不同時期灌水對強筋小麥鄭麥9023蛋白質及其組分的影響

摘 要：在大田條件下研究了不同時期灌水對強筋小麥鄭麥9023蛋白質及其組分的影響。結果表明，隨著灌水次數的增加，小麥蛋白質含量呈下降趨勢，即W1>W2>W3，說明水分增加對蛋白質含量有稀釋效應：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的轉運；隨著灌水次數的增加，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；可提高強筋小麥的烘焙品質。

關鍵詞：強筋小麥；鄭麥9023；不同時期灌水；蛋白質組分

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

目前水資源不足和高產田氮素過量投入而造成的農業生態環境污染已成為我國華北地區農業生產可持續發展的限制因子。因此開展節水省肥栽培的理論與技術研究勢在必行。已有研究表明，適當減少灌溉量和施肥量，不僅不會影響作物產量，而且能顯著提高水分和氮素利用率。Karasov(1982)認為，對農業來說，最大的挑戰是開發提高水分利用效率的技術。在有限灌溉條件下，配合適量的養分，能夠使水分得到更有效利用。本研究通過田間試驗，研究不同時期灌水對強筋小麥蛋白質及其組分的影響，揭示水分和小麥品質的關系，優化水分管理方案，為優質小麥水分管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設計

試驗于2008—2009年在河南科技大學試驗農場進行。土壤質地為壤土，0—40cm土層中含有機質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3個水乎，W1：拔節期灌水一次；w2：拔節期和孕穗期各灌水一次；W3：拔節期、孕穗期和灌漿期各灌水一次。每次灌水定額750m³／hm²，各小區間埋設塑料薄膜包埂。每公頃施N 40kg，P₂O₅ 138kg，K₂O165kg。氮肥50％基施，50％拔節期結合灌水追施，磷鉀全部基施。供試品種為鄭麥9023(弱春性、強筋早熟品種)，重復3次，小區面積15M²(5m×3m)，10月18日播種，行距20cm，人工點播，三葉期定苗，240萬株／hm²，常規管理。

1.2 測定項目與方法

開花期，在各取樣區選擇表現一致良好、同天開花的穗掛牌標記足量。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分離出籽粒，然后置105℃條件下殺青20min，65℃下烘至恒重，及時粉樣備用。

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準曲線，計算提取液中的蛋白質含量。

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含量計算GMP的近似值，每個樣品測2次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 不同時期灌水對鄭麥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合成的多少。由表1可以看出，從花后7d開始，隨著籽粒發育成熟，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的增加，提高了小麥籽粒游離氨基酸含量。

2.2 不同時期灌水對鄭麥9023籽粒蛋白質含量的影響

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，籽粒蛋白質含量逐漸下降，從花后21d開始到成熟，籽粒蛋白質含量又逐漸升高。隨著灌水次數的增加，小麥蛋白質含量呈下降趨勢，即W1>W2>W3，其中W1處理小麥籽粒蛋白質在花后14d降到低谷，然后迅速回升直至成熟達到最高，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含量稀釋效應有關。

2.3 不同時期灌水對鄭麥9023籽粒蛋白質組分的影響

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的增加呈現增加的趨勢。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最低值，說明隨灌水次數的增加，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的增加呈現增加的趨勢，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的增加呈現下降趨勢，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，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，是蛋白質品質指標變化的生理基礎。

2.4 不同時期灌水對鄭麥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，其含量反映了谷蛋白聚合體的粒度分布情況，與其它烘焙品質性狀呈顯著正相關。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，可提高強筋小麥的烘焙品質。

3 結論與討論

關于土壤水分對籽粒蛋白質含量的影響，前人研究表明隨灌水量和灌水次數的增加籽粒蛋白質含量逐漸降低。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積累，適量增加灌水量是獲得較高籽粒蛋白質含量的基礎。本試驗研究表明，隨著灌水次數的增加，蛋白質的含量降低，說明水分對蛋白質具有稀釋效應。小麥面粉加工品質受土壤水分的影響，干旱脅迫和漬水均導致籽粒蛋白質含量降低。

在本試驗條件下，隨著灌水次數的增加，小麥籽粒蛋白質、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，從而不利于品質的改善。因此在肥料充足的條件下，只有適當灌水才能使強筋小麥的產量和品質同步提高。對于強筋小麥而言，在底墑充足條件下，播種一般不澆水，起身拔節期結合追肥進行灌水，孕穗期澆水與補氮相結合，開花后一般不澆水，特別干旱必須澆水時應在小麥揚花后10d左右淺水澆灌，實現強筋小麥的高產、優質、高效和節本生產。