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小麦淀粉及其组分含量是面粉的主要品质指标之一,由于籽粒中淀粉其形成过程受品种的遗传性状和环境因素的影响,会使淀粉质量发生变化。前人研究认为淀粉质量的改变主要是环境因素影响了淀粉结构与理化特性,其中籽粒灌浆期的高温胁迫影响尤为突出。为此于2013-2015年在扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室试验场进行本试验,选用生产上示范推广应用的扬糯麦l号、宁糯麦1号及其非糯性亲本材料,研究籽粒形成过程中淀粉颗粒的形成过程及直支链淀粉的结构形成,探讨小麦籽粒淀粉结构与理化特性间的关系;利用人工智能控温室控制温湿度,研究籽粒灌浆期不同时段不同温度对小麦籽粒淀粉形成过程的影响,为小麦淀粉品质研究提供理论依据。主要试验结果如下: 1、花后5天小麦籽粒淀粉粒中直链淀粉和支链淀粉均己形成,淀粉粒径以C型(<2μm)淀粉粒为主,B型(2~10μm)淀粉粒其次,A型(>10μm)淀粉粒最少。随着生育进程的推进,花后10天,淀粉粒体积逐渐增加,A型淀粉粒所占比例显著增加;花后15~20天时籽粒中又逐步衍生出大量C型淀粉粒,导致A型淀粉粒数目比显著下降;成熟期糯与非糯小麦均以C型淀粉粒为主,其次为B型淀粉粒,A型淀粉粒数目最少。两个糯小麦品种C型淀粉粒数目显著高于其亲本材料,A型淀粉粒数目显著低于亲本材料。 2、糯小麦与非糯小麦直链淀粉、支链淀粉长短链形成过程存在差异。籽粒发育过程中,非糯小麦籽粒淀粉中直链淀粉含量不断增加,成熟期达最大值,占淀粉组分含量的28%~34%;支链淀粉短链含量显著减少,长链含量变化不显著。糯小麦籽粒形成初期直链淀粉含量最高,占组分含量的18%~19%,之后呈下降趋势,成熟期直链淀粉含量仅为1.0%左右;支链淀粉形成过程中短链含量增加,长链含量变化不大。淀粉粒碘染色结果说明糯小麦籽粒中直链淀粉主要分布于淀粉颗粒的中心位置。 3、糯小麦与非糯小麦籽粒淀粉的XRD图谱呈现典型的A型结构,各品种的最大尖峰强度均出现在2θ为18°处,糯小麦籽粒淀粉在2θ角为20°与18°的比值均低于其亲本材料。糯小麦籽粒淀粉的结晶度显著高于非糯性小麦。NMR图谱显示宁糯麦1号在C1区域结晶面积和结晶度显著多于扬糯麦1号,说明宁糯麦1号的糯性更强。 4、糯小麦与非糯小麦理化特性存在差异。糯小麦支链淀粉含量高,籽粒淀粉的膨胀势、溶解度和透光度均大于非糯小麦;糯小麦籽粒淀粉的峰值温度Tp、最终温度Tc、热焓值△H均大于非糯小麦,淀粉抗老化性能好,不易回生,品种间宁糯麦1号抗老化能力强于扬糯麦1号。 5、花后不同时段昼/夜35℃/15℃高温胁迫,非糯小麦扬麦15籽粒中C型淀粉粒数目增加,糯小麦扬糯麦1号籽粒淀粉中C型淀粉粒数目降低。35℃高温胁迫增加了支链淀粉中短链含量,降低了直链淀粉含量,其中花后16~20天高温胁迫影响最为明显,短链含量升高,中长链和直链淀粉含量降低。花后6~10天高温胁迫,对非糯小麦扬麦15直、支链淀粉结构形成影响不大,但显著抑制了糯小麦直链淀粉的形成,成熟期处理含量仅为0.01%。花后不同时期高温处理导致淀粉结晶度下降,热焓值降低,回生度变大,膨胀势、溶解度和透光度下降,以花后16~20天、21~25天35℃高温处理影响最显著。说明花后16~20天、21~25天是籽粒支链淀粉形成的关键时期,高温处理改变了支链淀粉结构,抑制淀粉结晶区的形成,影响了淀粉的理化性质。花后不同时段高温造成产量下降,以花后6~10天高温降低每穗粒数和粒重、花后16~25天高温降低粒重对产量形成影响最显著。 6、结晶度、短链、中长链、C型淀粉粒和B型淀粉粒的体积分布比与回生度呈显著或极显著负相关;结晶度、短链、C型淀粉粒和B型淀粉粒的体积分布比与溶解度和透光度呈显著或极显著正相关;中长链与热焓值、回生度、溶解度、膨胀势和透光度相关性不显著。说明中小型淀粉粒体积比越多,淀粉的结晶度越高,打破其微晶结构所释放的能量越高,糊化过程的吸水能力增强、透光度增加,不易回生,抗老化能力强。随着直链淀粉含量的升高,热焓值、膨胀势、透光度和吸水能力降低,淀粉糊化后容易发生回生。