高艷梅，孫敏，高志強，葛曉敏，邢軍

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷030801）

隨著人們生活水平的提高，小麥品質(zhì)越來越受到重視。其中，籽粒蛋白質(zhì)含量及其組成是決定小麥品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。籽粒蛋白質(zhì)含量和組成不僅對小麥營養(yǎng)品質(zhì)，而且對小麥加工品質(zhì)也有很大影響，尤其與谷蛋白／醇溶蛋白的比值顯著相關(guān)［1～3］。在蛋白質(zhì)組分中，清蛋白和球蛋白為可溶性蛋白，營養(yǎng)價值較高；醇溶蛋白和谷蛋白構(gòu)成貯藏蛋白，共同決定面團(tuán)的黏彈性，而且高谷／醇比值可增加面團(tuán)形成時間，有利于提高加工品質(zhì)［4～6］。王月福等［7］研究表明，隨著小麥籽粒的發(fā)育，籽粒蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，但不同品種之間存在一定的差異。馬會杰等［8］研究表明，灌漿末期，不同類型小麥品種的谷蛋白積累量差異顯著，表現(xiàn)為強筋類型＞中強筋類型＞中筋類型。目前，關(guān)于小麥品質(zhì)的研究主要集中在灌溉條件下，而在旱作條件下的研究報道相對較少。因此，本試驗以種植在聞喜旱作麥區(qū)的16個不同類型的小麥品種為材料，分析其籽粒蛋白質(zhì)形成的差異，以選擇適宜該區(qū)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效品種。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2012—2013年度在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)聞喜旱地小麥試驗基地進(jìn)行。試驗田為丘陵旱地，無灌溉條件。種植制度為冬小麥一年一作——夏季休閑制，即從前茬小麥?zhǔn)斋@后至下茬小麥播種前為裸地。2012年6月5日前茬小麥?zhǔn)斋@，6月10日取樣測定20cm土層內(nèi)土壤肥力為：有機質(zhì)8.63 g·kg－1、全 氮 0.71g·kg－1、堿 解 氮 32.89 mg·kg－1、速效磷15.73mg·kg－1。

試驗區(qū)常年自然降水約60%集中于休閑期（7—9月）。2012—2013年度全年降水量較低，尤其表現(xiàn)在休閑期和播種—越冬期降水量極低，屬于極度干旱年份（表1，數(shù)據(jù)來源于聞喜縣氣象站）。

表1 聞喜試驗點的降水量／mmTable 1 Precipitation at the experimental site in Wenxi／mm，mean±SD

1.2 試驗設(shè)計

供試品種16個，分別為：運旱20410、臨Y8159、運旱618、運旱719、運旱805、運旱21－30、運旱22－33、洛旱6號、洛旱9號、洛旱11、洛旱13、長麥251、長6359、長麥6697、石麥15、石麥19號。隨機區(qū)組排列，每個小區(qū)面積30m×2.4m＝72m2。

前茬小麥?zhǔn)斋@時留高茬20～30cm，7月15日進(jìn)行深松，耕作深度30～40cm，同時深施生物有機肥1 500kg·hm－2，然后用秸稈覆蓋深松后的地表。8月20日淺旋、平整土地，耙耱收墑。10月1日播種。播種前基施氮、磷、鉀肥，用量為：純氮150kg·hm－2，P2O5150kg·hm－2，K2O 150 kg·hm－2。機械條播，行距20cm，基本苗每公頃315×104株。常規(guī)管理。

1.3 測定項目與方法

產(chǎn)量測定［9］：成熟期調(diào)查單位面積穗數(shù)、平均穗粒數(shù)及千粒重，每小區(qū)取50株測定生物產(chǎn)量，收割20m2計算經(jīng)濟產(chǎn)量。

籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量測定［10］：于開花期對生長一致且同日開花的麥穗掛牌標(biāo)記；花后每隔5d取30穗，分離籽粒并置于80℃烘箱中烘干至恒重；將烘干的籽粒經(jīng)微型高速萬能粉碎機粉碎后，采用連續(xù)提取法測定籽粒中蛋白質(zhì)含量及其組分含量，其中籽粒蛋白質(zhì)含量以籽粒含氮量乘以5.7表示，籽粒含氮量測定采用半微量凱氏定氮法［11］。

1.4 計算方法及統(tǒng)計方法

采用Microsoft Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，用DPS和SAS 9.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，差異顯著性檢驗用LSD法，顯著性水平設(shè)定為a＝0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥品種的劃分

