稻茬晚播小麥胚乳淀粉粒度分布的粒位差異

閆素輝，楊兵兵，許 峰，邵慶勤，張從宇，李文陽

(安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，安徽鳳陽 233100)

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稻茬晚播小麥胚乳淀粉粒度分布的粒位差異

閆素輝，楊兵兵，許 峰，邵慶勤，張從宇，李文陽

(安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，安徽鳳陽 233100)

摘要：為研究稻茬晚播小麥胚乳淀粉粒分布的粒位差異，以小麥品種山農(nóng)1391和藁城8901為材料，設(shè)適期播種和晚播2種播期處理，研究小麥強(qiáng)勢(shì)、弱勢(shì)籽粒胚乳淀粉粒粒度分布特征。結(jié)果表明，小麥強(qiáng)、弱勢(shì)籽粒中均具有A、B型淀粉粒，但淀粉粒的分布因不同處理具有顯著差異。不同小麥品種、播期和粒位下，淀粉粒的體積分布均呈雙峰分布，峰值分別為4.878～6.453 μm和21.7～23.82 μm；淀粉粒數(shù)目分布呈單峰分布，峰值為0.520～0.571 μm。藁城8901的B型淀粉粒的體積、數(shù)目、表面積占比均顯著高于山農(nóng)1391；山農(nóng)1391的A型淀粉粒的體積、數(shù)目、表面積百分比顯著高于藁城8901。晚播處理使小麥B型淀粉粒占比顯著升高，A型淀粉粒占比顯著降低；弱勢(shì)粒中B型淀粉粒占比降低，A型淀粉粒占比顯著上升。晚播處理對(duì)山農(nóng)1391的影響大于藁城8901。

關(guān)鍵詞：晚播小麥；淀粉粒；強(qiáng)勢(shì)粒；弱勢(shì)粒

小麥籽粒的淀粉含量大約占小麥胚乳干重的70%左右。小麥淀粉的品質(zhì)主要取決于其體積、形態(tài)與結(jié)構(gòu)[1-2]。前人對(duì)小麥胚乳淀粉粒型、粒徑分布、化學(xué)成分等已經(jīng)做了大量的研究。研究認(rèn)為，成熟的小麥胚乳含有A型和B型淀粉粒。A型淀粉粒似透鏡狀，顆粒較大，直徑一般在10 μm以上，約占小麥總淀粉粒數(shù)的十分之一；B型淀粉粒似多邊形，顆粒體積較小，直徑一般在10 μm以下，約占小麥總淀粉粒數(shù)的88%[3-7]，因顆粒體積較小，具有更大的表面積[8-9]。小麥淀粉中A型和B型淀粉粒的組成差異對(duì)小麥?zhǔn)称芳庸て焚|(zhì)有重要影響[9-10]。

由于土壤墑情、種植的前茬作物、天氣情況、農(nóng)業(yè)機(jī)械及勞動(dòng)力的原因，容易造成小麥的播種期推遲，從而形成晚播小麥。對(duì)于晚播小麥的生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)前人已經(jīng)做了大量的研究，發(fā)現(xiàn)在稻麥兩熟制的地區(qū)，晚播小麥的主莖葉齡總數(shù)和各時(shí)期的葉齡總數(shù)均比正常播期的少，晚播小麥的生育期比正常播期的小麥推遲，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累減少，有效穗數(shù)減少，產(chǎn)量降低[11]。

禾本科作物的強(qiáng)、弱勢(shì)粒具有明顯不同的發(fā)育特性，強(qiáng)勢(shì)粒激素水平較高，胚乳細(xì)胞的增殖快、數(shù)目多，庫的活性高，淀粉合成能力更強(qiáng)，小麥穗的強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒具有典型的禾本科作物強(qiáng)、弱勢(shì)粒的發(fā)育特征[12-17]。目前關(guān)于播期對(duì)小麥淀粉粒度分布的研究較為鮮見。為此，本研究以兩個(gè)小麥品種為試驗(yàn)材料，分析了兩種播期條件下小麥強(qiáng)、弱勢(shì)籽粒的淀粉粒度分布特征，以期為改善晚播小麥的淀粉品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以山農(nóng)1391(SN 1391)和藁城8901(GC 8901)兩個(gè)小麥品種為試驗(yàn)材料，于2013年10月-2014年6月在安徽科技學(xué)院種植科技園進(jìn)行。試驗(yàn)地前茬作物為水稻。設(shè)適期播種(Normal sown，NS)和晚播(Late sown，LS)兩種播期處理，播期分別為2013年10月16日與11月15日。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積7.5 m2(2.5 m×3 m )。小麥成熟期取麥穗，將麥穗中部小穗籽粒分成強(qiáng)勢(shì)粒(小穗第1、2位籽粒)和弱勢(shì)粒(小穗第4位籽粒)，分別取50粒左右，置70 ℃烘箱烘至恒重，用于淀粉粒的提取與分析。

