不同时期灌水对强筋小麦郑麦9023蛋白质及其组分的影响

不同时期灌水对强筋小麦郑麦9023蛋白质及其组分的影响 不同时期灌水对强筋小麦郑麦9023蛋白质 及其组分的影响 山东农业科学2010,9:39,41ShandongAculturalSciences 不同时期灌水对强筋小麦郑麦9023 蛋白质及其组分的影响 牛凯丽,李友军,郅娟娟,黄明,吴金芝 (河南科技大学农学院,河南洛阳471003) 摘要:在大田条件下研究了不同时期灌水对强筋小麦郑麦9023蛋白质及其组分的影响.结果表明,随 着灌水次数的增加,小麦蛋白质含量呈下降趋势,即W1>W2>W3,说明水分增加对蛋白质含量有稀释效应; 增加灌水,提高了小麦籽粒游离氨基酸含量,降低了游离氨基酸向蛋白质的转运;随着灌水次数的增加,谷蛋 白,球蛋白总体上呈降低趋势,清蛋白呈增加趋势,醇溶蛋白变化较大,谷醇/清球比值降低.成熟期小麦籽粒 谷蛋白大聚合体W2处理达到最大值,表明灌两水有利于谷蛋白大聚合体的合成:可提高强筋小麦的烘焙品 质. 关键词:强筋小麦;郑麦9023;不同时期灌水;蛋白质组分 中图分类号:$512.01文献标识号:A文章编号:1001—4942(2010)09—0039—04 Effects0fDifferentPeriodsofIrrigationonGrainPr0teinandIts ComponentsofStrongGlutenWheatVarietyZhengmai9023 NIUKai—li,LIYou—jun',ZHIJuan—juan,HUANGMing,WUJin—zhi (CollegeofAgronomy,HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471003,Chi na) AbstractTheeffectofdifferentperiodsofirrigationontheproteinanditscomponentsofstrong gluten wheatvarietyZhengmai9023wasstudiedinfield.Theresul~wereasfollows.Withtheincreaseofirrigation times,theproteincontentofwheatdecreased,i.e.W1>W2>W3,whichshowedthatincreasingwaterhad dilutioneffectonproteincontent;thefreeaminoacidcontentofwheatgrainimprovedandthetransportationof freeaminoacidstoproteinreduced;theconten~ofglutelinandglobulindecreasedgenerally,thealbumincon— tentincreased,theprolamincontentchangedgreatly,SOtheratioofsPtoNP(storageproteincontenttonu— tritionMproteincontent)decreased.Atthematurationstage,thewheatgraingluteninmaeropolymerreached themaximumwiththeW2treatment,whichshowedthatirrigationfortwotimeswasfavourabletoglutenin macmpolymersynthesisandimprovedthebakingqualityofstrongglutenwheat. KeywordsStrongglutenwheatvariety;Zhengrnai9023;Differentperiodsofirrigation;Proteincompo- nents 目前水资源不足和高产田氮素过量投入而造 成的农业生态环境污染已成为我国华北地区农业 生产可持续发展的限制因子,.因此开展节水 省肥栽培的理论与技术研究势在必行.已有研究 表明,适当减少灌溉量和施肥量,不仅不会影响作 物产量,而且能显着提高水分和氮素利用率. Karasov(1982)认为,对农业来说,最大的挑战 是开发提高水分利用效率的技术.在有限灌溉条 件下,配合适量的养分,能够使水分得到更有效利 用.