影響大豆蛋白質(zhì)形成和積累的因素研究現(xiàn)狀*

高鳳菊

（山東省德州市農(nóng)業(yè)科學研究院，山東 德州 253015）

大豆是重要的糧食和油料作物，大豆籽粒中蛋白質(zhì)含量約為40%，主要由品種的遺傳特性決定，同時又受生態(tài)環(huán)境和栽培措施的影響[1]。環(huán)境對品質(zhì)的影響隨環(huán)境變化的大小和品種不同而有所不同，蛋白質(zhì)含量越高的品種，變化幅度越大；環(huán)境差異越大，蛋白質(zhì)含量變異幅度越大[2]。大豆生產(chǎn)追求產(chǎn)量和品質(zhì)，但產(chǎn)量和品質(zhì)間存在一定程度上的負相關(guān)，通過栽培措施同步提高產(chǎn)量和品質(zhì)存在一定難度[3]。但在一定的基因型條件下，通過適宜的栽培措施，可以使品種的優(yōu)良特性得到最大發(fā)揮[4]。國內(nèi)學者對蛋白質(zhì)的形成和積累進行了大量的探索研究[5-7]，發(fā)現(xiàn)高蛋白品種的蛋白質(zhì)形成呈雙峰曲線變化，在籽粒形成前期，蛋白質(zhì)呈先上升后下降的趨勢；在籽粒形成中后期，蛋白質(zhì)的變化趨于平穩(wěn)，蛋白質(zhì)合成以籽粒形成的中后期為主[5-8]。高蛋白始終是大豆育種的主攻方向。因此，綜合分析影響蛋白質(zhì)形成和積累的因素，旨在為探討提高大豆蛋白質(zhì)含量的栽培措施奠定理論基礎(chǔ)。

1 品種

高蛋白大豆品種的品質(zhì)主要由遺傳基礎(chǔ)決定，高蛋白特性的表達程度同時又受生態(tài)環(huán)境和栽培條件的影響[9]。對于大豆蛋白質(zhì)含量影響最大的因素是品種[10]，品種的遺傳性對大豆蛋白質(zhì)含量的影響占70%～80%，而環(huán)境條件的影響占20%～30%[11]。因此確定適宜的品種，選擇適當播期，對增加大豆蛋白產(chǎn)量有較大作用[10]。目前優(yōu)質(zhì)高蛋白大豆的蛋白質(zhì)含量在45%以上。

2 生態(tài)環(huán)境

2.1 緯度

大豆蛋白質(zhì)含量與地理緯度呈負相關(guān)[12]，即原產(chǎn)于低緯度地區(qū)的品種蛋白質(zhì)含量較高[13-14]。從南到北，地理緯度每增加1°，蛋白質(zhì)含量減少0.1552%[13]，高蛋白含量的大豆區(qū)域分布在南、北緯11°～12°59′之間[16]。

2.2 海拔

大豆蛋白質(zhì)含量與海拔高度呈負相關(guān)[14]。隨大氣CO2濃度升高有降低的趨勢[15]。緯度、海拔的影響最終歸結(jié)熱量的多少，從而決定蛋白質(zhì)的含量，在這種生態(tài)條件下通過獲得性遺傳形成了我國大豆高蛋白的資源集中地[16]。

2.3 光照

隨著光照強度的降低，大豆蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢，高蛋白品種對光照強度反應(yīng)較遲鈍[17]。開花期、結(jié)莢期、鼓粒期在長光照條件下，大豆蛋白質(zhì)含量下降[18]。但生殖生長期進行光富集會增加籽粒蛋白質(zhì)含量[19]，從R5期開始連續(xù)遮陰10d會降低籽粒蛋白質(zhì)含量[20]。

2.4 降雨

降雨量及干旱程度是影響大豆蛋白質(zhì)含量的重要因素[16]。整個生長季節(jié)干旱，大豆蛋白質(zhì)含量增高；整個生長季節(jié)降雨充足，蛋白含量沒有變化[21]。在開花期、結(jié)莢期、鼓粒期干旱，大豆蛋白質(zhì)含量均上升，以鼓粒期干旱的變化最顯著，達2.55%[22]。

2.5 溫度

大豆種子發(fā)育期的生長溫度影響成熟籽粒的蛋白質(zhì)含量[23-25]。大豆蛋白質(zhì)含量隨溫度的升高而增加[23]。在溫度超過28℃時，仍會隨著溫度的提高而直線上升[26]，但超過35℃時蛋白質(zhì)含量下降[24]。成熟籽粒中的高蛋白質(zhì)含量是在高溫（31℃）條件下獲得的，而種子發(fā)育過程中快速的蛋白質(zhì)積累是在中溫（24℃）條件下獲得的。24℃是蛋白質(zhì)積累的最佳溫度[27]。而蛋白質(zhì)合成的最低溫度是25～28℃[24]。

