外源多胺和乙烯對小麥籽粒品質(zhì)的影響

李 佳，陳 慶，呂曉康，劉 楊，廖允成

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

外源多胺和乙烯對小麥籽粒品質(zhì)的影響

李 佳，陳 慶，呂曉康，劉 楊，廖允成

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

以‘西農(nóng)538’和‘周麥22’為材料，在灌漿期分別噴施亞精胺(Spd)、腐胺(Put)和乙烯(Eth)，研究外源多胺和乙烯對小麥籽粒品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：灌漿期噴施Spd，2個(gè)品種籽粒的清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和總蛋白相比對照均有所提高，面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、沉降值等加工品質(zhì)指標(biāo)均有不同程度的上升趨勢，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降但未達(dá)顯著水平，小麥品質(zhì)得到改善。而噴施Put的效果相反但未達(dá)到顯著影響。Eth提高清蛋白和球蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但顯著降低醇溶蛋白和谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、沉降值等加工品質(zhì)指標(biāo)。說明通過化學(xué)調(diào)控等途徑增加籽粒Spd濃度或降低Put和Eth濃度，可以在一定程度上改善小麥的籽粒品質(zhì)。

小麥；多胺；乙烯；籽粒品質(zhì)

小麥在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的地位。高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)一直是小麥生產(chǎn)的目標(biāo)，而長期以來中國小麥生產(chǎn)對產(chǎn)量關(guān)注多，對品質(zhì)關(guān)注較少，造成中國小麥生產(chǎn)高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)等問題[1]。前人研究表明，小麥品質(zhì)不僅取決于品種本身的遺傳特性，也受到如水分、氮肥、密度等栽培條件和環(huán)境因素的顯著影響[2-4]。

植物激素對小麥的生長發(fā)育有重要的調(diào)控作用[5]。多胺作為一種新型植物激素，廣泛存在于植物體內(nèi)。乙烯被認(rèn)為是一種抑制型激素,參與植物生長發(fā)育的多種生理功能。多胺和乙烯能夠有效地調(diào)控植物生長發(fā)育的諸多進(jìn)程[6-8]，例如細(xì)胞分裂、形態(tài)建成、胚胎發(fā)育、坐果和果實(shí)生長、衰老以及對環(huán)境脅迫的響應(yīng)等[9-12]。前人關(guān)于外源植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)多胺和乙烯對小麥生長影響的研究已有很多，劉楊等[13]研究發(fā)現(xiàn)外源噴施亞精胺(Spd)和精胺(Spm)顯著提高小麥籽粒灌漿速率及粒質(zhì)量，但外源噴施腐胺(Put)對小麥籽粒灌漿及粒質(zhì)量無顯著影響。小麥內(nèi)源多胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)和其抗逆性關(guān)系密切，較高的Spd或Spm質(zhì)量分?jǐn)?shù)能緩解逆境脅迫對小麥生長的抑制作用[14-15]。有報(bào)道稱，高水平的乙烯和乙烯前體氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)會導(dǎo)致小麥粒質(zhì)量的降低[16]，對灌漿產(chǎn)生不利影響，降低產(chǎn)量。多胺、乙烯顯著影響植物生長，且兩者具有相同的生物合成前體-S-腺苷蛋氨酸(SAM),它們的相互作用會顯著影響籽粒灌漿過程，進(jìn)而影響產(chǎn)量。灌漿過程會影響籽粒品質(zhì)，但前人對多胺和乙烯調(diào)控小麥籽粒灌漿的研究主要針對產(chǎn)量，而對兩者對品質(zhì)的影響關(guān)注較少，因此，本試驗(yàn)選用多胺和乙烯利2類化學(xué)調(diào)控劑，在田間條件下研究其對小麥籽粒品質(zhì)的影響，探討多胺和乙烯對小麥主要品質(zhì)指標(biāo)的影響，旨在為小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)中合理運(yùn)用植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)提供理論依據(jù)，對促進(jìn)中國優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