本研究通过田间试验,研究不同时期灌 收稿日期:2010-05—05 基金项目:国家粮食丰产工程项目(2004BA520A06—5) 作者简介:牛凯丽(1982一),女,在读硕士研究生,研究方向为小麦高产栽培.E— mail:niukailideshu@163.com 通讯作者:李友军(1962一),男,教授,博士,硕士生导师,主要从事小麦高产栽培理论 与技术研究.E—mail:k~nyj@sina.com 山东农业科学2010年 水对强筋小麦蛋白质及其组分的影响,揭示水分 和小麦品质的关系,优化水分管理,为优质小 麦水分管理提供科学依据. 1材料与方法 1.1材料与设计 试验于2008—2009年在河南科技大学试验 农场进行.土壤质地为壤土,0,40cm土层中含 有机质15.9g/kg,碱解氮36.27mg/kg,速效磷 2O.98mg/kg,速效钾120mg/kg.小麦生育期间 降水量160.8mln.灌水处理设3个水平,W1:拔 节期灌水一次;W2:拔节期和孕穗期各灌水一次; W3:拔节期,孕穗期和灌浆期各灌水一次.每次 灌水定额750m/hm,各小区间埋设塑料薄膜包 埂.每公顷施N240kg,P2O5138kg,K20165 .氮肥50%基施,50%拔节期结合灌水追施, 磷钾全部基施.供试品种为郑麦9023(弱春性, 强筋早熟品种),重复3次,小区面积15m(5m ×3m),10月18日播种,行距20cm,人工点播, 三叶期定苗,240万彬hm,常规管理. 1.2测定项目与方法 开花期,在各取样区选择表现一致良好,同天 开花的穗挂牌标记足量.以后每隔6d取样一次 至收获,每次取样lO穗,田间所取样品迅速移至 室内分离出籽粒,然后置105%条件下杀青2O min,65c【=下烘至恒重,及时粉样备用. 1.2.1籽粒游离氨基酸含量测定参考李合生 的方法,采用茚三酮法测定H. 1.2.2粗蛋白含量测定用浓HS0一H:0:法 消煮,半微量凯氏定氮法测定N(%)含量.粗蛋 白含量(%)=N(%)×5.7. 1.2.3蛋白质组分的分离与测定参照何照 范L8的方法.称取样品0.5g置于研钵中,分别 用蒸馏水,10%NaCI,75%乙醇和0.2%NaOH振 荡法连续提取清蛋白,球蛋白,醇溶蛋白和麦谷蛋 白.取上述各提取液5ml,加人等体积的双缩脲 试剂20min后,于540nm下比色测定透光率,并 用牛血清蛋白作曲线,计算提取液中的蛋白 质含量. 1.2.4谷蛋白大聚合体(GMP)含量的测定参 照Weagels9的方法,0.05g面粉中加入1.5%的 SDS提取液1ml,常温下离心15min(15500× g),弃上清液,残余物加入稀释1倍的双缩脲试剂 10ml,振荡2h后离心,取上清液测540nm处的 吸光值,以残余物中N含量计算GMP的近似值, 每个样品测2次,取平均值. 2结果与分析 2.1不同时期灌水对郑麦9023籽粒游离氨基酸 含量的影响 游离氨基酸是蛋白质合成的底物,籽粒中游 离氨基酸含量的高低直接影响着蛋白质合成的多 少.由表1可以看出,从花后7d开始,随着籽粒 发育成熟,籽粒中游离氨基酸含量呈逐渐降低趋 势,成熟期的小麦籽粒仅含有少量的游离氨基酸. 花后7—14d,小麦籽粒游离氨基酸含量W1高于 W2,W3;花后21,35d,W2>W3>W1;成熟期, 小麦籽粒游离氨基酸含量W3>W1>W2.以上 表明随着灌水次数的增加,提高了小麦籽粒游离 氨基酸含量. 表1不同水分处理强筋小麦郑麦9023 籽粒游离氨基酸含量(m#100g) d花后21d花后28d花后35d成熟期 水分处理花后7d花后14 Wl145.001o6.6351.O818.9l12.52l2.52 W2l0o.O886.2064.8o4l_9736.867.23 W3100.o886.2056.7134.3529.65l4.o8 2.2不同时期灌水对郑麦9023籽粒蛋白质含量 的影响 由图1可知,籽粒形成过程中总蛋白含量的 变化呈"高一低一高"的"V"字形变化趋势.W2, W3从开花后7d至21d,籽粒蛋白质含量逐渐下 降,从花后21d开始到成熟,籽粒蛋白质含量又 逐渐升高.随着灌水次数的增加,小麦蛋白质含 量呈下降趋势,即W1>W2>W3,其中W1处理 开花后天数 注:W1在35d即成熟收获,图2同. 图1不同水分处理郑麦9023籽粒蛋白质含量 0000OO0O00OO O000OOO00OOO 208542086420 22;ll 一96v嘲姐皿啦 第9期牛凯丽等:不同时期灌水对强筋小麦郑麦9023蛋白质及其组分的影响41 小麦籽粒蛋白质在花后14d降到低谷,然后迅速 回升直至成熟达到最高,W2,W3处理花后7d至 21d下降趋势缓慢,然后缓慢回升,这与水分增 加对蛋白质含量稀释效应有关?J. 2.3不同时期灌水对郑麦9023籽粒蛋白质组分 的影响 由表2可以看出,清蛋白在小麦籽粒灌浆过 程中随浇水次数的增加呈现增加的趋势.