施氮量對(duì)小麥籽粒淀粉粒的效應(yīng)

蔡文璐，李 可，簡(jiǎn)超群，鄭路敏，唐樹(shù)鵬，徐云姬

(1.揚(yáng)州大學(xué)教育部農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品安全國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室/揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展研究院，江蘇揚(yáng)州 225009；2.江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009)

基于小麥穗內(nèi)籽粒開(kāi)花日期和粒重的差異，籽粒被分為強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒。通常強(qiáng)勢(shì)粒位于麥穗中部，開(kāi)花早、灌漿快、粒重高；弱勢(shì)粒位于麥穗的頂部和基部，開(kāi)花遲、灌漿慢、粒重低。小麥籽粒淀粉是碳儲(chǔ)藏物的主要形式，約占其最終干重的70%；淀粉以半晶體狀的淀粉粒形式存儲(chǔ)于胚乳中，粒徑大小分界明顯，多呈球體狀或透鏡體狀。一般將成熟小麥的淀粉粒按照粒徑分為3種類型: A型淀粉粒(> 9.9 μm)、B型淀粉粒(< 9.9 μm)和C型淀粉粒(< 2.0 μm)。也有研究按照粒徑將小麥淀粉粒分為小淀粉粒(< 5 μm)、中淀粉粒(5～50 μm)和大淀粉粒(> 50 μm)。小麥的淀粉粒度分布影響著淀粉的理化特性，進(jìn)而影響小麥籽粒重量和品質(zhì)性狀。據(jù)報(bào)道，小麥淀粉粒度分布特征在強(qiáng)、弱勢(shì)粒間存在顯著差異，這種差異與籽粒灌漿期可溶性淀粉合成酶(SSS)和顆粒結(jié)合性淀粉合成酶(GBSS)的活性及其相關(guān)基因表達(dá)密切相關(guān)。

籽粒淀粉粒度分布特征由遺傳基因和環(huán)境條件共同決定。氮肥施用作為最重要的栽培調(diào)控措施之一，對(duì)小麥籽粒淀粉粒度分布具有重要的調(diào)控作用。馬冬云等觀察到，隨著氮肥用量的增加，小麥籽粒中<2.0 μm 和 <9.8 μm 的淀粉粒數(shù)量、體積和表面積分布比例呈下降趨勢(shì)，而>9.8 μm的淀粉粒數(shù)量和表面積分布比例呈增加趨勢(shì)。吳培金等發(fā)現(xiàn)，在施氮量210 kg·hm內(nèi)，增施氮肥可降低弱筋小麥品種A型淀粉粒體積和表面積分布比例，提高其B型淀粉粒體積和表面積分布比例，而對(duì)A、B型淀粉粒數(shù)量百分比無(wú)顯著影響。還有學(xué)者提出，糯小麥淀粉粒度分布對(duì)氮素水平的響應(yīng)在品種間存在差異。關(guān)于施氮量對(duì)小麥籽粒淀粉粒度分布影響的報(bào)道較多，但是施氮量對(duì)小麥強(qiáng)、弱勢(shì)粒淀粉粒度分布影響的報(bào)道甚少。氮肥調(diào)控小麥籽粒淀粉粒度分布的機(jī)理研究也較為少見(jiàn)。

多胺(polyamines,PAs)是一類重要的植物內(nèi)源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，常見(jiàn)的有腐胺(putrescine,Put)、亞精胺(spermidine,Spd)和精胺(spermine,Spm)，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建成及其對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)均具有重要的調(diào)控作用。在高等植物中，依據(jù)PAs存在的形式，又可分為游離多胺(free-PAs)、可溶性結(jié)合多胺和非溶性結(jié)合多胺。其中，free-PAs在小麥籽粒中含量較高，是一類重要的活性物質(zhì)。研究表明，增加小麥弱勢(shì)粒中free-Spd、free-Spm含量或其與free-Put比值可以促進(jìn)籽粒灌漿、增加粒重，在水稻和玉米上也有類似的發(fā)現(xiàn)。我們先前發(fā)現(xiàn)，free-Spd或free-Spm參與介導(dǎo)小麥花后土壤干旱對(duì)強(qiáng)、弱勢(shì)粒淀粉粒度分布的調(diào)控作用。在輕度土壤干旱條件下，free-Spd或free-Spm可通過(guò)增強(qiáng)灌漿期弱勢(shì)粒的SSS和GBSS活性來(lái)增加籽粒的中淀粉粒(5～50 μm)體積和表面積分布比例或抑制大淀粉粒(> 50 μm)形成。但是，小麥籽粒free-PAs是否參與氮肥對(duì)小麥籽粒淀粉粒度的影響分布尚不清楚。