于2015-2016年在西北農(nóng)林科技大學(xué)北校區(qū)標(biāo)本園進(jìn)行試驗(yàn)。該地屬暖溫帶半濕潤氣候,東經(jīng)108°24′，北緯34°20′。試驗(yàn)區(qū)土壤屬于土婁土(粘粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)36.5%，粉粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)61.1%，砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.4%)，耕層(0～30 cm)土壤有機(jī)質(zhì)14.09 g/kg,速效氮51.22 mg/kg，速效磷7.61 mg/kg,速效鉀150.06 mg/kg,pH 7.58。供試品種為‘周麥22’和‘西農(nóng)538’，均于2015-10-12播種，播種量為150 kg/hm2，行距為0.2 m，播前施入尿素[ω(N)=46%]360 kg/hm2和磷酸二銨300 kg/hm2。小麥生長期進(jìn)行常規(guī)大田管理。

每品種設(shè)4個(gè)處理，開花后分別向穗部噴施1 mmol/L Spd 、2 mmol/L Put、50 mmol/L Eth。為使激素能更好地附著于葉片，用φ=0.1%的酒精和φ=0.01%吐溫-20混合于激素溶液中，噴施清水為作對照(CK)，噴施量均為800 mL/m2。各處理于17：00-18:00連續(xù)噴施4 d。試驗(yàn)為隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，24個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積9 m2。收獲期每處理收獲4 m2，脫粒曬干，取放置1個(gè)月以上的小麥籽粒，并用磨樣機(jī)磨粉用于測定小麥品質(zhì)。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.1 籽粒蛋白組分質(zhì)量分?jǐn)?shù) 用連續(xù)振蕩法順序提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，分別吸取一定量體積的上述各提取液，采用高分辨自動(dòng)化學(xué)分析儀測定含氮量，含氮量乘以系數(shù)5.7即為蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.2 小麥加工品質(zhì)指標(biāo) 濕面筋、吸水率、沉降值、體積質(zhì)量、穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間等均采用近紅外谷物分析儀測定。

1.2.3 直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù) 參照文獻(xiàn)[17]雙波長法測定，根據(jù)碘-直鏈淀粉復(fù)合物的吸收光譜，選擇直鏈淀粉的測定波長分別為λ1=631 nm和λ2=480 nm，依據(jù)回歸方程可求出直鏈淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，并繪制圖表，通過SPSS 20.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源多胺和乙烯處理對小麥籽粒蛋白質(zhì)各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表1可見，4種蛋白組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在品種和生長調(diào)節(jié)劑處理間均達(dá)到極顯著水平，兩者的交互作用在清蛋白、球蛋白和總蛋白之間也表現(xiàn)為極顯著。外源多胺對清蛋白具有調(diào)控作用，但效果因多胺種類而異，2個(gè)品種結(jié)果有差異。相比CK，噴施Spd后2個(gè)小麥品種籽粒的清蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有所提高，但差異不顯著?！茺?2’的球蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對照略有提高，但差異未達(dá)到顯著水平。與對照相比，Put顯著降低‘西農(nóng)538’清蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對球蛋白影響不顯著；Put對‘周麥22’的2種蛋白組分的處理效果均不顯著。Eth處理顯著提高2個(gè)品種清蛋白和球蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，處理間差異顯著。品種之間，Eth處理下‘周麥22’的籽粒清蛋白和球蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于‘西農(nóng)538’。表明花后Eth處理有利于小麥清蛋白和球蛋白形成，提高小麥的營養(yǎng)品質(zhì)。

表1 不同處理下小麥籽粒蛋白質(zhì)各組分與總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)在面粉中所占比例Table 1 The percentage of protein components and total protein to wheat flour under different treatments

注：同列小寫字母表示在0.05水平上差異顯著；*在0.05水平顯著相關(guān)；**在0.01水平極顯著相關(guān)；下同。

Note:Different lowercase letters mean significant difference at 0.05 level；*significant correlation at 0.05 level;** significant correlation at 0.01 level；the same hereinafter.

從表1看出，Spd處理顯著提高2個(gè)品種的醇溶蛋白、谷蛋白以及總蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Eth的處理結(jié)果正好相反，處理間達(dá)到顯著差異。表明花后Spd處理有利于促進(jìn)小麥籽?？偟鞍缀铣?，而Eth會抑制籽?？偟鞍仔纬?。與CK相比，Put處理除使‘西農(nóng)538’的籽粒谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有提高外，其醇溶蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)及‘周麥22’的2種蛋白組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為下降趨勢，但處理效果未達(dá)到顯著水平。品種之間，‘西農(nóng)538’各處理的醇溶蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于‘周麥22’，而谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化正好相反；在CK、Spd和Put處理下，‘周麥22’的總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于‘西農(nóng)538’，而Eth處理下的總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)在兩者之間差異未達(dá)到顯著水平。

