒淀粉及其组分的积累特征参数与基于冠层温度的ACDD（ACDDc）相关性更高。（2）拔节期、孕穗期以及拔节和孕穗双期低温对成熟期小麦籽粒各品质指标均有显著的影响（清蛋白含量和扬麦16籽粒长宽比除外）,其中以孕穗期低温的影响最大,双期次之,拔节期影响最小。随着处理温度的下降,籽粒中总蛋白质、球蛋白、醇溶蛋白、干面筋、湿面筋含量以及沉降值均呈现升高的趋势,而籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量以及粒长和粒宽均呈现降低的趋势。拔节期低温对成熟期的小麦籽粒品质具有一定的锻炼效应,其中醇溶蛋白含量的锻炼效应最大,籽粒淀粉直支比的锻炼效应最小。此外,成熟期小麦籽粒各品质指标与处理期间的ACDD均存在一定的相关性,其中营养品质和外观品质与ACDDc的相关性较高,而加工品质与ACDDa的相关性较高。（3）小麦籽粒由外自内蛋白质含量呈先升后降的梯度变化,扬麦16和徐麦30蛋白质含量均在糊粉层（扬麦16在P2,徐麦30在P3）达到最高,在内胚乳层（P9）达到最低。低温处理后,籽粒中同一层的蛋白质含量随温度的下降呈升高趋势。不同低温时期对扬麦16籽粒蛋白质含量空间分布的影响表现为:双期孕穗期拔节期,对徐麦30的影响表现为:孕穗期双期拔节期。低温对籽粒不同部位蛋白质含量的影响不同,拔节期和双期低温对扬麦16籽粒糊粉层（P2和P3）蛋白质含量的影响最大,对徐麦30籽粒种皮（P1）、糊粉层（P2和P3）和外胚乳（P5）蛋白质含量的影响最大;孕穗期低温对扬麦16籽粒外胚乳（P5）和中胚乳（P7）蛋白质含量的影响最大,对徐麦30籽粒中胚乳（P6）蛋白质含量的影响最大;此外,两小麦品种籽粒内胚乳（P9）蛋白质含量受低温的影响较小。拔节期低温对籽粒蛋白质含量的空间分布存在锻炼效应,其中扬麦16和徐麦30分别以P1和P6层蛋白质含量的锻炼效应最大,两小麦品种P9层的蛋白质含量锻炼效应最小。此外,拔节期和双期低温处理下,两小麦品种籽粒糊粉层（P2和P3）、外胚乳（P4）和中胚乳（P7）的相对蛋白质含量与ACDDc的相关性较好;孕穗期处理下,除种皮（P1）和中胚乳（P6）外,籽粒其余层的相对蛋白质含量也与ACDDc的相关性较好。