2.6 氣象因子

氣溫悶熱、雨量充沛、濕度較大、日照較少、成熟期晝夜溫差小，有利于大豆蛋白質(zhì)的形成與含量的提高[28]。大豆蛋白質(zhì)含量與氣象因子（總積溫、總?cè)照諘r數(shù)、總降水量、日均溫差、日均相對濕度）顯著或極顯著相關(guān)，但氣象因子在營養(yǎng)生長期和生殖生長期對蛋白質(zhì)含量的影響存在差異[29]。同一品種在不同的氣象條件和栽培措施下，蛋白質(zhì)含量相差可達2%以上[30]。蛋白質(zhì)含量與日照時數(shù)呈正相關(guān)，與活動積溫呈負相關(guān)，與降雨量呈負相關(guān)[31]。

2.7年份地點

大豆蛋白質(zhì)含量在地點間有極顯著差異[32]，年份與地點綜合效應(yīng)使大豆蛋白質(zhì)的變化幅度為±1.586%，地點效應(yīng)大于年份效應(yīng)[33]。但高蛋白大豆的化學品質(zhì)比外觀品質(zhì)受不同年份外界環(huán)境的影響要小[34]。

3 栽培措施

大豆的生長環(huán)境包括生態(tài)條件和栽培措施[1]。一個新品種育成后，必須配套適宜的栽培措施才能保證充分發(fā)揮品種的優(yōu)良特性[35]。

3.1 水

水分是影響大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素之一[36]。充足的水分不僅可以加速營養(yǎng)物質(zhì)運轉(zhuǎn)的速度，調(diào)節(jié)植株的溫度，還直接參加新陳代謝作用[37]，灌水有利于大豆蛋白質(zhì)的積累，可提高其含量[38]，而干旱會造成大豆蛋白質(zhì)含量下降[39]。

3.2 肥

肥料也是影響高蛋白大豆品質(zhì)的主要因素，但不同生育期施肥影響不同，在中肥、中水條件下，大豆蛋白質(zhì)含量最高[40]。不論在哪一個供水量水平上，氮磷鉀肥量對籽粒蛋白質(zhì)含量都有明顯影響，都有一個適值，施肥量不足或過量都會導(dǎo)致籽粒蛋白質(zhì)含量降低[41]。

3.2.1 氮 氮有利于大豆蛋白質(zhì)含量的增加[4,42-43]。氮肥對籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的效應(yīng)因其類型、施用量、施用時期、施用方式等不同而異[44-45]，不同品種對氮肥的反應(yīng)和需氮規(guī)律不同[46]。在不同施氮處理下，大豆蛋白質(zhì)含量隨籽粒的形成呈不規(guī)則消長變化，表現(xiàn)為中施氮量＞高施氮量＞低施氮量[47]。隨著施氮量的增加，大豆蛋白質(zhì)含量先增大后減小[48]。對大豆蛋白質(zhì)含量影響最大的是尿素，其次是磷酸二銨[3]。

3.2.2 磷 磷可以促進大豆籽粒中蛋白質(zhì)的積累，增加其蛋白質(zhì)含量[49-50]。品種與磷肥水平對提高大豆蛋白質(zhì)含量有極顯著交互作用[49]。開花末期噴施2%過磷酸鹽，蛋白質(zhì)增加0.3%[50]。

3.2.3 鉀 鉀可以降低大豆蛋白質(zhì)含量。隨著鉀肥用量的增加，大豆蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢[51]。鉀對大豆蛋白質(zhì)含量的作用為負效應(yīng)，其降低幅度隨鉀的增加而提高[52-53]。不施鉀肥的大豆蛋白質(zhì)含量高于施鉀肥的，且施鉀量越高，其蛋白質(zhì)含量越低[54]。

3.2.4 氮磷鉀配施 增施氮磷鉀有利于大豆蛋白質(zhì)含量的提高[42]。氮磷鉀配施可提高2.25%～2.4l%[55]。但都有一個適值，過高或過低都使品質(zhì)下降[56]。不同氮磷鉀優(yōu)化配比處理之間差異達到顯著水平[57-58]。氮磷鉀3種肥料中影響最大的是氮肥，其次是磷肥，鉀肥影響最小[52]。

3.2.5 微肥

（1）鋅 噴施鋅肥能增加大豆籽粒的蛋白質(zhì)含量[59]，可提高3.1%～4.8%[60]。鋅可提高氮肥的施用效率，改善品質(zhì)，使籽粒的氨基酸總量增加超過4%[61]。鋅錳配施對大豆蛋白質(zhì)含量的影響達到顯著水平，可增加0.15%～0.44%[62-63]。