2.2 不同處理對小麥面粉加工品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.2.1 面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和面團(tuán)流變學(xué)特性 面團(tuán)流變學(xué)特性作為小麥品質(zhì)指標(biāo)之一，是面粉加水形成的耐揉性和粘彈性的綜合表現(xiàn)[18]。由表2可見，在品種、生長調(diào)節(jié)劑單因素影響下，面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和流變學(xué)特性均呈現(xiàn)出顯著或極顯著差異，兩者的交互作用在穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間上也表現(xiàn)為顯著或極顯著差異，說明品種、生長調(diào)節(jié)劑單因素及其互作效應(yīng)均會對面粉的加工品質(zhì)產(chǎn)生影響。Spd和Eth處理對小麥面粉品質(zhì)性狀產(chǎn)生不同效果。由表2可知，與CK相比，噴施Spd能顯著提高2個(gè)品種的面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、穩(wěn)定時(shí)間以及形成時(shí)間。噴施Put后面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和面團(tuán)流變學(xué)參數(shù)的變化均未達(dá)到顯著水平。這4項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)在Eth處理下均表現(xiàn)為顯著低于CK，兩品種結(jié)果一致。表明Put和Eth處理不利于提升小麥面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和面團(tuán)流變學(xué)特性。品種之間表現(xiàn)為：各處理下‘西農(nóng)538’的吸水率顯著高于‘周麥22’；CK、Spd和Put處理下，‘西農(nóng)538’的面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、穩(wěn)定時(shí)間和形成時(shí)間均顯著高于‘周麥22’，而Eth處理下2個(gè)品種間這3項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均無顯著性差異?！鬓r(nóng)538’在這4項(xiàng)指標(biāo)的表現(xiàn)優(yōu)于‘周麥22’。

表2 不同處理下小麥面粉加工品質(zhì)指標(biāo)的變化Table 2 Changes of processing quality of wheat flour under different treatments

2.2.2 體積質(zhì)量、沉降值和出粉率 由表3可以看出，各化控處理間表現(xiàn)出極顯著差異，植物生長調(diào)節(jié)劑對體積質(zhì)量、沉降值和出粉率有明顯的調(diào)節(jié)效應(yīng)。與CK相比，噴施Spd后2個(gè)品種的體積質(zhì)量和沉降值均有所提高，其中對沉降值的影響達(dá)顯著水平，但對體積質(zhì)量、出粉率影響不顯著。Put顯著提高‘西農(nóng)538’的體積質(zhì)量，對其他指標(biāo)的影響并未達(dá)到顯著水平。體積質(zhì)量、沉降值和出粉率對Eth處理較為敏感，3個(gè)指標(biāo)均顯著低于CK。三者在品種間表現(xiàn)出顯著或極顯著差異，表現(xiàn)為‘西農(nóng)538’顯著高于‘周麥22’。品種和化控的互作效應(yīng)對3個(gè)指標(biāo)的影響都達(dá)到顯著或極顯著水平，體積質(zhì)量以‘西農(nóng)538’結(jié)合噴施Put的處理組合最高，以‘周麥22’結(jié)合噴施Eth的處理組合最低；沉降值以‘西農(nóng)538’和噴施Spd的組合最高，以‘周麥22’噴施Eth處理組合最低；出粉率以‘周麥22’和Eth組合最低，其他處理組合間均未顯著水平。從以上分析可以看出，噴施Eth會對體積質(zhì)量、沉降值和出粉率造成不利影響，Spd對沉降值和體積質(zhì)量有一定的提升，而Put對各指標(biāo)作用均不顯著。

表3 不同處理下小麥籽粒體積質(zhì)量、沉降值及出粉率的變化Table 3 Changes of volumic mass,sedimentation value and flour rate under different treatments

2.3 外源多胺和乙烯處理對小麥直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖1可以看出，不同植物生長調(diào)節(jié)劑會影響直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2個(gè)品種噴施Spd、Put和Eth后直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為下降趨勢，Spd處理下，2個(gè)品種的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比CK有所降低但差異不顯著，Put處理顯著低于CK。Eth處理的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為最低，極顯著低于CK，2個(gè)品種結(jié)果一致。表明施用Spd、Put和Eth可以降低直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且Eth降低幅度最大。品種之間，‘西農(nóng)538’的CK、Spd和Put處理下直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于‘周麥22’，說明直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)有一定的品種穩(wěn)定性。