花后7 — 14d,小麦籽粒清蛋白含量W2,W3处理高于 W1处理;花后21,28d,小麦籽粒清蛋白含量 W3>W1>W2;花后35d至成熟小麦籽粒清蛋白 含量有所回升,W3高于W2.以上表明灌3水增 加了清蛋白的含量. 表2不同水分处理郑麦9o23籽粒 蛋白质组分含量(%) 蛋白质组分水分处理花后7d花后14d花后21d花后28d花后35d成熟期 W15.515.654t3.764.104.10 清蛋白W27.866.383.383.003.274.06 W37.866.384.374.o73.804.82 小麦籽粒灌浆过程中球蛋白在花后7,14d W2,W3处理高于W1处理;花后2l,28d,籽粒 球蛋白含量W2,W3处理又低于W1处理,到小 麦成熟期W3处理球蛋白的含量出现最低值,说 明随灌水次数的增加,籽粒球蛋白含量逐渐减少. 醇溶蛋自在小麦籽粒灌浆过程中随灌水次数 的增加呈现增加的趋势,但到成熟期则相反,醇溶 蛋白含量降低,即处理Wl>W2>W3. 麦谷蛋白在小麦籽粒灌浆过程中随浇水次数 的增加呈现下降趋势,花后35d至成熟小麦籽粒 中麦谷蛋白含量W1>W2>W3.以上表明增加 灌水次数,谷醇/清球比值降低,这与增加灌水谷 醇蛋白含量降低,清球蛋白含量升高一致,是蛋白 质品质指标变化的生理基础. 2.4不同时期灌水对郑麦9023籽粒谷蛋白大聚 合体(GMP)含量的影响 谷蛋白大聚合休是小麦胚乳贮藏蛋白中最大 的一部分蛋白质,其含量反映了谷蛋白聚合体的 粒度分布情况,与其它烘焙品质性状呈显着正相 关?.图2表明,花后7,14d,小麦籽粒谷蛋白 大聚合体含量增加,且增幅较小;花后14,21d, 小麦籽粒谷蛋白大聚合体含量降低;花后21d至 成熟含量增加,增幅较大;成熟期达到最大值,以 W2处理最高.表明灌两水有利于谷蛋白大聚合 体的合成,可提高强筋小麦的烘焙品质. 巷 叫 缸 血 嘲 图2不同处理郑麦9023籽粒谷蛋白大聚合体含量 3结论与讨论 关于土壤水分对籽粒蛋白质含量的影响,前 人研究表明随灌水量和灌水次数的增加籽粒蛋白 质含量逐渐降低J.还有研究指出,无论干旱 胁迫或过量灌水均不利于籽粒蛋白质积累,适量 增加灌水量是获得较高籽粒蛋白质含量的基 础J.本试验研究表明,随着灌水次数的增 加,蛋白质的含量降低,说明水分对蛋白质具有稀 释效应.小麦面粉加工品质受土壤水分的影响, 干旱胁迫和渍水均导致籽粒蛋白质含量降低?. 在本试验条件下,随着灌水次数的增加,小麦 籽粒蛋白质,谷蛋白大聚合体含量整体趋势降低 (以W2处理最高),氨基酸的转化效率降低,清 蛋白增高,球蛋白变化比较平缓,谷蛋白降低,醇 溶蛋白呈先增后降趋势,谷醇/清球比降低,从而 不利于品质的改善.因此在肥料充足的条件下, 只有适当灌水才能使强筋小麦的产量和品质同步 提高.对于强筋小麦而言,在底墒充足条件下,播 种一般不浇水,起身拔节期结合追肥进行灌水,孕 穗期浇水与补氮相结合,开花后一般不浇水,特别 干旱必须浇水时应在小麦扬花后(下转第46页) 鸵巧m鸵引仇 铊m他硒舛 虬他%"舛"? 拍??盯;目" 船仇娩娩?回 跎%昭跎跎 町 籼一一 46山东农业科学2010年 量及效益的影响[J].山东农业科学,2008,4:36—37. [5]王瑞英,孙思风,崔广芳,等.青岛地区夏播鲜食糯玉米适 宜栽培密度研究[J].山东农业科学,2008,1:55—57. [6]范玉红,陈春利,秦咏梅,等.不同密度对耐密型玉米新品 种产量的影响[J].山东农业科学,2009,4:55—56. [7]刘迎雪,李文华,李彩凤,等.不同施氮模式对玉米产量和 质量的影响[J].玉米科学,2007,15(2):117—119,126. [8]朴秀吉,于小东,李长梅,等.磷肥不同施用方法对郑单 958产量及养分吸收的影响[J].玉米科学,2008,16(6): 114—116. [9]邵国庆,李增嘉,苏诗杰,等.氮水耦合对玉米产量和品质 及氮肥利用率的影响[j].山东农业科学,2008,9:29—32. [1O]杨思琼,黄建国,何腾兵,等.氮肥用量对普通玉米产量和 营养品质的影响[J].植物营养与肥料,2009,15(3): 5O9—513. [11]王庆样,姜艳超,吕桂兰,等.氮钾肥配合施用对玉米产量 及养分吸收的影响[J].玉米科学,2006,14(3):145—146. [12]武际,郭熙盛,王文军,等.磷钾肥配合施用对玉米产量 及养分吸收的影响[J].玉米科学,2006,14(3):147—150. [13]邵继梅,曹敏建,佟伟,等.N,P,K对高淀粉玉米产量及 营养品质的影响[J].玉米科学,2008,16(2):115—117. [14]吴迪,黄绍文,金继运,等.氮肥运筹配施有机肥和坐水 种对春玉米产量与养分吸收转运的影响[J].