不同時(shí)期灌水對強(qiáng)筋小麥鄭麥9023蛋白質(zhì)及其組分的影響

摘 要：在大田條件下研究了不同時(shí)期灌水對強(qiáng)筋小麥鄭麥9023蛋白質(zhì)及其組分的影響。結(jié)果表明，隨著灌水次數(shù)的增加，小麥蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢，即W1>W2>W3，說明水分增加對蛋白質(zhì)含量有稀釋效應(yīng)：增加灌水，提高了小麥籽粒游離氨基酸含量，降低了游離氨基酸向蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)；隨著灌水次數(shù)的增加，谷蛋白、球蛋白總體上呈降低趨勢，清蛋白呈增加趨勢，醇溶蛋白變化較大，谷醇／清球比值降低。成熟期小麥籽粒谷蛋白大聚合體W2處理達(dá)到最大值，表明灌兩水有利于谷蛋白大聚合體的合成；可提高強(qiáng)筋小麥的烘焙品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)筋小麥；鄭麥9023；不同時(shí)期灌水；蛋白質(zhì)組分

中圖分類號：S512.01 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001—4942(2010)09—0039—04

目前水資源不足和高產(chǎn)田氮素過量投入而造成的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染已成為我國華北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的限制因子。因此開展節(jié)水省肥栽培的理論與技術(shù)研究勢在必行。已有研究表明，適當(dāng)減少灌溉量和施肥量，不僅不會影響作物產(chǎn)量，而且能顯著提高水分和氮素利用率。Karasov(1982)認(rèn)為，對農(nóng)業(yè)來說，最大的挑戰(zhàn)是開發(fā)提高水分利用效率的技術(shù)。在有限灌溉條件下，配合適量的養(yǎng)分，能夠使水分得到更有效利用。本研究通過田間試驗(yàn)，研究不同時(shí)期灌水對強(qiáng)筋小麥蛋白質(zhì)及其組分的影響，揭示水分和小麥品質(zhì)的關(guān)系，優(yōu)化水分管理方案，為優(yōu)質(zhì)小麥水分管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2008—2009年在河南科技大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行。土壤質(zhì)地為壤土，0—40cm土層中含有機(jī)質(zhì)15.9g／kg，堿解氮36.27mg／kg，速效磷20.98mg／kg，速效鉀120mg／kg。小麥生育期間降水量160.8mm。灌水處理設(shè)3個水乎，W1：拔節(jié)期灌水一次；w2：拔節(jié)期和孕穗期各灌水一次；W3：拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期各灌水一次。每次灌水定額750m³／hm²，各小區(qū)間埋設(shè)塑料薄膜包埂。每公頃施N 40kg，P₂O₅ 138kg，K₂O165kg。氮肥50％基施，50％拔節(jié)期結(jié)合灌水追施，磷鉀全部基施。供試品種為鄭麥9023(弱春性、強(qiáng)筋早熟品種)，重復(fù)3次，小區(qū)面積15M²(5m×3m)，10月18日播種，行距20cm，人工點(diǎn)播，三葉期定苗，240萬株／hm²，常規(guī)管理。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

開花期，在各取樣區(qū)選擇表現(xiàn)一致良好、同天開花的穗掛牌標(biāo)記足量。以后每隔6d取樣一次至收獲，每次取樣10穗，田間所取樣品迅速移至室內(nèi)分離出籽粒，然后置105℃條件下殺青20min，65℃下烘至恒重，及時(shí)粉樣備用。

1.2.1 籽粒游離氨基酸含量測定參考李合生的方法，采用茚三酮法測定。

1.2.2 粗蛋白含量測定用濃H₂SO₄－H₂O₂法消煮，半微量凱氏定氮法測定N(％)含量。粗蛋白含量(％)=N(％)×5.7。

1.2.3 蛋白質(zhì)組分的分離與測定參照何照范的方法。稱取樣品0.5g置于研缽中，分別用蒸餾水、10％NaCl、75％乙醇和0.2％NaOH振蕩法連續(xù)提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白。取上述各提取液5ml，加入等體積的雙縮脲試劑20min后，于540nm下比色測定透光率，并用牛血清蛋白作標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算提取液中的蛋白質(zhì)含量。

1.2.4 谷蛋白大聚合體(GMP)含量的測定參照Weagels的方法，0.05g面粉中加入1.5％的SDS提取液1ml，常溫下離心15min(15500×g)，棄上清液，殘余物加入稀釋1倍的雙縮脲試劑10ml，振蕩2h后離心，取上清液測540nm處的吸光值，以殘余物中N含量計(jì)算GMP的近似值，每個樣品測2次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)期灌水對鄭麥9023籽粒游離氨基酸含量的影響

游離氨基酸是蛋白質(zhì)合成的底物，籽粒中游離氨基酸含量的高低直接影響著蛋白質(zhì)合成的多少。由表1可以看出，從花后7d開始，隨著籽粒發(fā)育成熟，籽粒中游離氨基酸含量呈逐漸降低趨勢，成熟期的小麥籽粒僅含有少量的游離氨基酸。花后7—14d，小麥籽粒游離氨基酸含量W1高于W2、W3；花后21—35d，W2>W3>W1；成熟期，小麥籽粒游離氨基酸含量W3>W1>W2。以上表明隨著灌水次數(shù)的增加，提高了小麥籽粒游離氨基酸含量。