本研究擬測(cè)定不同施氮量處理下小麥灌漿期強(qiáng)、弱勢(shì)粒中free-PAs含量、淀粉合成酶(SSS和GBSS)活性和成熟期籽粒粒重、淀粉積累量以及淀粉粒數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例，分析外源PAs對(duì)小麥籽粒內(nèi)源free-PAs含量、淀粉合成酶活性和成熟期籽粒粒重、淀粉積累量以及淀粉粒度分布比例的影響，旨在探明小麥籽粒free-PAs是否介導(dǎo)施氮量對(duì)籽粒淀粉粒度分布的調(diào)控效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2020―2021年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。前茬作物為水稻，土壤質(zhì)地為砂壤土，可耕層含有機(jī)質(zhì)2.04%、堿解氮106.2 mg·kg、速效磷34.2 mg·kg和速效鉀 66.6 mg·kg。供試材料為當(dāng)?shù)?個(gè)主推小麥品種揚(yáng)麥16和揚(yáng)麥20。大田種植，全生育期設(shè)置4個(gè)施氮量處理：(1)施尿素折合純氮120 kg·hm(120N)；(2)施尿素折合純氮180 kg·hm(180N)；(3)施尿素折合純氮240 kg·hm(240N)；(4)施尿素折合純氮300 kg·hm(300N)。2020年11月1日播種，小區(qū)面積為28.8 m(6.0 m×4.8 m)，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。人工條播，行距30 cm，3葉期定苗，留基本苗 225×10株·hm。氮肥按基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥=4∶2∶2∶2施用。播種前一次性施過(guò)磷酸鈣(折合純磷90 kg·hm)和氯化鉀(折合純鉀120 kg·hm)，其余田間管理措施參照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

小麥開(kāi)花期各小區(qū)選同一天開(kāi)花、長(zhǎng)勢(shì)一致的麥穗300個(gè)掛牌標(biāo)記。于花后10 d、20 d和 30 d分別每小區(qū)取30個(gè)標(biāo)記穗，剝?nèi)?qiáng)、弱勢(shì)粒液氮冷凍10 min后放入-70 ℃超低溫冰箱保存用于free-PAs含量和淀粉合成酶活性的測(cè)定(強(qiáng)勢(shì)粒是麥穗中部小穗的第1、2位籽粒，弱勢(shì)粒是穗頂部和穗基部小穗的第3～6位籽粒)。成熟期各小區(qū)取標(biāo)記穗50個(gè)，進(jìn)行強(qiáng)、弱勢(shì)粒粒重和淀粉含量的測(cè)定及其淀粉粒度的分析。

1.2.1 游離多胺含量測(cè)定

游離多胺[腐胺(free-Put)、亞精胺(free-Spd)和精胺(free-Spm)]的提取與測(cè)定方法參照Flores等方法。稱1 g籽粒置于預(yù)冷好的研缽中，加5 mL 5%高氯酸研磨至勻漿后放于4 ℃冰箱內(nèi)2 h，27 000 r·min離心15 min，收集上清液將其苯甲酰化后根據(jù) Tomaso等方法采用HPLC分析free-PAs含量。Put、Spd和Spm作為標(biāo)準(zhǔn)品，1,6-己二胺為內(nèi)標(biāo)，重復(fù)3次。單位以nmol·gDW表示。

1.2.2 蛋白質(zhì)含量與淀粉合成酶活性測(cè)定

蛋白質(zhì)含量根據(jù)Bradford方法測(cè)定。籽粒中可溶性淀粉合成酶(SSS)和顆粒結(jié)合性淀粉合成酶(GBSS)活性根據(jù)文獻(xiàn)[33]的方法進(jìn)行測(cè)定。淀粉合成酶活性的單位為 nmol·mgprotein·min。

1.2.3 淀粉含量測(cè)定、淀粉粒提取及其粒度分析

強(qiáng)、弱勢(shì)粒的直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量的測(cè)定按照雙波長(zhǎng)法進(jìn)行。

