专用小麦籽粒淀粉形成特性与加工品质的关系及其调控

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专用小麦籽粒淀粉形成特性与加工品质的关系及其调控郭文善（扬州大学农学院/扬州大学小麦研究所江苏扬州225009） 籽粒蛋白质淀粉支链淀粉直链淀粉 一、专用小麦籽粒淀粉及其组分积累动态总淀粉的积累动态图1.不同品种籽粒总淀粉含量变化010203040506070800510152025303540花后天数总淀粉含量（%）扬9烟2801中优9507扬12图2.不同品种籽粒总淀粉含量变化速率0510152025303540455-1010-1515-2020-2525-3030-3535-40花后天数总淀粉含量变化速率（mg/g.d）扬9烟2801中优9507扬12 图3.不同品种籽粒总淀粉积累量变化05101520253035400510152025303540花后天数总淀粉积累量（mg/grain）扬9烟2801中优9507扬12图4.不同品种籽粒总淀粉积累速率变化00.511.522.55-1010-1515-2020-2525-3030-3535-40花后天数总淀粉积累速率（mg/grain.d）扬9烟2801中优9507扬12 直链淀粉积累动态图5.不同品种籽粒直链淀粉含量变化0246810121416180510152025303540花后天数直链淀粉含量（%）扬9烟2801中优9507扬12图6.不同品种籽粒直链淀粉含量变化速率0246810125-1010-1515-2020-2525-3030-3535-40花后天数直链淀粉含量变化速率（mg/g.d）扬9烟2801中优9507扬12 图7.不同品种籽粒直链淀粉积累量变化01234567890510152025303540花后天数直链淀粉积累量（mg/grain）扬9烟2801中优9507扬12图8.不同品种籽粒直链淀粉积累速率变化00.10.20.30.40.50.65-1010-1515-2020-2525-3030-3535-40花后天数直链淀粉积累速率（mg/grain.d）扬9烟2801中优9507扬12 支链淀粉的积累动态 专用小麦籽粒直/支链淀粉比例变化趋势 表1.专用小麦成熟期籽粒淀粉含量及积累量 二、不同专用型小麦籽粒胚乳淀粉结构差异籽粒中淀粉粒形成过程图14宁麦9号3d籽粒形态图15中优95073d籽粒形态 图16宁麦9号7d胚乳图17中优95077d胚乳 图18宁麦9号9d腹部图19中优95079d腹部 图20宁麦9号11d腹部图21中优950711d腹部 图22宁麦9号18d腹部图23中优950718d腹部 图24宁麦9号21d腹部图25中优950721d腹部 图26宁麦9号25d腹部图27中优950725d腹部 图28宁麦9号成熟期腹部图29中优9507成熟期腹部 图30宁麦9号成熟期背部图31中优9507成熟期背部 图32.两个品种籽粒中淀粉含量变化 类型品种淀粉粒数目比分布(%)C(﹤2μm)B(2～9.8μm)A(﹥9.8μm)强筋秦麦1196.20e3.48a0.32a中筋扬麦1697.03a2.82e0.15d弱筋宁麦9号96.88b2.97d0.15d弱筋扬麦1596.70c3.10c0.20c糯小麦WX-1396.61d3.17b0.21b表2不同专用型小麦品种籽粒淀粉粒数目比分布淀粉粒粒度分布差异强筋小麦A型淀粉粒所占数目比最高，C型淀粉粒所占数目比最低。中筋小麦C型淀粉粒所占数目比最高，B型淀粉粒所占数目比最低。 类型品种淀粉粒体积分布(%)C(﹤2μm)B(2～9.8μm)A(﹥9.8μm)强筋秦麦114.76e14.67e80.57a中筋扬麦165.90b16.00d78.10b弱筋宁麦9号5.46c21.21a73.33d弱筋扬麦155.00d16.93b78.07b糯小麦WX-135.94a16.22c77.84c表3不同专用型小麦品种籽粒淀粉粒体积分布强筋小麦A型淀粉粒占体积比最高，C、B型淀粉粒占体积比最低。弱筋小麦B型淀粉粒占体积比最高，A型淀粉粒占体积分比最低。 类型品种淀粉粒表面积分布(%)C(﹤2μm)B(2～9.8μm)A(﹥9.8μm)强筋秦麦1137.44e23.35e39.21a中筋扬麦1644.40a25.55c30.04d弱筋宁麦9号41.35c30.74a27.91e弱筋扬麦1539.72d26.92b33.59b糯小麦WX-1342.31b24.32d33.37c表4不同专用型小麦品种籽粒淀粉粒表面积分布强筋小麦A型淀粉粒所占表面积比最高，C、B型淀粉粒所占表面比例最低。