哈茨木霉LTR-2對冬小麥籽粒的影響

李玲，劉寶軍，楊凱，陳凱，王貽蓮，李紀順

(齊魯工業大學(山東省科學院)山東省科學院生態研究所 山東省應用微生物重點實驗室，山東 濟南 250013)

隨著社會經濟發展以及人類生活水平的提高，人們對食品質量要求也相應提高。小麥是我國重要的糧食作物之一，約占糧食生產面積的22%，在保證國家糧食安全中占有舉足輕重的地位。因此，提高小麥品質既能提高糧食安全性，也能滿足人們對食物營養的需要[1-2]。

20世紀以來，微生物菌劑被大量應用于農業生產，這不僅符合可持續生態農業的發展要求，也同時滿足人們對綠色食品的要求。而木霉菌劑作為一種重要的生防菌劑，至少對18屬29種病原真菌表現出拮抗性[3-4]。大量研究表明，木霉菌不僅能夠防治多種植物土壤病害的發生，還能促進植物生長發育，提高產量[5-8]。然而目前對木霉菌的研究多集中在植物促生長和防病方面，很少涉及其對小麥品質的影響。

前期本實驗室分離的哈茨木霉LTR-2是一株植病生防菌[9-11]，木霉菌拌種處理后，能夠降低土壤中鏈格孢屬、赤霉屬等病害比例[12]；當施用LTR-2菌劑處理小麥后，小麥畝增產4.83%[13]。由此可見LTR-2既能防病又能促生，因此本研究在此基礎上進一步研究LTR-2對小麥籽粒品質的影響，利用不同濃度的木霉菌劑LTR-2在小麥孕穗期噴施冬小麥，旨在探明小麥孕穗期噴施木霉菌劑對小麥蛋白質、氨基酸和濕面筋的影響，為提高小麥營養品質和加工價值提供科學依據，同時進一步完善生防木霉菌LTR-2的功能。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

濟麥44，莊稼醫院-農藥種子站購買；哈茨木霉T.harizanum菌劑LTR-2，每克含2×108個孢子，本實驗室自行制備。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗地情況

試驗區耕地含有機質10.3 g/kg、全氮0.97 g/kg 、全磷16.11 mg/kg 、速效磷15.78 mg/kg、速效鉀50.49 mg/kg。除在小麥孕穗期進行不同濃度木霉菌劑噴霧處理外，其他管理措施與常規小麥田一致。

1.2.2 田間試驗設計

試驗地為山東省泰安市，試驗田前茬作物為夏玉米。小區設計分為對照組(CK)和處理組，對照組噴施清水作為對照，處理組為L-6、L-7、L-8(兌水調整菌劑孢子濃度分別為106、107、108cfu/mL噴霧)，每個小區面積設置5 m×130 m的長方形區塊，3次重復。

播種時間2019年10月12日。播種方法：使用小麥播種機進行播種，每個樣方播種量為22 kg。

1.3 收獲期調查

在6月中旬進行收獲，采取五點取樣法收集小麥穗，3次重復，精細脫粒風干并測定千粒重。測定小麥氨基酸、蛋白質以及濕面筋含量。為保證樣品的均勻度和水解效果，將收獲后的小麥種子進行粉碎，過80目篩子。17種氨基酸使用鹽酸水解法，參照GB/T 18246—2000《飼料中氨基酸的測定》[14]，使用英國百康氨基酸分析儀Biochrom 30；色氨酸使用堿水解法，參照GB/T 15400—2018《飼料中色基酸的測定》[15]，使用紫外分光光度計722測定；蛋白質質量分數測定使用凱氏定氮法，參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》[16]規定，儀器使用凱氏定氮儀SKD-1000；濕面筋質量分數測定參照GB/T 5506.1-2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第1部分手洗法測定濕面筋》[17]進行。

2 結果與分析

2.1 不同濃度的木霉菌劑對小麥籽粒千粒重的影響

由表1可知，與對照相比，處理組小麥的平均千粒重分別為43.87、44.11、43.23 g，對比對照組小麥的平均千粒重分別提高2.67%、3.23%、1.17%。由此可見，在孕穗期使用不同濃度的木霉菌劑噴施小麥能夠提高千粒重，從而提高小麥畝產量。

表1 噴施哈茨木霉菌LTR-2對小麥籽粒千粒重的影響

2.2 不同濃度的木霉菌劑對小麥氨基酸質量分數的影響

在表2中，我們可以看出，無論是對照組還是處理組，在18種氨基酸中，谷氨酸的質量分數最高，胱氨酸的質量分數最低。賴氨酸作為必需氨基酸中的第一限制氨基酸[14]，處理組與對照組相比均有所提高，分別提高26.32%、52.63%和47.37%。總體來看，與對照組相比，處理組的小麥籽粒中必需氨基酸分別增幅15.60%、34.40%和32.57%，非必須氨基酸總質量分數分別提高16.35%、39.81%和35.77%，18種氨基酸總量質量分數分別提高16.12%、38.21%和34.82%，由此可見，在孕穗期噴施木霉菌劑LTR-2能夠提高小麥籽粒氨基酸質量分數。