淀粉粒提取與純化按Peng等和Ji等方法并稍作改進(jìn)。提取的粗淀粉在70 ℃烘干后過(guò)200目篩后為純淀粉，用激光粒度分析儀進(jìn)行淀粉粒度分析。取50 mg純淀粉，加5 mL無(wú)水乙醇，混勻后置4 ℃冰箱內(nèi)2 h(需經(jīng)常振蕩)，吸取2 mL轉(zhuǎn)移至粒度分析儀的裝有無(wú)水乙醇的分散盒中，測(cè)量淀粉粒數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布特征。結(jié)果分析采用儀器本身自帶的軟件，以百分?jǐn)?shù)表示。本研究將小麥淀粉粒分為小淀粉粒(< 5 μm)、中淀粉粒(5～50 μm)和大淀粉粒 (> 50 μm)。

1.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)調(diào)控試驗(yàn)

花后6 d分別噴施2 mM Put、1 mM Spd、1 mM Spm、5 mM MGBG(甲基乙二醛雙脒基腙，一種Spd、Spm合成抑制劑)、5 mM MGBG+1 mM Spd于麥穗上。這些外源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)于傍晚連續(xù)噴施4 d，每次每穗噴施4 mL，上述各溶液中含0.5%(v/v)Teepol作為表面活性劑。以含相同濃度Teepol的去離子水為對(duì)照(CK)。各處理以3 m為一個(gè)重復(fù)，重復(fù)2次。

分別在花后10 d、20 d和30 d測(cè)定強(qiáng)、弱勢(shì)粒中3種free-PAs含量和2種淀粉合成酶活性。在成熟期分別進(jìn)行強(qiáng)、弱勢(shì)粒的粒重、淀粉含量測(cè)定及淀粉粒度分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、作圖、顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)粒重和淀粉積累量的影響

相同施氮量處理下，兩個(gè)小麥品種強(qiáng)勢(shì)粒的粒重、直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉積累量都顯著高于弱勢(shì)粒(表1)。隨著氮肥施用量增加，兩個(gè)小麥品種強(qiáng)勢(shì)粒的粒重和淀粉積累量沒(méi)有顯著變化，而弱勢(shì)粒的粒重和總淀粉積累量呈先升后降的變化趨勢(shì)，且均以180N處理的值最高(表1)。不同施氮量間比較，弱勢(shì)粒粒重和總淀粉積累量表現(xiàn)為180N>240N>300N/120N，弱勢(shì)粒中直鏈淀粉和支鏈淀粉積累量分別表現(xiàn)為240N>300N/180N>120N和180N>300N/240N/120N(表1)。不同施氮量對(duì)兩小麥品種粒重和淀粉積累量影響的趨勢(shì)一致。

表1 施氮量對(duì)小麥成熟期強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒的粒重和淀粉積累量的影響

2.2 不同處理對(duì)籽粒淀粉粒度分布的影響

2.2.1 對(duì)淀粉粒數(shù)量和長(zhǎng)度分布的影響

從表2可知，施氮量對(duì)兩小麥品種強(qiáng)、弱勢(shì)粒的小淀粉粒、中淀粉粒的數(shù)量和長(zhǎng)度分布均沒(méi)有顯著影響；對(duì)強(qiáng)勢(shì)粒的大淀粉粒的數(shù)量和長(zhǎng)度分布沒(méi)有顯著影響，對(duì)弱勢(shì)粒中大淀粉的數(shù)量和長(zhǎng)度分布有顯著效應(yīng)。弱勢(shì)粒的大淀粉粒數(shù)量和長(zhǎng)度分布比例顯著高于強(qiáng)勢(shì)粒。弱勢(shì)粒中大淀粉粒數(shù)量和長(zhǎng)度分布比例均表現(xiàn)為180N<240N<300N/120N。

表2 施氮量對(duì)小麥成熟期強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒的淀粉粒數(shù)量和長(zhǎng)度分布比例的影響

2.2.2 對(duì)淀粉粒體積和表面積分布的影響

施氮量對(duì)兩小麥品種強(qiáng)、弱勢(shì)粒小淀粉粒的體積和表面積分布比例無(wú)顯著影響；弱勢(shì)粒的中淀粉粒體積和表面積分布比例、大淀粉粒的體積和表面積分布比例顯著低于、高于強(qiáng)勢(shì)粒。隨著施氮量增加，弱勢(shì)粒的中淀粉粒體積和表面積分布比例呈先升后降的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為 180N>240N>300N/120N，強(qiáng)勢(shì)粒的中淀粉粒體積和表面積分布比例無(wú)顯著變化(表3)，這與粒重和總淀粉積累量變化一致。兩小麥品種強(qiáng)勢(shì)粒大淀粉粒的體積和表面積分布比例在不同施氮水平下無(wú)顯著變化，弱勢(shì)粒的大淀粉粒體積和表面積分布比例均表現(xiàn)為180N<240N<300N/120N(表3)。