植物营养与 肥料,2009,15(2):317—326. [15]高峻岭,高勇,宋朝玉,等.胶州市中肥力土壤最佳施肥 量的研究初报[J].山东农业科学,2009,10:80—82. [16]高峻岭,郝庆照,宋朝玉,等.平度市高肥力土壤玉米氮磷 减量化施用研究初探[J].山东农业科学,2010,2:67—69. [17]杨国航,赵久然,张春原,等.玉米京科25最佳氮密配合研 究[J].玉米科学,2007,15(1):132—134. [18]杨国航,陈国平,王荣焕,等.不同氮肥和密度水平对京单 28产量效应的研究[J].玉米科学,2008,16(4):176— 178. [19]赵益强.密度和施氮量对鲜食糯玉米产量的影响[J].玉 米科学,2008,16(5):108,111. [2o]赵勇,杨文钰.种植密度和施氮量对粮饲兼用玉米雅玉 8号产量的影响[J].玉米科学,2006,14(2):119—123. [21]郭庆法,王庆成,汪黎明,等编.中国玉米栽培学[M].上 海:上海科学技术出版社,2004,408—415. [22]佟屏亚,胡昌浩,黄舜阶,等着.为玉米栽培研究做出贡献 的人[M].北京:中国农业科技出版社,1998. (上接第4l页) 10d左右浅水浇灌,实现强筋小麦的高产,优质, 高效和节本生产. 参考文献 李建民,周殿玺,王璞.冬小麦水肥高效利用栽培技术原 理[M].北京:中国农业大学出版社,2000,131—133. DelIChen,YinPN,GwanGWaterandnitrogenmanage— menttoincreaseagriculturalproductionandenvironmental qualitywiththeparticularreferencetoNorthChinaPlain[J]. ReviewofChjnaAculturalScienceandTechnology,1999, 3:100—107. 介晓磊,韩燕来,谭金劳,等.不同肥力麦田水氮交互效应与 耦合模式研究[J].作物,1998,24(6):963-970. KIsovCG.Irrigationefficiencyinwaterdelivery[J].Tech- nology,1982,2:62—74. SinghKP.KumarV.Wateruseandwater—useefficiencyof wheatandbarleyinrelationtoseedingdates,levelsofirrigation andnitrogenfertilization[J].AcuharalWaterManagement, 1981,3(4):305—316. 东先旺,刘树堂,陶世荣.不同肥水组合对夏玉米水分利用 效率及经济效益的影响[J].华北农,2000,15(1):81 — 85. [7]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教 育出版社,2000,185—189. [8]何照范.粮油籽粒品质及其分析技术[M].北京:中国农业 出版社,1985,57—60. [9]WeagelsPL,HamerRJ,SchofieldJD.RP—HPLCandeapil— laryelectophoresisofsubunitsfromgluteninisolatedbySDS andOs~mefractionation[J].JournalofCerealScience, 1995,22:211—224. [1O]王立秋,王占字.水肥因子对小麦籽粒及面包烘烤品质的影 响[J].中国农业科学,1997,30(3):67-73. [11]赵广才,常旭虹,刘利华,等.施氮贯对不同强筋小麦产量和 加工品质的影响[J].作物,2006,32(5):723—727. [12]李雁呜,张立言,李振国.春季肥水运筹对冬小麦籽粒产量 和品质的影响[J].河北农业大学,1996,19(1):1—6. [13]孙辉,姚大年,李保云,等.普通小麦谷蛋白大聚合体的含 量与烘烤品质的相关关系[J].中国粮油,1998,13 (6):13一l6. [14]许振柱,于振文,王东,等.灌溉条件对小麦籽粒蛋白质组 分积累及其品质的影响[】].作物,2003,29(5):682— 687. [15]xuzz,YuzW,WangD,eta1.Nitrogenaccumulationand transloeationforwinterwheatunderdifferentirrigationregimes [J].AgronomyandCropScience,2005,191:439—449. 1J1J]j1j