3 討 論

各種植物生長調(diào)節(jié)劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被應(yīng)用來提高作物產(chǎn)量、增強(qiáng)作物抗逆性和改善作物品質(zhì)[19-21]。已有試驗(yàn)表明生長調(diào)節(jié)劑有的能提升小麥品質(zhì)，有的會降低小麥品質(zhì)[22-23]。關(guān)于外源多胺和Eth對小麥籽粒品質(zhì)影響的研究較少，但也取得一些成果。周憲龍[20]研究發(fā)現(xiàn)，植物生長調(diào)節(jié)劑多胺處理對小麥蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和體積質(zhì)量均無顯著影響；本研究也發(fā)現(xiàn)，多胺對沉降值有一定的作用，但作用因品種而異。王志琴等[24]在水稻上的研究發(fā)現(xiàn)，用化學(xué)調(diào)控等方法增加籽粒Spd濃度或降低Put濃度，可以在一定程度上改善該稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)。本試驗(yàn)表明，外源Spd對小麥籽粒品質(zhì)有顯著影響，能夠顯著提高總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這與前人研究結(jié)果一致；但Spd對小麥籽粒各蛋白組分提高的幅度存在差異，其中Spd顯著提高小麥籽粒的醇溶蛋白和谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對清蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖有所提高，但差異并未達(dá)到顯著水平。說明小麥各蛋白組分變異受Spd影響程度不同。王月福等[25]的研究指出醇溶蛋白和谷蛋白作為面筋的主要組成成分，兩者質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高有利于濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和沉降值的提高，本研究符合這一結(jié)果。外源Spd在提高醇溶蛋白和谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的同時(shí)，也顯著提高面粉的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和沉降值。

不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters indicated significant difference between treatments(P<0.05).

圖1 不同處理下‘周麥22’和‘西農(nóng)538’中直連淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

Fig.1 Changes of amylose mass fraction of ‘Zhoumai 22’and ‘Xinong 538’ under different treatments

Sekhon[26]試驗(yàn)，在小麥孕穗期噴施Eth，可以提高小麥籽粒中的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，降低蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。但Webster等[27]的試驗(yàn)施用Eth結(jié)合氮肥處理的結(jié)果表明，Eth可以提高硬質(zhì)紅粒春小麥的籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增幅為1.6%～7.4%。秦武發(fā)等[28]研究指出，小麥灌漿期噴施Eth能顯著提高籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，極顯著提高面粉的沉降值，改善加工品質(zhì)。段留生等[29]在冬小麥上的研究發(fā)現(xiàn)，在小麥開花后噴施Eth處理提高籽粒中的清蛋白、球蛋白以及谷蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，有利于小麥品質(zhì)的提升。Eth還能提高面粉蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及干、濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增加面粉沉降值。本試驗(yàn)得出Eth造成醇溶蛋白、谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著下降，雖使清蛋白和球蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有提高，但未達(dá)顯著水平，從而降低總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同時(shí)，Eth也降低小麥面粉的面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)和沉降值。這與前人的研究結(jié)果有差異，還需要進(jìn)一步研究。

Spd對體積質(zhì)量的提高沒有達(dá)到顯著水平，這與前人的研究結(jié)果一致。Put處理只對‘西農(nóng)538’的體積質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，而Eth顯著降低2個(gè)小麥品種的體積質(zhì)量。前人的研究結(jié)果表明，體積質(zhì)量的遺傳力較高，受到環(huán)境因素影響的變異程度小[30]。但也有研究表明，小麥體積質(zhì)量受環(huán)境條件變化的影響大于其基因型影響[31-32]。這種差異也許與選擇的樣品或調(diào)節(jié)劑種類有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。出粉率是衡量磨粉品質(zhì)最重要的指標(biāo)，與面粉企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益直接相關(guān)。高新樓等[33]研究表明，小麥的出粉率與體積質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)；時(shí)子亮等[34]的研究也指出小麥體積質(zhì)量和出粉率呈正相關(guān)關(guān)系，在其他條件都相同的條件下，小麥體積質(zhì)量越大，出粉率越高。本試驗(yàn)中，出粉率對Spd、Put和Eth的響應(yīng)表現(xiàn)出和體積質(zhì)量相似的結(jié)果，說明兩者之間的正相關(guān)關(guān)系，與前人的研究結(jié)果一致。