表3 施氮量對(duì)小麥成熟期強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒的淀粉粒體積和表面積分布比例的影響

2.3 不同處理對(duì)籽粒游離多胺含量的影響

由圖1可知，兩小麥品種強(qiáng)勢(shì)粒的游離腐胺(free-Put)、亞精胺(free-Spd)和精胺(free-Spm)含量在花后10 d和20 d高于弱勢(shì)粒，在花后30 d顯著低于弱勢(shì)粒。與free-Put不同，灌漿前期強(qiáng)勢(shì)粒的free-Spd和free-Spm含量顯著高于弱勢(shì)粒。施氮量對(duì)兩小麥品種強(qiáng)勢(shì)粒的free-PAs含量和弱勢(shì)粒的free-Put含量都無(wú)顯著影響。不同施氮水平下，弱勢(shì)粒的free-Spd和free-Spm含量表現(xiàn)為180N>240N>300N/120N。

圖1 不同施氮量對(duì)小麥灌漿期強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒游離腐胺(free-Put)、亞精胺(free-Spd)和精胺(free-Spm)含量的影響

2.4 不同處理對(duì)籽粒淀粉合成酶活性的影響

兩小麥品種強(qiáng)勢(shì)粒的2種淀粉合成酶活性在花后10 d、20 d均顯著高于弱勢(shì)粒，在花后30 d顯著低于弱勢(shì)粒(圖2)。隨著氮肥增施，弱勢(shì)粒中2種淀粉合成酶活性先增后降，SSS和GBSS活性分別在180N和240N處理下達(dá)最大值，施氮量對(duì)強(qiáng)勢(shì)粒中2種淀粉合成酶活性無(wú)顯著影響(圖2)。施氮量對(duì)兩小麥品種籽粒淀粉合成酶活性的影響趨勢(shì)一致。

圖2 不同施氮量對(duì)小麥灌漿期強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)?？扇苄缘矸酆铣擅?SSS)和顆粒結(jié)合性淀粉合成酶(GBSS)活性的影響

2.5 淀粉粒度分布比例與粒重、淀粉積累量、游離多胺含量以及淀粉合成酶活性的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)分析表明，小淀粉粒的數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例及中淀粉粒的數(shù)量和長(zhǎng)度分布比例與粒重、淀粉積累量的相關(guān)均不顯著，中淀粉粒的體積和表面積分布比例與粒重、淀粉積累量呈顯著(<0.05)或極顯著(<0.01)正相關(guān)，大淀粉粒的數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例與粒重、直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉積累量均呈極顯著負(fù)相關(guān)(表4)。

表4 小麥籽粒淀粉粒度分布比例與粒重、淀粉積累量的相關(guān)關(guān)系

淀粉粒度分布比例與free-PAs含量和淀粉合成酶活性的相關(guān)分析表明，小淀粉粒的數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例以及中淀粉粒的數(shù)量和長(zhǎng)度分布比例與free-PAs含量和淀粉合成酶活性的相關(guān)均不顯著，中淀粉粒的體積和表面積分布比例與free-Spd和free-Spm含量、淀粉合成酶活性呈極顯著正相關(guān)，大淀粉粒的數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例與free-Spd和free-Spm含量、淀粉合成酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)(表5)。小淀粉粒的數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例以及中淀粉粒的數(shù)量和長(zhǎng)度分布比例與free-Put含量的相關(guān)不顯著，中淀粉粒的體積和表面積分布比例與free-Put含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，而大淀粉粒的數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例與free-Put含量呈極顯著正相關(guān)(表5)。

表5 小麥籽粒淀粉粒度分布比例與游離多胺含量、淀粉合成酶活性的相關(guān)關(guān)系

2.6 籽粒游離多胺含量與淀粉合成酶活性、粒重和淀粉積累量的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)分析表明，籽粒free-Put含量與淀粉合成酶活性、粒重和淀粉積累量呈極顯著負(fù)相關(guān)，free-Spd和free-Spm含量與淀粉合成酶活性、粒重和淀粉積累量呈極顯著正相關(guān)(表6)。