根據(jù)籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)含量的高低，對16個品種進(jìn)行聚類（圖1、圖2），可以看出：運旱20410、運旱805、運旱21－30、運旱22－33、臨 Y8159、石麥19號的籽粒產(chǎn)量達(dá)到2400kg·hm－2以上，顯著高于其他品種（P＜0.05）；運旱20410、運旱22－33、運旱21－30、長麥251、運旱805、運旱618、洛旱9號、長6359的籽粒蛋白質(zhì)含量均在13%以上，顯著高于其他品種（P＜0.05）。將16個小麥品種根據(jù)籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)含量的高低劃分為4類（見表2）：其中運旱20410、運旱805、運旱21－30、運旱22－33為高產(chǎn)高蛋白品種，臨Y8159、石麥19號為高產(chǎn)低蛋白品種，運旱618、長麥251、洛旱9號、長6359為低產(chǎn)高蛋白品種，運旱719、洛旱6號、長麥6697、洛旱11、洛旱13、石麥15為低產(chǎn)低蛋白品種。

圖1 不同小麥品種產(chǎn)量聚類分析圖Fig.1 Dendrograms of yield in different wheat varieties

圖2 不同小麥品種蛋白質(zhì)聚類分析圖Fig.2 Dendrograms of protein in different wheat varieties

表2 不同小麥品種產(chǎn)量及蛋白質(zhì)含量的差異Table 2 The difference on yield and protein content in different wheat varieties

2.2 不同類型小麥籽粒蛋白質(zhì)形成的差異

在上述4類16個小麥品種中，每類選擇2個品種，分析籽粒蛋白質(zhì)形成的差異（表3）。結(jié)果表明：高產(chǎn)品種中，籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比、蛋白質(zhì)產(chǎn)量以運旱805、運旱20410較高；高產(chǎn)高蛋白品種中，籽粒清蛋白含量以運旱20410顯著較高，球蛋白、醇溶蛋白、麥谷蛋白、谷醇比、蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量則以運旱805較高，且球蛋白、蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量不同品種間差異顯著（P＜0.05）；高產(chǎn)低蛋白品種中，籽粒清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量以臨Y8159顯著較高，球蛋白、谷醇比則以石麥19號較高。

再看低產(chǎn)品種，籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比、蛋白質(zhì)產(chǎn)量均以運旱618、長麥251較高；其中低產(chǎn)高蛋白品種中，籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、谷醇比、蛋白質(zhì)含量均以運旱618較高，且谷蛋白、蛋白質(zhì)含量不同品種間差異顯著（P＜0.05），而蛋白質(zhì)產(chǎn)量則以長麥251顯著較高；低產(chǎn)低蛋白品種中，籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比、蛋白質(zhì)產(chǎn)量均以長麥6697較高，且除球蛋白外各處理間差異顯著（P＜0.05）。

表3 不同類型小麥籽粒蛋白質(zhì)形成的差異Table 3 The difference of grain protein of different types wheat

2.3 不同類型小麥籽粒蛋白質(zhì)動態(tài)變化的差異

隨灌漿進(jìn)程推移，不論哪種類型小麥其籽粒蛋白質(zhì)含量均在花后15d最低，花后35d達(dá)到最高值（圖3）。品種間比較，在花后5～35d，高產(chǎn)品種（圖3A）中，籽粒蛋白質(zhì)含量以運旱805最高，石麥19號最低；低產(chǎn)品種（圖3B）中，以運旱618最高，洛旱11顯著最低。

圖3 不同類型小麥籽粒蛋白質(zhì)動態(tài)變化的差異Fig.3 The difference of changes of grain protein content of different types wheat注：HYHP為高產(chǎn)高蛋白，HYLP為高產(chǎn)低蛋白，LYHP為低產(chǎn)高蛋白，LYLP為低產(chǎn)低蛋白；YH為運旱，LY為臨Y，SM為石麥，CM為長麥，LH為洛旱。下圖同Note：HYHP is high yield－h(huán)igh protein，HYLP is high yield－low protein，LYHP is low yield－h(huán)igh protein，LYLP is low yieldlow protein；YH is yun han，LY is lin Y，SM is shi mai，CM was chang mai，LH is luo han.The same as below.