面團(tuán)的流變學(xué)特性是小麥面粉的基本特性，其中面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和吸水率將直接影響面團(tuán)的筋力，是研究面粉加工品質(zhì)的主要流變學(xué)指標(biāo)。關(guān)于外源多胺和Eth對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響還未見報(bào)道，但對小麥品質(zhì)指標(biāo)與面團(tuán)流變學(xué)特性之間相關(guān)性的研究已有很多。闞建全等[35]對面團(tuán)流變學(xué)特性的研究表明，蛋白質(zhì)和面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的面團(tuán)，吸水率大，形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間長。這與要燕杰等[36]的研究相一致。這兩者的研究表明，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與面團(tuán)流變學(xué)特性間存在正相關(guān)關(guān)系。本試驗(yàn)中Spd和Eth處理谷蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)與面團(tuán)流變學(xué)參數(shù)之間也呈現(xiàn)出正相關(guān)。Spd和Eth處理提高或降低蛋白質(zhì)和面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)，面團(tuán)的流變學(xué)參數(shù)也隨之升高或降低。而Put處理結(jié)果與上述結(jié)論存在差異，Put處理下蛋白質(zhì)和面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)與面團(tuán)的流變學(xué)參數(shù)變化趨勢不一致。姜小苓等[37]在面粉中添加面筋蛋白后發(fā)現(xiàn)，3種不同筋力面粉的吸水率、形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間均呈逐漸增加的趨勢。這些研究進(jìn)一步表明蛋白和面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)與面團(tuán)流變學(xué)特性有很大的相關(guān)性。

淀粉是小麥籽粒的主要組成部分，約占小麥籽粒干質(zhì)量的65%。小麥淀粉主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，直鏈淀粉約占1/4,支鏈淀粉約占3/4[38]。直鏈與支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其比例是影響面條質(zhì)量的主要因素，其中直鏈淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是評價(jià)優(yōu)質(zhì)面條小麥的關(guān)鍵品質(zhì)指標(biāo)[39]。本研究發(fā)現(xiàn)，Eth極顯著降低小麥籽粒直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與Sekhon[26]的研究結(jié)果不一致，關(guān)于外源多胺對小麥直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響的研究則未見報(bào)道。張玉榮等[40]的研究表明，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與面粉品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。也有研究指出，直鏈淀粉能顯著影響面粉品質(zhì)，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的小麥粉，具有較高的膨脹勢和峰值黏度，良好的面條表觀狀態(tài)、軟硬度、彈性、黏性和光滑性綜合評分表現(xiàn)較好[41-43]。因此，本研究中多胺Spd可以適度降低直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，有利于改善面粉品質(zhì)，Eth處理大大降低直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，反而不利于品質(zhì)提升。

對于外源多胺和Eth對小麥籽粒品質(zhì)調(diào)控的機(jī)理，目前尚不清楚，已有的研究多集中在水稻上。有研究表明，多胺和乙烯的生物合成共享同一個(gè)前體：S-腺苷蛋氨酸(SAM),多胺的合成增加會抑制乙烯的合成[44-45]。王志琴等[24]在水稻上噴施多胺(Spd或Spm)后發(fā)現(xiàn)，多胺可以通過抑制乙烯生物合成，調(diào)控胚胎發(fā)育，進(jìn)而促進(jìn)稻米的充實(shí)并有利于形成良好的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)，而Put則與Spd和Spm作用相反。該研究還發(fā)現(xiàn)，多胺通過調(diào)節(jié)籽粒中蔗糖-淀粉代謝途徑的關(guān)鍵酶活性，可以改善籽粒品質(zhì)，而噴施Put或多胺合成抑制劑甲基乙醛雙脒基腙(MGBG)效果相反。同時(shí)，王靜超[46]對水稻穗部噴施Eth后顯著降低籽粒中蔗糖-淀粉代謝途徑的關(guān)鍵酶活性，而噴施乙烯合成抑制物氨基乙氧基乙烯甘氨酸(AVG)后關(guān)鍵酶活性顯著提高，通過調(diào)節(jié)酶活性從而影響籽粒品質(zhì)。這可能是由于多胺提高籽粒碳代謝效率，促進(jìn)籽粒灌漿，使籽粒充實(shí)好，品質(zhì)改善，而乙烯降低碳代謝效率，抑制灌漿，或者是乙烯釋放速率較高使籽?；蛲锵蜃蚜＾D(zhuǎn)運(yùn)的運(yùn)輸通道老化，因同化物供應(yīng)受阻而導(dǎo)致籽粒品質(zhì)降低。由此可以推測，多胺和乙烯之間通過拮抗或競爭作用來調(diào)控小麥籽粒發(fā)育的生理過程，進(jìn)而調(diào)控籽粒的品質(zhì)形成。目前，對于Put的研究結(jié)果不盡相同[47-49]。Put對籽粒品質(zhì)形成有不利影響，可能是由于Put對品質(zhì)形成的作用機(jī)理與Spd和Spm的作用機(jī)理相反，對此還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