表6 小麥籽粒游離多胺含量與淀粉合成酶活性、粒重和淀粉積累量的相關(guān)關(guān)系

2.7 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)籽粒相關(guān)指標(biāo)的影響

噴施Put增加了揚(yáng)麥16弱勢(shì)粒的free-Put含量，降低了free-Spd和free-Spm含量；噴施Spd和Spm增加了弱勢(shì)粒的free-Spd和free-Spm含量；噴施MGBG增加了弱勢(shì)粒free-Put含量，降低了free-Spd和free-Spm含量，且其對(duì)籽粒生理活性的影響會(huì)因噴施Spd而消除(表7)。噴施Spd、Spm能顯著增加弱勢(shì)粒的淀粉合成酶活性、總淀粉積累量、粒重以及中淀粉粒的體積和表面積分布比例，降低弱勢(shì)粒的大淀粉粒體積和表面積分布比例；噴施Put的結(jié)果與之相反(表7)。除了MGBG，上述植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)揚(yáng)麥16強(qiáng)勢(shì)粒的測(cè)定指標(biāo)無(wú)顯著影響(數(shù)據(jù)未顯示)。

表7 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)揚(yáng)麥16弱勢(shì)粒相關(guān)指標(biāo)的影響

3 討 論

小麥粒重的形成主要是淀粉合成和積累的過(guò)程。研究表明，小麥不同粒位籽?；驈?qiáng)、弱勢(shì)粒間的粒度分布存在明顯差異。本研究中，兩小麥品種強(qiáng)勢(shì)粒的大淀粉粒數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例顯著低于弱勢(shì)粒，中淀粉粒體積和表面積分布比例均高于弱勢(shì)粒；相關(guān)分析顯示，中淀粉粒的體積和表面積分布比例與粒重和淀粉積累量呈顯著或極顯著正相關(guān)，大淀粉粒的分布比例與粒重和淀粉積累量呈極顯著負(fù)相關(guān)。這與我們之前的研究結(jié)果一致。再次表明，增加小麥弱勢(shì)粒的中淀粉粒體積和表面積或減少大淀粉粒形成有望增加其粒重。

有關(guān)施氮量對(duì)小麥粒重變化的影響，報(bào)道不一。在本研究中，兩小麥品種弱勢(shì)粒的粒重隨施氮量的增加呈先增后降的趨勢(shì)。張 敏等發(fā)現(xiàn)，增施氮肥增加了非糯小麥籽粒的B型淀粉粒(< 10 μm)數(shù)量占比，而降低了糯小麥籽粒的B型淀粉粒(< 10 μm)占比。馬冬云等報(bào)道，增施氮肥可降低小麥籽粒小淀粉粒(< 2.0 μm或 < 9.8 μm)的數(shù)量、體積和表面積百分比，增加大淀粉粒(> 9.8 μm)的數(shù)量和表面積百分比。吳培金等觀察到，在施氮0～210 kg·hm范圍內(nèi)，增施氮肥可提高小麥籽粒B型淀粉粒(< 10 μm)的體積和表面積百分比，降低A型淀粉粒(> 10 μm)的體積和表面積百分比?？梢?jiàn)，小麥籽粒淀粉粒度分布對(duì)氮肥的響應(yīng)會(huì)因品種、施氮量及種植環(huán)境等因素的不同而產(chǎn)生明顯差異。目前，關(guān)于不同氮肥水平對(duì)小麥強(qiáng)、弱勢(shì)粒淀粉粒度分布影響的研究，相對(duì)較少。本研究中，隨著氮肥增施，兩個(gè)小麥品種弱勢(shì)粒的中淀粉粒體積和表面積分布比例及大淀粉粒的分布比例分別呈先升后降和先降后升的變化趨勢(shì)，而強(qiáng)勢(shì)粒的淀粉粒度分布比例無(wú)顯著變化(表3)。這與不同施氮量下強(qiáng)、弱勢(shì)粒粒重和淀粉積累量的變化趨勢(shì)基本一致(表1)。說(shuō)明180N處理(合理施氮)下弱勢(shì)粒粒重、淀粉積累量的提高得益于中淀粉粒體積和表面積分布比例的增加以及大淀粉粒形成的減少。我們也曾觀察到，小麥強(qiáng)勢(shì)粒的淀粉粒度分布比例在花后不同干旱處理下也未發(fā)生顯著變化，而其弱勢(shì)粒的中淀粉粒體積和表面積分布比例以及大淀粉粒的分布比例均發(fā)生了改變。說(shuō)明小麥弱勢(shì)粒可能具有較強(qiáng)的可調(diào)性，而強(qiáng)勢(shì)粒對(duì)環(huán)境不敏感。

