小麦籽粒淀粉组成、糊化特性及其对氮素水平的响应

摘要

本研究选用12个不同类型小麦品种(系)，研究了小麦籽粒淀粉的粒度分布特征、完熟期籽粒提取淀粉的糊化特性及其发育过程中直支链淀粉积累特点、淀粉合成关键酶活性变化，并针对不同品质类型小麦品种设计3个氮肥水平，研究了氮素水平对小麦籽粒淀粉的粒度分布、直支链淀粉积累、糊化特性的影响，初步探讨了小麦籽粒淀粉组成与其糊化特性之间的关系。研究结果表明： 1、小麦籽粒淀粉粒度分布特征及其对氮素水平的响应 小麦籽粒中淀粉粒的数目分布呈单峰或双峰曲线变化，仅个别品种呈3峰曲线变化；体积和表面积分布呈双峰曲线变化，仅个别品种呈3峰曲线变化。B型淀粉粒的数目和表面积比例显著高于A型淀粉粒的，A型淀粉粒的体积比例一般高于B型淀粉粒的。不同类型小麦籽粒中淀粉粒度分布存在差异。糯小麦籽粒中B型淀粉粒的比例显著高于普通小麦，强筋小麦籽粒中B型淀粉粒的比例明显高于弱筋小麦。 氮素水平对不同品质类型小麦籽粒中的淀粉粒度分布均存在显著影响，且影响的趋势因品种类型而异。强筋小麦随氮肥用量的增加，B型淀粉粒的比例呈下降趋势，平均径和中位径显著增大，体积和表面积分布的B型淀粉粒峰值粒径显著增大。中筋小麦随氮肥用量的增加，籽粒中B型淀粉粒的比例呈一定程度的增大趋势，平均径和中位径呈降低趋势。弱筋小麦增施氮肥后，籽粒中B型淀粉粒的比例显著提高，且以低氮处理的为最大，低氮处理的平均径和中位径均低于对照。 2、不同类型小麦品种淀粉积累的差异及其酶学机制 籽粒灌浆过程中糯小麦、部分糯小麦和非糯小麦淀粉含量、积累量变化存在显著差异。非糯小麦和部分糯小麦籽粒中总淀粉和支链淀粉含量快速提高的时间较糯小麦早，前两者为花后6天，后者为花后10天；支链淀粉快速增长终止时间方面，糯小麦相对较早。花后10天至成熟期的大部分籽粒灌浆过程中，糯小麦和部分糯小麦的淀粉含量一般高于非糯小麦；糯小麦支链淀粉含量显著高于非糯小麦和部分糯小麦；糯小麦直链淀粉快速积累的时间显著短于部分糯小麦和非糯小麦，其直链淀粉含量极低，显著低于部分糯小麦和非糯小麦。不同类型小麦籽粒灌浆过程中直支淀粉比的变化趋势显著不同，糯小麦直支淀粉比显著低于部分糯小麦和非糯小麦。 籽粒灌浆初期(花后6天前)，糯小麦的蔗糖合酶活性较高，降解蔗糖的能力较强，表现为蔗糖含量较低，同时此期UGPP和AGPP活性较高，说明淀粉合成所需底物的供应能力较强。尽管此期糯小麦的SSS、GBSS和SBE活性低于非糯小麦和部分糯小麦，但其支链淀粉和总淀粉含量高于后两者。糯小麦、部分糯小麦和非糯小麦籽粒灌浆过程中AGPP活性的变化趋势存在显著不同。非糯小麦和部分糯小麦开花后籽粒中的AGPP活性持续提高，花后20天左右达峰值，之后降低；糯小麦的AGPP活性花后6天前略有降低，花后6-25天快速提高，于花后25天左右达峰值，之后降低。整个籽粒灌浆过程中，非糯小麦和部分糯小麦籽粒中GBSS活性显著高于糯小麦。与非糯小麦和部分糯小麦相比，糯小麦籽粒灌浆后期UGPP、AGPP、SBE和DBE活性较高是其支链淀粉含量较高、持续时间较长的重要生理原因。 3、氮素水平对小麦籽粒灌浆过程中淀粉含量和积累量的变化存在显著影响 增施氮肥降低灌浆过程中小麦籽粒中直链淀粉的含量。低氮处理提高小麦籽粒中总淀粉含量，但高氮处理对其影响不大，甚至降低。支链淀粉含量变化趋势与总淀粉含量大致相同。 增施氮肥降低灌浆过程中小麦籽粒中直链淀粉的积累量。低氮处理提高强筋小麦豫麦47籽粒中支链淀粉积累量，但高氮处理使其降低；低氮处理提高中筋小麦山农8355籽粒灌浆过程中的支链淀粉积累量，但高氮处理使其支链淀粉积累量的增幅降低；增施氮肥降低弱筋小麦豫麦50籽粒中灌浆前期的支链淀粉积累量，灌浆后期低氮处理的支链淀粉积累量迅速增长，高出对照2％，而高氮处理虽有所提高但始终低于对照。强筋小麦豫麦47高氮处理显著降低总淀粉积累量；中筋小麦山农8355籽粒淀粉积累量在灌浆过程中，随氮肥增施，低氮处理大部分时间显著高于对照；高氮处理仅在灌浆前期下降显著；弱筋小麦豫麦50籽粒淀粉积累量在灌浆前期，低氮处理和高氮处理均下降显著，降幅超过5％，有时甚至超过10％。 4、小麦籽粒提取淀粉糊化特性及其对氮素水平的响应 非糯小麦和部分糯小麦的高峰粘度、最终粘度明显高于糯小麦，而低谷粘度明显低于糯小麦，从而造成非糯小麦和部分糯小麦的稀懈值、反弹值显著高于糯小麦；糯小麦的糊化温度和峰值时间显著高于非糯小麦和部分糯小麦。强筋小麦的高峰粘度、稀懈值显著高于中筋小麦和弱筋小麦，其低谷粘度、最终粘度、反弹值、峰值时间、糊化温度显著低于后两者。 强筋品种增施氮肥后，低谷粘度、最终粘度和反弹值提高；低氮处理的糊化温度提高，到达峰值的时间延长，高峰粘度、稀懈值降低；高氮处理的糊化温度降低，峰值时间缩短，高峰粘度、稀懈值提高。中筋品种增施氮肥后高峰粘度、低谷粘度、最终粘度和稀懈值呈增大趋势；低氮处理的糊化温度降低，峰值时间提前，而高氮处理的糊化温度增大，峰值时间拖后。弱筋品种增施氮肥后淀粉糊化参数均降低，且低氮处理降低的幅度较高氮处理大。 5、小麦籽粒淀粉组成与糊化特性的相关性分析 相关性分析结果表明，淀粉的直、支链淀粉组成和粒度分布与其糊化特性间存在一定相关性。B型淀粉粒的数目、体积和表面积比例与高峰粘度和稀懈值存在显著正相关；与低谷粘度、最终粘度和反弹值存在显著负相关；与峰值时间呈一定程度负相关，但未达显著水平。籽粒中直链淀粉含量、支链淀粉含量和总淀粉含量与高峰粘度、稀懈值呈显著负相关，与低谷粘度、最终粘度、反弹值和峰值时间呈一定程度正相关。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