中筋小麦C型淀粉粒所占表面积比例最高。弱筋小麦B型淀粉粒所占表面积比最高，A型淀粉粒所占表面积比最低。 ____总糖在490nm处的吸光值■碘复合物的最大吸收波长图33支链淀粉柱色谱图去分枝的支链淀粉链长分布特征FrⅡ组分（中等B链）FrⅢ组分（短B链、A链）FrⅠ组分（长B链） 类型Type品种VarietyFrⅠFrⅡFrⅢ(FrⅠ+FrⅡ)/FrⅢ强筋烟农195.88±0.3030.73±1.0463.39±1.680.578中优95072.30±0.0134.45±0.7163.25±1.630.581中筋扬麦11号3.67±0.1326.54±0.5869.79±1.560.433徐州273.38±0.4229.04±0.2767.58±2.010.480弱筋扬麦13号5.21±0.9130.65±0.7964.14±1.460.559扬农00853.99±0.1337.27±2.2658.74±0.360.702糯麦扬0369-37.87±0.9162.13±0.910.610WX09-56.58±1.8743.42±1.871.303表5不同品种支链淀粉的去分枝后不同组分的重量百分比(%)注：“-”表示未能提取到FrI+FrⅡ的含量总体表现为弱筋＞强筋＞中筋，糯小麦两组分含量差异较大，可能与两品种直、支链淀粉含量差异较大有关。 类型Type品种Variety碘吸收率Ai(%)StarchdamageAiUCDUcDc碘吸收速度(s)Iodineabsorptionspeed中筋扬麦11号93.94±0.2420.75±0.6421.50±0.7133.00±1.41徐州2793.54±0.0620.05±0.6420.90±0.7137.00±1.41强筋烟农1994.48±0.0422.15±0.0723.10±0.1432.00±0.01中优950792.44±0.1616.70±0.4218.15±0.5042.50±2.12弱筋扬麦13号93.62±0.2219.90±0.5720.10±0.5732.00±2.83扬农008593.13±0.1218.55±0.3519.10±0.2841.50±0.71糯麦扬036966.73±0.57---WX0968.44±0.45---表6不同类型小麦品种面粉破损淀粉含量注：“-”当碘吸收率Ai(%)的测定值＜80%时，超出仪器设定范围，均无UCD、UcDc和碘吸收速度(s)三个值。破损淀粉含量三、不同专用型小麦籽粒淀粉理化特性差异破损淀粉含量表现为强筋＞中筋＞弱筋＞糯小麦 粘度参数Pastingparameters方程Equation相关系数Correlationcoefficients峰值粘度PVY=32.65x-203.020.7976**低谷粘度TVY=32.826x-1700.20.9492**稀懈值BDY=-3.176x+1497.2-0.1517最终粘度FVY=75.379x-4056.70.9885**反弹值SBY=39.55x-2356.50.9671**峰值时间PTY=0.1057x-3.67890.9969**糊化温度GTY=0.505x+32.5670.7967**表7小麦破损淀粉含量(x)与粘度特征值(Y)间的相关分析 图34不同小麦品种面粉RVA图谱RVA特征普差异强筋糯小麦弱筋中筋 类型品种T0TPTC△H△H’DR（℃）（℃）（℃）(J/g)(J/g)（%）强筋秦麦1160.30b65.40b71.45b5.97ab1.29a21.50a中筋扬麦1659.85b64.70c70.45c5.50b1.12a20.25a弱筋宁麦9号60.25b65.45b70.85bc6.67a0.86a12.96b糯麦WX-1361.55a67.95a75.45a6.29ab0.00b0.00c表8不同专用型小麦品种籽粒淀粉热力学特性注：t0表示起始温度、tp表示峰值温度、tc表示最终温度、△H表示热函值、△H’表示淀粉糊化七天后的热焓值、DR表示回生度DR=△H’/△H。淀粉热力学特性热函值表现为宁麦9号＞秦麦11＞扬麦16；回生度表现为秦麦11＞扬麦16＞宁麦9号；糯小麦可能有不回生或回生缓慢的特性。 2θ(o)图35不同小麦品种淀粉的X－衍射图谱淀粉晶体特性不同专用型小麦面粉X-衍射均呈现A型特征，差异主要表现在X-射线图谱不同峰位的相对强度。 