施氮量對(duì)小麥籽粒淀粉粒度分布的調(diào)控機(jī)制尚不清楚。本研究發(fā)現(xiàn)，兩小麥品種弱勢(shì)粒的free-Spd和free-Spm含量隨著施氮量的增加呈先升后降的變化(圖1)，這與中淀粉粒體積和表面積分布比例的變化趨勢(shì)一致，與大淀粉粒粒度分布比例的變化相反。相關(guān)分析表明，free-Spd和free-Spm含量與中淀粉粒的體積和表面積分布比例呈正相關(guān)，與大淀粉粒的分布比例呈負(fù)相關(guān)，free-Put與淀粉粒度分布的相關(guān)性與之相反(表5)。外源噴施Spd或Spm可顯著增加小麥弱勢(shì)粒的中淀粉粒體積和表面積分布比例，降低大淀粉粒的體積和表面積分布比例(表7)。這與我們之前的研究結(jié)果相似。Yang等也觀察到，噴施Spd可顯著增加土壤重度干旱條件下小麥籽粒B型淀粉粒(< 10 μm)的體積和表面積分布比例。此外，許多學(xué)者也提出，噴施蕓薹素(BR)、赤霉素(GA)或脫落酸(ABA)均能顯著影響小麥籽粒淀粉粒度分布。說(shuō)明合理施氮條件下，小麥弱勢(shì)粒中free-Spd和free-Spm含量的提高可能是其淀粉粒度分布改善、粒重提高的重要原因。之前我們的研究結(jié)果顯示，free-Put含量與淀粉粒度分布比例的相關(guān)關(guān)系不顯著。在本研究中，小麥籽粒free-Put含量與中淀粉粒的體積和表面積分布比例呈負(fù)相關(guān)，與大淀粉粒的數(shù)量、長(zhǎng)度、體積和表面積分布比例均呈正相關(guān)(表5)；噴施Put可促進(jìn)小麥弱勢(shì)粒的大淀粉粒形成，且具有降低中淀粉粒體積和表面積分布比例的趨勢(shì)(表7)。這可能是由供試品種、試驗(yàn)地點(diǎn)和氣候條件等差異造成的。籽粒free-Put對(duì)淀粉粒度分布的調(diào)控作用有待進(jìn)一步研究。本試驗(yàn)中，兩個(gè)小麥品種籽粒的free-Put含量對(duì)施氮量水平的響應(yīng)不顯著(圖1)，推測(cè)free-Put不參與介導(dǎo)氮肥對(duì)淀粉粒度分布的調(diào)控作用。

SSS和GBSS作為淀粉合成過(guò)程中的2個(gè)重要關(guān)鍵酶，與籽粒淀粉粒度分布的形成密切相關(guān)。本研究中，小麥籽粒free-Spd和free-Spm含量與SSS和GBSS活性、粒重和淀粉積累量呈顯著正相關(guān)(表6)。噴施Spd或Spm可增加揚(yáng)麥16弱勢(shì)粒的2種淀粉合成酶活性、粒重和淀粉積累量(表7)。這與我們之前的報(bào)道相同。說(shuō)明合理氮肥條件下，free-Spd和free-Spm可通過(guò)增強(qiáng)小麥灌漿期弱勢(shì)粒中的淀粉合成酶活性來(lái)增加中淀粉粒體積和表面積分布比例或減少大淀粉粒形成，進(jìn)而改善其淀粉粒度分布、提高粒重。關(guān)于氮肥對(duì)籽粒淀粉粒度分布的作用機(jī)理仍需深入研究。

4 結(jié) 論

兩小麥品種灌漿期弱勢(shì)粒中free-Spd和free-Spm含量隨氮肥施用量的增加呈先增后降的變化趨勢(shì)，而其free-Put以及強(qiáng)勢(shì)粒中free-PAs含量對(duì)施氮量無(wú)顯著響應(yīng)。氮肥水平主要影響兩小麥品種弱勢(shì)粒的中淀粉粒和大淀粉粒；合理施氮量下，弱勢(shì)粒中free-Spd和free-Spm可通過(guò)增強(qiáng)淀粉合成酶活性來(lái)改善淀粉粒度分布，進(jìn)而提高粒重。