1.2淀粉粒提取及測(cè)定

參照Peng等[17]的方法提取小麥胚乳淀粉粒，利用LS 13320 激光衍射粒度分析儀(美國(guó)Beckman Coulter公司)進(jìn)行淀粉粒徑分析。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用DPS 7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法測(cè)驗(yàn)差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1不同播期淀粉粒的體積分布

由圖1可知，小麥淀粉粒的體積分布呈雙峰分布，峰值分別為4.878～6.453 μm和21.70～23.82 μm。淀粉粒平均粒徑主要受品種的影響，播期和粒位對(duì)小麥平均粒徑亦有顯著影響(表1)。山農(nóng)1391平均粒徑顯著高于藁城8901。山農(nóng)1391晚播處理的淀粉粒平均粒徑較適播顯著降低。

淀粉粒體積的33.55%～48.10%由小于10 μm的B型淀粉粒組成，淀粉粒體積的51.90%～66.45%是大于10 μm的淀粉粒。小于5.6 μm的淀粉粒占總體積的19.55%～31.85%，5.6～10 μm的淀粉粒占總體積的12.50%～20.90%。藁城8901小于10 μm的B型淀粉粒的體積占比顯著高于山農(nóng)1391，A型淀粉粒體積占比顯著低于山農(nóng)1391。晚播使山農(nóng)1391的B型淀粉粒體積占比顯著升高。兩個(gè)品種弱勢(shì)粒的B型淀粉粒體積占比顯著低于強(qiáng)勢(shì)粒(藁城8901晚播除外)，A型淀粉粒體積反之。

2.2不同播期淀粉粒的數(shù)目分布

由圖2可看出，淀粉粒數(shù)目分布呈單峰分布，峰值為0.52～0.571 μm。小于0.55 μm的淀粉粒數(shù)目占總數(shù)目的26.80%～36.40%，0.55～3.60 μm的淀粉粒數(shù)目占總數(shù)目的61.25%～71.65%，小于3.60 μm的淀粉粒數(shù)目占總數(shù)目的97.75%～98.45%，3.6～10.8 μm的淀粉粒約占1.45%～2.25%(表2)。表明B型淀粉粒是淀粉的主要組成部分。

晚播條件下兩個(gè)小麥品種強(qiáng)勢(shì)粒中0.55～3.6 μm的淀粉粒數(shù)目較適期播種降低，弱勢(shì)粒中顯著升高。兩個(gè)品種在晚播條件下弱勢(shì)粒中，小于0.55 μm的淀粉粒數(shù)目顯著降低，強(qiáng)勢(shì)粒中顯著升高。藁城8901小于3.6 μm的淀粉粒數(shù)目低于山農(nóng)1391，但3.6 μm～10 μm淀粉粒數(shù)目高于山農(nóng)1391。

NS：適期播種；LS：晚播；S：強(qiáng)勢(shì)粒；I：弱勢(shì)粒。表1～3與圖2～3同

NS:Normal sown;LS:Late sown;S:Superior grain;I:Inferior grain.The same as table 1-3 and figure 2-3

圖1　不同播期小麥胚乳淀粉粒的體積分布

表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列數(shù)據(jù)后不同的字母表示處理間在0.05水平差異顯著，*表示在0.05水平差異顯著。下同

Data in the table are mean ± STD. Values followed by different letters are significantly different at 0.05 level. * means significant difference at 0.05 level. The same as below

圖2　不同播期下小麥胚乳淀粉粒的數(shù)目分布

%

2.3不同播期下淀粉粒的表面積分布

由圖3可以看出，不同處理小麥淀粉粒表面積呈三峰分布或雙峰分布，峰值分別為0.688～0.829 μm(部分)、2.787～4.444 μm和21.70～23.82 μm。小于5.6 μm淀粉粒的表面積占總淀粉粒表面積的63.70%～73.45%，5.6～10 μm淀粉粒表面積占淀粉?？偙砻娣e的10.95%～17.45%(表3)。小于10 μm的B型淀粉粒表面積占淀粉粒總表面積的77.15%～85.55%，大于10 μm淀粉粒的表面積占淀粉粒總表面積的14.45%～22.85%。

藁城8901的B型淀粉粒的表面積占比顯著高于山農(nóng)1391，A型淀粉粒的表面積占比則顯著低于山農(nóng)1391。山農(nóng)1391弱勢(shì)粒中的B型淀粉粒表面積占比顯著低于強(qiáng)勢(shì)粒，A型淀粉粒則相反。晚播使山農(nóng)1391的B型淀粉粒的表面積占比上升，A型淀粉粒的表面積占比則降低。晚播使藁城8901弱勢(shì)粒中B型淀粉粒的表面積占比上升；使強(qiáng)勢(shì)粒中A型淀粉粒的表面積占比顯著升高，B型淀粉粒表面積占比顯著下降。