X-衍射谱尖峰强度IntensitiesofX-raydiffractionpeaks结晶度15o2θ17o2θ18o2θ20o2θ23o2θ15o2θ117o2θ0.844**118o2θ0.724*0.913**120o2θ0.4800.5380.674*123o2θ0.863**0.909**0.779**0.3151结晶度0.178-0.1470.0970.0980.0071表9小麦面粉X-衍射谱特征值间的相关分析 支链淀粉链长组成峰值粘度低谷粘度稀懈值最终粘度反弹值峰值时间糊化温度FrⅠ0.765**0.930**-0.1800.888**0.798**0.885**0.782**FrⅡ-0.765**-0.866**-0.067-0.844**-0.774**-0.803**-0.476FrⅢ0.688*0.555*-0.0290.748*0.690*0.701*0.346表10不同品种支链淀粉链长分配比例与RVA特征值间的相关分析支链淀粉链长组成15o2θ17o2θ18o2θ20o2θ23o2θ结晶度FrⅠ0.151-0.0140.2590.684*-0.0210.632*FrⅡ-0.183-0.258-0.496-0.661*-0.122-0.427FrⅢ0.1730.3060.5110.5890.1490.329表11不同品种支链淀粉链长分配与晶体特征值间的相关分析说明长B链对于粘度特性的作用超过其他两组分，对晶体的形成作用也最大。 四、小麦籽粒淀粉积累的生理机制探讨花后剑叶蔗糖含量及蔗糖磷酸合成酶活性变化图36.小麦剑叶中蔗糖含量变化图37.花后剑叶中SPS酶活性变化 茎鞘蔗糖含量的变化表12花后茎鞘中蔗糖含量的变化 图38.小麦籽粒中蔗糖含量变化图39.籽粒发育过程中SS酶活性变化籽粒中蔗糖含量及蔗糖合成酶活性变化 表13不同器官糖含量与籽粒淀粉含量之间的关系小麦不同器官糖含量与籽粒淀粉积累之间的关系说明籽粒、剑叶、基部节间、中部节间、穗下节间中蔗糖、可溶性糖含量较高有利于籽粒中淀粉的积累。 籽粒中AGPP、SSS活性的变化图40.籽粒中AGPP活性变化图41.籽粒中SSS活性变化 籽粒中GBSS、SBE活性变化图42.籽粒中GBSS活性变化图43.籽粒中SBE活性变化 表14成熟籽粒淀粉含量与单位重量酶活性的峰值的关系单位重量的AGPP、SSS、GBSS、SBE活性越高，淀粉含量越高。 图44不同专用类型小麦籽粒AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI相对表达量变化淀粉合成酶基因表达 酶基因相对表达量最大值GenerelativeexpressionAGPaseGBSSSSSSBESSAGPase10.968**0.785*0.931**0.814*0.972**GBSSI0.802*0.6930.6750.6410.803*SSSIII0.966**0.926**0.922**0.925**0.929**SBEI0.7260.6350.946**0.928**0.699表15淀粉合成酶基因表达量最大值与酶活性峰值的相关性分析**、*：相关性分别达到1%和5%显著水平,**、*：Significantlydiiferentatthe5%and1%probabilitylevelrespectivitly 酶基因相对表达量Generelativeexpression总淀粉积累速率Starchaccumulatingrate直链淀粉积累速率Amyloseaccumulatingrate支链淀粉积累速率AmyloprctinaccumulatingrateAGPase10.9563**0.9569**0.8978**GBSSI0.8896**0.9235**0.9648**SSSIII0.8412**0.8096**0.9632**SBEI0.8125**0.7547**0.9546**表16淀粉合成酶基因相对表达量最大值与淀粉积累速率峰值相关性分析**、*：相关性分别达到1%和5%显著水平,**、*：Significantlydiiferentatthe5%and1%probabilitylevelrespectivitly说明这四种淀粉合成酶基因和淀粉合成酶共同对籽粒淀粉的合成起作用，AGPase1、SSSIII、SBEI基因可能主要是通过转录水平控制籽粒淀粉的合成，而GBSSI基因可能主要通过转录后水平控制籽粒直链淀粉的合成。 表17粘度参数的主成份分析五、不同类型专用小麦籽粒淀粉与加工品质的关系 表18各成分的特征向量峰值粘度、糊化温度可看成是反映粘度特性的2个主成分因子。 表19淀粉的质和量与籽粒品质指标的相关系数淀粉含量与降落值、湿面筋含量、沉降值、面团形成时间、稳定时间等加工品质指标呈显著负相关，面粉粘度参数与大多数加工品质指标也呈显著负相关。 