2.4 不同類型小麥籽粒蛋白質(zhì)組分含量動態(tài)變化的差異

2.4.1 籽粒清蛋白的動態(tài)變化

不同類型小麥籽粒清蛋白含量在灌漿始期較高，隨灌漿進(jìn)程推進(jìn)逐漸下降（圖4）。高產(chǎn)品種（圖4A）中，花后籽粒清蛋白含量以運旱20410、運旱805顯著較高，石麥19號顯著最低；低產(chǎn)品種（圖4B）中，則以運旱618、長麥251顯著較高，洛旱11顯著最低。

圖4 籽粒清蛋白的動態(tài)變化Fig.4 The dynamic changes of grain albumin content

2.4.2 籽粒球蛋白的動態(tài)變化

不同類型小麥籽粒球蛋白含量呈先下降后上升的變化趨勢（圖5），花后15d達(dá)到最低，與籽粒蛋白質(zhì)含量的積累動態(tài)趨勢一致（圖3）。高產(chǎn)品種（圖5A）中，花后籽粒球蛋白質(zhì)含量以運旱20410、運旱805相對較高，且花后5～15d以運旱20410顯著最高，花后20～35d以運旱805最高；低產(chǎn)品種（圖5B）中，花后籽粒球蛋白質(zhì)含量以運旱618、長麥251較高，且在花后5～20d、30～35d均以運旱618最高。

圖5 籽粒球蛋白的動態(tài)變化Fig.5 The dynamic changes of grain globulin content

2.4.3 籽粒醇溶蛋白的動態(tài)變化

不同類型小麥花后籽粒醇溶蛋白含量隨灌漿進(jìn)程推進(jìn)呈“S”型升高曲線（圖6），其中在花后5～15d升高速率相對平緩，15～35d升高速率明顯提高。高產(chǎn)品種（圖6A）中，花后籽粒醇溶蛋白質(zhì)含量同樣以運旱20410、運旱805明顯高于臨Y8159、石麥19號，石麥19號最低；低產(chǎn)品種（圖6B）中，仍以運旱618、長麥251明顯高于長麥6697、洛旱11。且從花后15d到35d，這種差異明顯加大。

2.4.4 籽粒谷蛋白的動態(tài)變化

不同類型小麥花后籽粒谷蛋白含量隨灌漿進(jìn)程推進(jìn)而逐漸升高（圖7）。且高產(chǎn)品種（圖7A）中的運旱20410和運旱805，與低產(chǎn)品種（圖7B）中的運旱618和長麥251，其花后籽粒谷蛋白質(zhì)含量同樣明顯高于其它品種。另外，在花后5～15d，運旱20410的籽粒谷蛋白含量略高于運旱805；而花后15～35d，正好相反，運旱805的籽粒谷蛋白含量明顯高于運旱20410（圖7A）。再看運旱618與長麥251，除花后20d二者的籽粒谷蛋白含量相當(dāng)外，其余時期均以運旱618的含量更高。

圖6 籽粒醇溶蛋白的動態(tài)變化Fig.6 The dynamic changes of grain gliadin content

圖7 籽粒谷蛋白的動態(tài)變化Fig.7 The dynamic changes of grain glutenin content

3 討論與結(jié)論

籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量影響小麥的營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)，而其品質(zhì)的重要組成部分為蛋白質(zhì)。因此，蛋白質(zhì)及其組分的含量、比例共同影響小麥的品質(zhì)［12，13］。王月福［12］等研究表明，隨著小麥籽粒的發(fā)育，籽粒蛋白質(zhì)含量呈先降低后上升的趨勢。本研究結(jié)果亦證實了這種變化趨勢，且在花后15d籽粒蛋白質(zhì)含量最低，花后35d達(dá)到最高。這是由于籽粒品質(zhì)與氮素的積累和運轉(zhuǎn)關(guān)系密切［14，15］，籽粒蛋白質(zhì)含量主要受氮素營養(yǎng)從營養(yǎng)器官向籽粒轉(zhuǎn)移的影響［16］，同時也與碳水化合物的積累動態(tài)相關(guān)。在灌漿初期，籽粒中氮含量高，這是由于光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)移速率較低，碳水化合物積累不足；而在灌漿旺盛期，光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)移速率加快，迫使氮含量降低，蛋白質(zhì)含量降低；在灌漿后期，植株氮又向籽粒轉(zhuǎn)移，提高了籽粒氮含量，進(jìn)而提高蛋白質(zhì)含量［12］。

張保軍［17］等研究表明，由于籽粒形成過程中氮代謝總趨勢是一致的，所以，蛋白質(zhì)組分的變化趨勢也基本一致。本研究表明，不同類型小麥籽粒清蛋白含量隨籽粒發(fā)育成熟逐漸下降；球蛋白含量在籽粒發(fā)育成熟過程中呈先下降后上升的變化趨勢，花后15d達(dá)到最低，且含量在發(fā)育過程中較低；籽粒醇溶蛋白和谷蛋白含量在發(fā)育過程中逐漸升高，麥谷蛋白較醇溶蛋白形成時間早，但在成熟后期增長速率較醇溶蛋白慢，至完全成熟后，籽粒蛋白質(zhì)組分含量以麥谷蛋白＞醇溶蛋白＞清蛋白＞球蛋白，這是由于籽粒生長發(fā)育過程中先形成結(jié)構(gòu)蛋白，即清蛋白和球蛋白，而后形成貯藏蛋白，及醇溶蛋白和麥谷蛋白，且在籽粒成熟后期，一部分結(jié)構(gòu)蛋白要轉(zhuǎn)化為貯藏蛋白，這與前人的研究結(jié)果一致［17］。