（2）錳 葉面噴施或拌種錳肥，均能提高蛋白質(zhì)含量，但不同的品種表現(xiàn)不一致[64-65]。種子中的錳含量和蛋白質(zhì)有顯著的正相關(guān)[66]。嚴重缺乏時（葉中少于15mg/kg）施錳肥，增加大豆蛋白質(zhì)含量；但高于葉片中錳的濃度（15～20mg/kg）時施用，蛋白質(zhì)含量保持恒定[67]。

（3）鉬 施鉬肥能提高大豆籽粒蛋白質(zhì)含量[59,68-69]，可增加2.0%～4.2%[70]。且氨基酸總量、必需氨基酸的總量都有一定的增加[71]。硼鉬配施促進籽粒中蛋白質(zhì)累積，可使含量增加3.6%～5.9%[72]。氮鉬配施可提高5.3%[11]。磷鉬配施可提高0.23%～4.68%[73]。鉬肥噴施的濃度和時期對大豆蛋白質(zhì)含量的影響差異顯著，蛋白質(zhì)含量隨濃度的升高而增加[74]。

（4）硼 硼對大豆品質(zhì)有明顯的作用[75]。硼砂拌種可使大豆蛋白質(zhì)含量提高5.2%～6.9%，缺硼則下降7.3%，硼的施用方法對大豆蛋白質(zhì)含量沒有影響[76]。在低硼低鉬大豆產(chǎn)區(qū)，硼鉬肥的增產(chǎn)增質(zhì)效果更明顯[71]，硼的作用稍大于鉬，混施次之[4]。

（5）硒 大豆中的硒主要分布在蛋白質(zhì)中。適當噴施低濃度的硒肥可以提高籽粒粗蛋白含量[68]。在初花期噴施硒肥，籽粒中蛋白質(zhì)含量顯著提高，且改善品質(zhì)[70]。在結(jié)莢期噴施亞硒酸鈉，必需氨基酸增加[72]。

（6）硫 施硫肥可增加大豆蛋白質(zhì)含量1.34%～1.44%[77]，過量施用反而會降低[78-79]。硫硼鉬鋅配施可增加2.19%[77]。施硫肥對不同品種中的7S和11S球蛋白及亞基含量均有影響，不同的施硫水平影響不同[80]。

（7）其他 施鎂可以提高大豆蛋白質(zhì)含量[81]；施鐵對大豆蛋白質(zhì)含量具有正向作用[77]；銅在低用量時，提高大豆蛋白質(zhì)含量，在高用量時，大豆蛋白質(zhì)含量有所下降[82]。

3.3 播期

播期對大豆籽粒蛋白質(zhì)含量具有顯著的調(diào)節(jié)效應(yīng)，適期早播有利于大豆蛋白質(zhì)含量的提高，播期越晚大豆蛋白質(zhì)含量越低[14,83-84]。隨播種推遲，植株下部籽粒蛋白質(zhì)逐漸升高，上部籽粒蛋白質(zhì)逐漸降低[85]。同一播期不同生長時期的大豆蛋白質(zhì)含量逐漸增加[86]。

3.4 密度

隨種植密度增加，大豆籽粒中的蛋白質(zhì)含量增加，且達到顯著水平[87]。種植密度對大豆蛋白質(zhì)含量的影響因品種、種植地域而異[88]。在12～24萬株/hm2的密度時，大豆蛋白質(zhì)含量隨著密度增大而減小[89]，密度在12.25萬株/hm2時其蛋白質(zhì)含量最高[90]。

3.5 藥劑施用

種衣劑可使大豆蛋白質(zhì)含量增加，改善品質(zhì)[91]。生產(chǎn)中常用種衣劑處理對大豆蛋白質(zhì)含量的影響都達到了顯著水平[92-93]。

除草劑使大豆蛋白質(zhì)含量降低。除草劑如豆磺隆、乙草胺、普施特、虎威、拿捕凈等，正常施藥量對大豆品質(zhì)無明顯影響。如發(fā)生嚴重藥害再遇到不良土壤情況及不良天氣狀況，會使生育期延遲，從而影響大豆品質(zhì)[94]。

3.6 連作重茬

重茬使大豆的蛋白質(zhì)含量增加，并且增長幅度隨著重茬年限增長而加大（重茬2a除外）[175-176]。茬口主效應(yīng)對連作大豆的蛋白質(zhì)含量有極顯著影響，即連作2a的大豆蛋白質(zhì)含量分別比連作1a和未連作的大豆蛋白質(zhì)含量高1.08%和1.32%，差異極顯著[177]。

4 結(jié)語

分析影響大豆蛋白質(zhì)形成和積累的因素，對提高大豆產(chǎn)量和改善大豆品質(zhì)非常重要。在高蛋白大豆生產(chǎn)中，注重選擇高蛋白品種、充分利用生態(tài)環(huán)境、改善栽培措施等，可提高優(yōu)質(zhì)大豆的蛋白質(zhì)含量。

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