圖3　不同播期下小麥胚乳淀粉粒的表面積分布

%

3討 論

淀粉的存在形態(tài)主要是顆粒態(tài)，淀粉粒大小和分布對(duì)其理化性質(zhì)有顯著的影響。前人研究認(rèn)為,小麥淀粉粒徑呈雙峰曲線的分布,胚乳最少含有A、B型淀粉粒[16-19]。 在強(qiáng)勢(shì)粒中，淀粉粒在體積和表面積分布上表現(xiàn)為三峰分布，而在弱勢(shì)粒中則表現(xiàn)為雙峰分布[ 20]。本研究表明，淀粉粒的體積分布呈雙峰分布，峰值分別是4.878 ～6.453 μm和21.70～23.82 μm。淀粉粒數(shù)目分布呈單峰分布，峰值為0.520～0.571 μm。不同處理下的淀粉粒表面積分布部分呈三峰分布，部分呈雙峰分布。

小麥過早播種易造成小麥生育期提前，加速葉片衰老，播期過早和播期過遲都不利于小麥的增產(chǎn)；適當(dāng)推遲播期，在調(diào)節(jié)小麥有效穗數(shù)與穗粒數(shù)的關(guān)系結(jié)合冬季積溫升高的背景下，仍可維持與傳統(tǒng)播期相近的小麥產(chǎn)量[21-24 ]。前人研究認(rèn)為，小麥強(qiáng)勢(shì)粒在灌漿前、中期含有高含量的蔗糖，其灌漿及達(dá)到最大速率的時(shí)間早，弱勢(shì)?；ê箝L(zhǎng)時(shí)間生長(zhǎng)停滯，花后較長(zhǎng)時(shí)間才開始灌漿，弱勢(shì)粒的淀粉合成能力較強(qiáng)勢(shì)粒弱[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，山農(nóng)1391淀粉粒平均粒徑顯著高于藁城8901，晚播處理平均粒徑降低，弱勢(shì)粒平均粒徑上升。藁城8901的B型淀粉粒的體積、數(shù)目和表面積占比高于山農(nóng)1391，A型淀粉粒體積占比低于山農(nóng)1391。晚播使山農(nóng)1391的B型淀粉粒體積、數(shù)目和表面積占比顯著升高，在弱勢(shì)粒中，B型淀粉粒體積占比顯著降低，弱勢(shì)粒A型淀粉粒體積占比顯著上升。

本研究認(rèn)為，強(qiáng)筋小麥藁城8901和弱筋小麥山農(nóng)1391[26]相比，藁城8901的B型淀粉粒的體積、數(shù)目、表面積占比顯著高于山農(nóng)1391，山農(nóng)1391的A型淀粉粒的體積、數(shù)目、表面積占比顯著高于藁城8901。晚播處理使山農(nóng)1391 B型淀粉粒粒度占比顯著升高，使A型淀粉粒占比顯著降低。弱勢(shì)粒中B型淀粉粒的占比降低，A型淀粉粒占比顯著上升，且晚播處理對(duì)山農(nóng)1391淀粉粒分布的影響高于藁城8901。說明與強(qiáng)筋小麥藁城8901相比，弱筋小麥品種山農(nóng)1391籽粒淀粉粒分布的粒位間差異較大，并對(duì)播期調(diào)控反映更加明顯。

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收稿日期：2015-12-24修回日期：2016-01-20

基金項(xiàng)目：安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1408085QC54)；國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目(2015GA710018)

通訊作者：李文陽(E-mail:liwy@ahstu.edu.cn)

中圖分類號(hào)：S512.1；S311

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-1041(2016)06-0801-07

Effect of Grain Position on Starch Granule Size Distribution in Grain of Late Sowing Wheat in Rice-wheat Rotation

YAN Suhui,YANG Bingbing,XU Feng,SHAO Qingqin,ZHANG Congyu,LI Wenyang

(Agronomy College,University of Science and Technology of Anhui,Fengyang,Anhui 233100,China)

Abstract:To evaluate the effects of grain position on starch granule size distribution in endosperm of late sowing wheat in rice-wheat rotation,two wheat cultivars,Shannong(SN) 1391 and Gaocheng(GC) 8901,were grown in this study. The results showed that both superior and inferior grains contained two types of starch granules.The distribution of starch granule was significant difference because different treatments.The distribution showed typical two-peak curve in volume of starch granule(with the peak range of 4.878-6.453 μm for B type and 21.7-23.82 μm for A type),and single peak curve in number of starch granule(with the peak range of 0.520-0.571 μm). The percentages of volume number and surface area of B-type starch granules were higher than those of A-type starch granules in GC 8901,but on the contrary in SN 1391. Compared with normal sown,the percentages of B-type granules size distribution were significantly increased,and those of A-type were evidently decreased for late sown. The percentages of A-type granules size distribution in inferior grains was significantly increased,and those of B-type were decreased. The effect of late sowing on the starch granule size distribution was greater in SN 1391 than that in GC 8901.

Key words:Late sown wheat; Starch granule; Superior grain; Inferior grain

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-05-30

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160530.1549.034.html

第一作者E-mail:suhuiyan99@163.com(閆素輝)；yangbingbing10@163.com(楊兵兵，與第一作者同等貢獻(xiàn))