雖然籽粒蛋白及其組分的積累趨勢基本一致，但是不同類型小麥品種蛋白質(zhì)含量存在一定差異［18］。本研究表明，高產(chǎn)品種運旱20410中的清蛋白含量較高，運旱805中的球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、谷醇比、蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量較高；低產(chǎn)品種運旱618中籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比、花后5～35d籽粒蛋白質(zhì)含量較高，長麥251中蛋白質(zhì)產(chǎn)量較高。說明蛋白質(zhì)含量高的品種組分含量也相對較高，但蛋白質(zhì)含量相近的品種其組分含量存在差異。

［1］孫敏，高志強，袁辰君，等.水旱條件下不同抗旱型小麥籽粒蛋白質(zhì)及其組分的差異［J］.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，30（3）：217－222.

［2］孫敏，郭平毅，高志強，等.水旱條件下小麥不同抗旱性品種籽粒蛋白質(zhì)積累的差異及施氮量的調(diào)控效應(yīng)［J］.作物學(xué)報，2010，36（3）：486－495.

［3］Daniel C，Triboy E.Changes in wheat protein aggregation during grain development：effects of temperatures and water stress［J］.Eur J Agron，2002，16：1－12.

［4］張正茂，梁靈，趙雷，等.旱地小麥品種（系）資源品質(zhì)性狀分析［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2004，22（4）：110－113.

［5］黃禹，晏本菊，任正隆.不同品種小麥籽粒蛋白質(zhì)組分及谷蛋白大聚合體的積累規(guī)律［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2007，20（4）：591－596.

［6］朱新開，周君良，封超年，等.不同類型專用小麥籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量變化動態(tài)差異分析［J］.作物學(xué)報，2005，31（3）：342－347.

［7］王月福，于振文，李尚霞，等.土壤肥力對小麥籽粒蛋白質(zhì)組分含量及加工品質(zhì)的影響［J］.西北植物學(xué)報，2002，22（6）：1318－1324.

［8］馬會杰.不同類型春小麥籽粒蛋白質(zhì)與其組分的積累規(guī)律及其相關(guān)酶的分祈［D］.烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［9］孫敏，溫斐斐，高志強，等.不同降水年型旱地小麥休閑期耕作的蓄水增產(chǎn)效應(yīng)［J］.作物學(xué)報，2014，40（8）：1459－1469.

［10］孫敏，葛曉敏，高志強，等.不同降水年型休閑期耕作蓄水與旱地小麥籽粒蛋白質(zhì)形成的關(guān)系［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（9）：1692－1704.

［11］陳智慧，史梅，王秋香，等.用凱氏定氮法測定食品中的蛋白質(zhì)含量［J］.新疆畜牧業(yè)，2008，（5）：22－24.

［12］王月福，于振文，李尚霞，等.施氮量對小麥籽粒蛋白質(zhì)組分含量及加工品質(zhì)的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（9）：1071－1078.

［13］石玉，張永麗，于振文.小麥籽粒蛋白質(zhì)組分含量及其與加工品質(zhì)的關(guān)系［J］.作物學(xué)報，2009，35（7）：1306－1312.

［14］郭天財，查菲娜，馬冬云，等.種植密度對兩種穗型冬小麥品種干物質(zhì)和氮素積累、運轉(zhuǎn)及產(chǎn)量的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報，2007，22（6）：152－156.

［15］McMaster G S，Wilhelm W W，Barting P N S.Irrigation and culm contribution to yield and yield components of winter wheat［J］.Agron J，1994，86：1123－1127.

［16］沈建輝，戴廷波，荊奇，等.施氮時期對專用小麥干物質(zhì)和氮素積累、運轉(zhuǎn)及產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響［J］.麥類作物學(xué)報，2004，24（1）：55－58.

［17］張寶軍，蔣紀(jì)云.小偃6號小麥籽粒蛋白質(zhì)組份含量形成動態(tài)規(guī)律及其氮素調(diào)節(jié)效應(yīng)的研究［J］.國外農(nóng)學(xué)——麥類作物，1995（5）：47－49.

［18］魏益民，李志西，王立宏，等.小麥品種籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)的研究［J］.西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1992，20（4）：18－23.