前 言

1研究意义

2国内外研究现状

2.1小麦籽粒淀粉组成及结构

2.2小麦胚乳淀粉粒研究进展

2.3小麦胚乳淀粉的生物合成

2.4小麦籽粒淀粉的组成、结构、特性与品质的关系

2.5影响小麦籽粒淀粉形成的主要因素

2.6 Waxy蛋白缺失对小麦淀粉性状的影响

第一章不同类型小麦籽粒淀粉粒度分布特征

1材料与方法

2结果与分析

2.1不同类型小麦籽粒淀粉粒数目分布特征

2.2不同类型小麦籽粒淀粉粒体积分布特征

2.3不同类型小麦籽粒淀粉粒表面积分布特征

本章小结

第二章氮素水平对小麦籽粒淀粉粒度分布的影响

1材料与方法

2结果与分析

2.1氮素水平对小麦籽粒淀粉粒数目分布的影响

2.2氮素水平对小麦籽粒淀粉粒体积分布的影响

2.3氮素水平对小麦籽粒淀粉粒表面积分布的影响

本章小结

第三章不同类型小麦籽粒淀粉含量和积累动态

1材料与方法

2结果与分析

2.1不同类型小麦千粒重变化

2.2不同类型小麦籽粒灌浆过程中淀粉含量的动态变化

2.3不同类型小麦籽粒灌浆过程中淀粉积累量的动态变化

本章小结

第四章氮素水平对小麦籽粒淀粉含量和积累动态的影响

1材料与方法

2结果与分析

2.1氮素水平对小麦籽粒千粒重变化的影响

2.2氮素水平对小麦籽粒淀粉含量变化的影响

2.3氮素水平对小麦籽粒淀粉积累量变化的影响

本章小结

第五章不同类型小麦籽粒提取淀粉糊化特性及其对氮素水平的响应

1 材料与方法

2结果与分析

2.1不同类型小麦籽粒提取淀粉糊化特性比较

2.2氮素水平对强筋小麦籽粒提取淀粉糊化特性的影响

2.3氮素水平对中筋小麦籽粒提取淀粉糊化特性的影响

2.4氮素水平对弱筋小麦籽粒提取淀粉糊化特性的影响

2.5淀粉组成与其糊化特性的相关性

本章小结

第六章不同类型小麦籽粒淀粉合成的酶学机制

1材料与方法

2结果与分析

2.1蔗糖含量

2.2蔗糖合酶(SS)活性

2.3腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)活性

2.4尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPP)活性

2.5可溶性淀粉合酶(SSS)活性

2.6淀粉粒束缚淀粉合酶(GBSS)活性

2.7淀粉分支酶(SBE)活性

2.8淀粉去分支酶(DBE)活性

本章小结

第七章讨论

第八章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间已发表论文