表2 噴施木霉菌LTR-2對小麥籽粒中各氨基酸質量分數的影響

2.3 不同濃度的木霉菌劑對小麥蛋白質質量分數的影響

從表3中可以看出，處理組的小麥籽粒蛋白質質量分數平均值為13.9%、14.4%和14.3%，與對照組相比，處理組的小麥籽粒蛋白質質量分數分別提高了1.46%、5.11%和4.38%。其中按國家標準GB/T 17892—1999《優質小麥 強筋小麥》[18]、GB/T 17320—2013《小麥品種品質分類》[19]、GB/T 17893—1999《優質小麥 弱筋小麥》[20]中小麥品質標準，強、中、弱筋小麥蛋白質質量分數標準w(強筋)≥14%、w(中筋)≥13%、w(弱筋)<13%)分類，處理組中噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為106cfu/mL 的小麥籽粒符合中筋小麥蛋白質量分數標準，幾乎接近強筋小麥蛋白質量分數的標準；噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為107cfu/mL、108cfu/mL 的小麥籽粒符合強筋小麥蛋白質質量分數標準。由此可見，在孕穗期噴施木霉菌劑LTR-2能夠提高小麥蛋白質質量分數，從而改善小麥籽粒的營養品質和加工品質。

表3 噴施木霉菌LTR-2對小麥籽粒蛋白質的影響

2.3 不同濃度的木霉菌劑對小麥濕面筋質量分數的影響

由表4可以看出，與對照組相比，處理組中收割后的小麥籽粒濕面筋質量分數增高，噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為106cfu/mL的小麥籽粒濕面筋質量分數提高了1.03%，噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為107cfu/mL后收獲小麥籽粒濕面筋質量分數提高了2.58%，噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為108cfu/mL后收獲小麥籽粒濕面筋質量分數提高了1.29%。

表4 噴施木霉菌LTR-2對小麥籽粒濕面筋的影響

3 討論

小麥是我國的主要糧食作物之一，隨著生活水平的提高，人們對優質小麥面制食品的需求量逐漸增長，在現有水平上提高蛋白質和氨基酸質量分數，對改善人們營養狀況和體質起著重要作用，因此采取不同措施提高小麥品質成為農業科學家和食品加工者的研究熱點之一。

小麥的營養品質主要取決于蛋白質含量和氨基酸組成[21]。前期研究中，對哈茨木霉LTR-2的研究主要集中在防病和促生方面，本試驗中利用LTR-2噴施孕穗期的小麥，發現其不僅能夠提高小麥千粒重，還能提高收獲小麥籽粒中氨基酸、蛋白質質量分數。其中谷氨酸、脯氨酸和亮氨酸質量分數較高，胱氨酸質量分數較低，這與國內外研究結果一致[22-23]。可以看出，無論是低濃度噴施(106cfu/mL孢子濃度)還是高濃度噴施(108cfu/mL)小麥孕穗均能夠提高小麥蛋白質和氨基酸質量分數。劉慧等[23]報道,同一濃度處理下蛋白質和氨基酸質量分數呈正相關[20]。而從表1～3中可以看出，同一濃度處理下，千粒重和蛋白質、氨基酸質量分數之間存在正相關性，這從側面說明經LTR-2處理后不僅能夠提高小麥產量，還能提高小麥籽粒品質。

小麥加工品質的物質基礎是濕面筋質量分數[24]，小麥制作成面粉后，加水洗滌所剩下的具有彈性和延展性的網絡狀膠體就是面筋，其主要成分為麥谷蛋白和醇溶蛋白，從本研究可以看出，在噴施不同濃度木霉菌劑后，小麥籽粒的濕面筋質量分數不同。噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為107cfu/mL后，小麥籽粒中所含濕面筋質量分數最高，這說明在孕穗期噴施木霉菌劑能夠提高小麥的濕面筋質量分數，從而提高小麥的產品加工品質。同時，根據表3和表4可以看出，蛋白質質量分數與濕面筋質量分數存在正相關性，這一結論與前人研究基本一致[25-26]。

綜上所述，哈茨木霉菌LTR-2不僅能夠提高小麥籽粒千粒重，對植物具有促生作用，還能改變小麥籽粒自身的營養物質和加工品質，因此本研究為提高小麥籽粒品質提供了一種方法依據，同時本研究進一步完善了哈茨木霉LTR-2的功能，為其實踐應用提供了理論基礎。