温度对不同筋型小麦游离氨基酸与籽粒蛋白质含量的影响
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作者: 宋康 朱彦威 李鹏 张凤云
收稿日期：2013-07-04
基金项目：山东省自然科学基金项目“利用抗寒性突变体分离小麦抗寒性相关基因”（ZR2009DQ024）
作者简介： 宋康（1978-），女，助理研究员，从事农产品加工研究。E-mail：skangmail@sinacom
*通讯作者：张凤云（1963-），女，农艺师，从事小麦育种与栽培研究。E-mail：fyzhang63@163com
摘要：以济南17和潍麦8号两个不同筋型小麦品种为材料，研究花后温度对小麦籽粒蛋白质和植株氨基酸含量的影响。结果表明，灌浆期高温提高了小麦籽粒蛋白质含量，两个筋型品种表现出相同的趋势；提高了小麦叶片和茎鞘中游离氨基酸含量，向籽粒中运输的氨基酸的量也增加，有利于籽粒蛋白质的合成。对黄淮海等北方强筋小麦而言，后期高温对提高籽粒蛋白质含量是有利的，但降低了弱筋小麦的品质。
关键词：小麦；温度；蛋白质；氨基酸
中图分类号：S512.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）12-0024-04
近年山东小麦灌浆后期高温天气频发，导致籽粒灌浆期缩短，粒重下降，小麦减产。有研究表明，高温一般会引起籽粒蛋白质组分的明显变化，从而影响小麦的籽粒品质[1，2]；花后高温是影响山东小麦籽粒品质的重要因素之一[3]。因此，研究小麦花后高温对籽粒品质形成的影响具有十分重要的意义。本研究以两种不同筋型小麦品种为对象，以常温为对照，研究小麦籽粒蛋白质在高温条件下的变化动态及其与植株氨基酸含量的关系，旨在为小麦的抗逆栽培提供理论依据。
1材料与方法
1.1试材与试验设计
供试品种为强筋小麦济南17和弱筋小麦潍麦8号。采用盆栽试验，于2011～2012年在山东省农业科学院与济南市天桥区达仁农场进行。供试土壤有机质含量为12.2 g/kg，碱解氮59.2mg/kg，速效磷14.5 mg/kg，速效钾92.3 mg/kg。试验用盆直径30 cm，高25 cm。10月15日播种，每品种20盆，每盆留苗10株。于开花后7 d将植株长势一致的5盆移入A230746型光温培养箱进行温度处理。 设4个处理，T1：34℃；T2：32℃；T3：26℃；T4：24℃，其中，T1、T2为高温处理，T3、T4为常温处理。随机排列，每次取样后对盆钵进行调换。不同温度处理的光照时间均为12 h，相对湿度控制在60%左右。
1.2测定项目和方法
选同一天开花麦穗进行标记，每7 d取样1次。105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重。成熟时收获籽粒，放置1个月后测定籽粒主要品质指标。
1.3数据处理与作图
用Microsoft Excel软件。
2结果与分析
2.1不同温度处理对籽粒蛋白质含量的影响
从图1可以看出，花后高温缩短小麦籽粒灌浆期，与常温相比成熟期明显提前，并且显著提高籽粒蛋白质含量。不同温度处理下小麦籽粒蛋白质含量在开花后均呈先降低后升高趋势，在花后21 d达到最低。各处理间比较，T1和T2籽粒蛋白质含量显著高于T3和T4处理。两个品种比较，潍麦8号在T1、T2处理下成熟期籽粒蛋白质含量比T4处理分别高14.8%和17.3%，济南17分别高19.2%和12.7%，表明高温对不同筋型小麦籽粒蛋白质含量的影响相同。
2.2不同温度处理对叶片游离氨基酸含量的影响
由图2可以看出，高温提高了小麦叶片游离氨基酸含量，处理后7 d达最大值，随后一直下降，到成熟期其含量一直高于常温处理；而常温处理下，潍麦8号叶片游离氨基酸含量呈持续下降趋势，济南17则在花后14 d达最大值。表明两品种在常温下叶片氨基酸代谢存在差异，在高温下潍麦8号叶片对温度变化的反应更为敏感。
2.3不同温度处理对茎鞘游离氨基酸含量的影响
不同品种茎鞘游离氨基酸含量均为高温处理后7 d达到最大，随后呈下降趋势（图3）。高温处理下潍麦8号茎鞘游离氨基酸含量与常温处理间比较几无差异，而济南17茎鞘游离氨基酸含量在花后14～21 d显著高于常温处理。表明不同品种类型对温度变化的响应不同。
2.4不同温度处理对籽粒游离氨基酸含量的影响
籽粒游离氨基酸含量从花后7 d到成熟一直呈下降趋势，各处理间差异较小；处理14 d后，差异明显，高温处理籽粒氨基酸含量呈快速下降趋势，而常温处理下降趋势趋于平缓（图4）。表明高温处理加速了灌浆后期籽粒游离氨基酸向蛋白质的转化，利于蛋白质的合成。
3结论与讨论
小麦籽粒蛋白质含量是反映籽粒品质特性的重要指标之一，蛋白质各组分的相对含量与比例决定了面粉面团形成时间、强度、延展性和面包体积[8， 9]。而温度控制着作物的发育，并在一定程度上影响籽粒灌浆过程，有研究表明小麦开花后短时间的高温胁迫就可以使小麦品质变劣。本研究表明，灌浆期高温提高了小麦籽粒蛋白质含量，两品种表现了相同的趋势。蛋白质构成也是影响小麦籽粒品质的重要因素，高温对籽粒蛋白构成的影响需进一步研究。
前人研究表明植株地上部器官中氨基酸含量与籽粒中蛋白质含量呈正相关关系，提高营养器官游离氨基酸含量，可以保证籽粒氨基酸供应充足，促进籽粒蛋白质的合成。本研究表明，高温提高了小麦叶片和茎鞘中游离氨基酸含量，向籽粒中运输的氨基酸的量也增加，有利于籽粒蛋白质的合成，这可能与营养器官蛋白质水解加速有关。高温处理前期籽粒中游离氨基酸含量高于常温处理，但后期下降较常温处理快，最终含量低于常温处理，这说明高温促进了籽粒中氨基酸向蛋白质的转化，利于籽粒蛋白质的合成。对黄淮海等北方强筋小麦而言，后期高温对提高籽粒蛋白质含量是有利的，但降低了弱筋小麦的品质。
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