不同類型多胺對小麥籽粒品質(zhì)的調(diào)控效果不同，灌漿期對麥穗噴施Spd有利于于形成較好的籽粒品質(zhì)，而噴施Put對小麥品質(zhì)無顯著影響，或與Spd效果相反。Eth僅提高籽粒中清蛋白和球蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)且顯著降低總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對其他各項(xiàng)指標(biāo)均產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致小麥品質(zhì)變差。因此，可以通過化學(xué)調(diào)控途徑增加小麥籽粒中的Spd濃度或降低Put和Eth濃度，在一定程度上可以改善小麥品質(zhì)。但對于多胺和乙烯對小麥品質(zhì)的形成機(jī)理，還需要深入研究。

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(責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Effects of Polyamines and Ethylene on Grain Quality of Wheat

LI Jia,CHEN Qing,Lü Xiaokang,LIU Yang and LIAO Yuncheng

(College of Agronomy,Northwest A&F University,Yangling Shaanxi 712100,China)

In order to investigate effect of spermidine(Spd),putrescine (Put) and ethylene(Eth) on quality of wheat grain,two wheat cultivars of ‘Xinong 538’ and ‘Zhoumai 22’ were used as materials. The results showed that spraying Spd at the early stage of grain filling,the contents of albumin,gliadin,glutenin and total protein of two cultivars were increased compared with the control,gluten content,sedimentation value and other processing quality indicators had different degrees of upward trend,amylose content was decreased but did not reach significant level,the quality of wheat was improved. While the effect of Put was opposite but not significant. Eth increased the content of albumin and globulin,but significantly decreased the content of gliadin and gluten as well as the processing quality index such as gluten content and sedimentation value. The results indicated that the quality of wheat grain would be improved to a certain degree by increasing Spd or reducing Put and Eth concentrations in the filling grains through application of chemical regulators.

Wheat; Polyamines; Ethylene;Grain quality

2017-01-09 Returned 2017-03-24

National Natural Science Foundation of China(No.31301260);Agricultural Key Technologies Innovation and R & D Program of Shaanxi province(No.2016NY-001); Association for Science and Technology Youth Talent Lifting Project of Shaanxi province(No.20150109); Science and Technology Co-ordination Innovation Project of Shaanxi province(No.2015KTZDNY01-02).

LI Jia,female,master student.Research area:crop physiology.E-mail:1525453625@qq.com

LIU Yang,male,associate professor.Research area:crop physiology and biochemistry,theory and technology of high yield and good quality cultivation of crops.E-mail:liuyang0328@126.com

日期：2017-08-18

2017-01-09

2017-03-24

國家自然科學(xué)基金(31301260)；陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與攻關(guān)(2016NY-001)；陜西省高?？茀f(xié)青年人才托舉計(jì)劃(20150109)；陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃(2015KTZDNY01-02)。

李 佳，女，碩士研究生，從事作物生理研究。E-mail:1525453625@qq.com

劉 楊，男，副教授，研究方向?yàn)樽魑锷砩?、作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培理論與技術(shù)。E-mail:liuyang0328@126.com 廖允成，男，教授，研究方向?yàn)楦咝Ц髦贫?、作物栽培生理、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。 E-mail:yunchengliao@163.com

S311

A

1004-1389(2017)08-1156-09

LIAO Yuncheng,male,professor.Research area:efficient farming system,crop physiology,agricultural ecosystem.E-mail:yunchengliao@163.com

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170818.0938.016.html