表20籽粒品质性状(Y)与淀粉(x1)、蛋白质(x2)含量间的通径分析注：i=1—8对强、中筋小麦：蛋白质比淀粉对籽粒品质的直接作用更大；对弱筋小麦：淀粉通过总蛋白对大多数籽粒品质的间接作用大于蛋白质通过淀粉对大多数籽粒品质的间接作用。 优质专用小麦的淀粉指标值一等优质强筋小麦：总淀粉含量应≤68.79%，直链淀粉含量≤13.53%；二等优质强筋小麦：总淀粉含量应≤71.10%，直链淀粉含量≤14.47%；优质弱筋小麦：总淀粉含量应≥78.46%，直链淀粉含量≥17.27%；中筋小麦介于两者之间。 表21.播期对籽粒淀粉含量的影响(烟2801)四、栽培措施对专用小麦籽粒淀粉质量和加工品质的影响播期表22.播期对籽粒淀粉粘度特性RVA的影响 表23.播期对一次加工品质的影响在适宜播期范围内迟播有利于提高强筋小麦籽粒蛋白质、湿面筋含量，延长面团形成时间、稳定时间，降低淀粉含量及面粉各粘度参数；播期过迟面团形成时间、稳定时间反而下降。 表24.密度对籽粒淀粉含量的影响密度表25.密度对RVA的影响(单位：cp) 表26.密度对加工品质的影响密度对品质的影响因品种而有差异。 表27.氮肥对籽粒淀粉含量的影响氮肥随施氮量的增加，籽粒中总淀粉、支链淀粉含量下降。相同施氮量，后期追氮比例提高，籽粒中总淀粉、支链淀粉含量下降。 图45180kg/hm2N处理籽粒腹部图46240kg/hm2N处理籽粒腹部氮肥处理淀粉粒形态 图47氮肥运筹比例3:1:3:3处理淀粉粒形态（左）图48氮肥运筹比例9:1处理淀粉粒形态（右）氮肥处理淀粉粒形态 表28.氮肥对RVA的影响表29.氮肥对加工品质的影响 表30氮素形态对不同小麦品种籽粒淀粉含量的影响 弱筋小麦应合理减少氮肥的施用量并使氮肥适当前移,优先选用铵态氮(NH4+-N);强筋小麦应适当增加氮肥施用量同时合理增加后期施氮比例,优先选用酰胺态氮(CONH2-N);中筋小麦应适当增加氮肥施用量同时合理增加后期施氮比例,优先选用铵态氮(NH4+-N)。氮肥 表31.磷肥对籽粒淀粉含量的影响注：密度150万/hm2,施氮量180kg/hm2，施氮比例5:1:4磷肥品种Cultivar施磷量Papplication(kg/hm2)直链淀粉Amylosecontent支链淀粉Amylopectincontent总淀粉Starchcontent中优9507Zhongyou9507014.36a56.97a71.33a7214.17b56.03a70.21a10814.11bc54.02b68.13b14414.01a53.90b67.92b18014.14bc54.08b68.22b扬麦12号Yangmai12015.41a57.27a72.68a7214.68c54.65b69.33b10814.11d54.93b69.05b14414.99b56.07ab71.05ab18015.52a56.23ab71.75a扬麦9号Yangmai9015.15a58.35a73.50a7214.57b57.91a72.48ab10814.05c57.39b71.44b14413.85c58.06a71.91b18014.55b58.24a72.79ab 表32磷肥基追比对籽粒淀粉及其组分含量的影响(%)品种Cultivar磷肥基追比Papplicationmethods(basalP：elongationP)直链淀粉Amylosecontent支链淀粉Amylopectincontent总淀粉Starchcontent扬麦12号Yangmai1210：014.63c54.84b69.47b7：314.45cd54.55b69.00b5：514.33d54.41b68.75b3：715.15b55.24b70.39b0：1015.77a56.47a72.24a 表33.磷肥对扬麦12RVA的影响表34.磷肥对扬麦12加工品质的影响 表35不同磷肥种类对小麦籽粒淀粉及其组分含量的影响（泰兴） 表36不同磷肥种类对小麦面粉粉质参数和湿面筋的影响 表37磷钾配比对中筋小麦淀粉及其组分含量的影响磷钾配比 表38磷钾配比对弱筋扬麦15淀粉及其组分含量的影响 表39温度对成熟期籽粒淀粉含量的影响温度 表40高温频率对籽粒淀粉含量的影响（%)随高温频率的增加，总淀粉含量呈下降的趋势。 表41昼/夜温度对淀粉含量的影响（%）（28~30DAA）昼/夜温差小，不利于总淀粉的积累。 表42O3胁迫对小麦籽粒淀粉含量的影响O3 表43O3胁迫对小麦籽粒淀粉产量的影响 谢谢！