2.2 不同時(shí)期灌水對鄭麥9023籽粒蛋白質(zhì)含量的影響

由圖1可知，籽粒形成過程中總蛋白含量的變化呈“高一低一高”的“V”字形變化趨勢。W2、W3從開花后7d至21d，籽粒蛋白質(zhì)含量逐漸下降，從花后21d開始到成熟，籽粒蛋白質(zhì)含量又逐漸升高。隨著灌水次數(shù)的增加，小麥蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢，即W1>W2>W3，其中W1處理小麥籽粒蛋白質(zhì)在花后14d降到低谷，然后迅速回升直至成熟達(dá)到最高，W2、W3處理花后7d至21d下降趨勢緩慢，然后緩慢回升，這與水分增加對蛋白質(zhì)含量稀釋效應(yīng)有關(guān)。

2.3 不同時(shí)期灌水對鄭麥9023籽粒蛋白質(zhì)組分的影響

由表2可以看出，清蛋白在小麥籽粒灌漿過程中隨澆水次數(shù)的增加呈現(xiàn)增加的趨勢。花后7—14d，小麥籽粒清蛋白含量W2、W3處理高于W1處理；花后21—28d，小麥籽粒清蛋白含量W3>W1>W2；花后35d至成熟小麥籽粒清蛋白含量有所回升，W3高于W2。以上表明灌3水增加了清蛋白的含量。

小麥籽粒灌漿過程中球蛋白在花后7—14dW2、W3處理高于W1處理；花后21—28d，籽粒球蛋白含量W2、W3處理又低于W1處理，到小麥成熟期W3處理球蛋白的含量出現(xiàn)最低值，說明隨灌水次數(shù)的增加，籽粒球蛋白含量逐漸減少。

醇溶蛋白在小麥籽粒灌漿過程中隨灌水次數(shù)的增加呈現(xiàn)增加的趨勢，但到成熟期則相反，醇溶蛋白含量降低，即處理W1>W2>W3。

麥谷蛋白在小麥籽粒灌漿過程中隨澆水次數(shù)的增加呈現(xiàn)下降趨勢，花后35d至成熟小麥籽粒中麥谷蛋白含量W1>W2>W3。以上表明增加灌水次數(shù)，谷醇／清球比值降低，這與增加灌水谷醇蛋白含量降低，清球蛋白含量升高一致，是蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)變化的生理基礎(chǔ)。

2.4 不同時(shí)期灌水對鄭麥9023籽粒谷蛋白大聚合體(GMP)含量的影響

谷蛋白大聚合體是小麥胚乳貯藏蛋白中最大的一部分蛋白質(zhì)，其含量反映了谷蛋白聚合體的粒度分布情況，與其它烘焙品質(zhì)性狀呈顯著正相關(guān)。圖2表明，花后7—14d，小麥籽粒谷蛋白大聚合體含量增加，且增幅較小；花后14—21d，小麥籽粒谷蛋白大聚合體含量降低；花后21d至成熟含量增加，增幅較大；成熟期達(dá)到最大值，以W2處理最高。表明灌兩水有利于谷蛋白大聚合體的合成，可提高強(qiáng)筋小麥的烘焙品質(zhì)。

3 結(jié)論與討論

關(guān)于土壤水分對籽粒蛋白質(zhì)含量的影響，前人研究表明隨灌水量和灌水次數(shù)的增加籽粒蛋白質(zhì)含量逐漸降低。還有研究指出，無論干旱脅迫或過量灌水均不利于籽粒蛋白質(zhì)積累，適量增加灌水量是獲得較高籽粒蛋白質(zhì)含量的基礎(chǔ)。本試驗(yàn)研究表明，隨著灌水次數(shù)的增加，蛋白質(zhì)的含量降低，說明水分對蛋白質(zhì)具有稀釋效應(yīng)。小麥面粉加工品質(zhì)受土壤水分的影響，干旱脅迫和漬水均導(dǎo)致籽粒蛋白質(zhì)含量降低。

在本試驗(yàn)條件下，隨著灌水次數(shù)的增加，小麥籽粒蛋白質(zhì)、谷蛋白大聚合體含量整體趨勢降低(以W2處理最高)，氨基酸的轉(zhuǎn)化效率降低，清蛋白增高，球蛋白變化比較平緩，谷蛋白降低，醇溶蛋白呈先增后降趨勢，谷醇／清球比降低，從而不利于品質(zhì)的改善。因此在肥料充足的條件下，只有適當(dāng)灌水才能使強(qiáng)筋小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)同步提高。對于強(qiáng)筋小麥而言，在底墑充足條件下，播種一般不澆水，起身拔節(jié)期結(jié)合追肥進(jìn)行灌水，孕穗期澆水與補(bǔ)氮相結(jié)合，開花后一般不澆水，特別干旱必須澆水時(shí)應(yīng)在小麥揚(yáng)花后10d左右淺水澆灌，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)筋小麥的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和節(jié)本生產(chǎn)。