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小麦籽粒硬度及其与面包品质的关系研究

作　者: 袁翠平
导　师: 田纪春
学　校: 山东农业大学
专　业: 作物遗传育种学
关键词: 小麦籽粒硬度面包品质
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文从小麦籽粒硬度的形成机理、测定方法、遗传特性、生化特性及其与面包品质的关系五个方面入手，主要研究了籽粒硬度与胚乳显微结构的关系、不同籽粒硬度类型小麦蛋白质和淀粉及其组分含量的变化、籽粒硬度的遗传规律及其基因型和环境效应、籽粒硬度与friabilin蛋白的表达、籽粒硬度和面包品质的关系、比较分析了两种较好的测定籽粒硬度的方法、初步探讨了小麦籽粒硬度的变异。主要研究结果如下： 1 籽粒硬度测定方法的比较分析选用籽粒硬度差异较大的54个品种，采用NIR（近红外漫反射）法和SKCS（单籽粒谷物特性系统）法两种方法进行小麦籽粒硬度测定，比较分析了目前这两种较好的籽粒硬度测定方法。结果表明，NIR和SKCS这两种方法测得的籽粒硬度具有较高的相关性（r=0.8727**），线性回归方程为Y_NH=0.2478X_SH+39.666（NH表示NIR法测得的籽粒硬度，SH表示SKCS法测得的籽粒硬度）；与NIR法相比，SKCS法还具有无需磨粉处理，能较好反映出样品的均匀性和混杂程度等优点，是一种快速有效的籽粒硬度测定方法。 2 籽粒硬度与胚乳显微结构的关系选用8个籽粒硬度类型不同的小麦品种（系）对其胚乳自然横断面进行了透射电镜扫描和观察分析。结果表明，籽粒硬度不同的小麦品种其胚乳显微结构存在差异，硬度值较大的硬质品种胚乳蛋白质基质较多，淀粉粒陷在蛋白质基质中，被蛋白质基质包被起来，淀粉粒和蛋白质结合紧密，暴露出来的淀粉粒表面粘着一些蛋白质；而硬度值较小的软质小麦品种胚乳蛋白质基质较少，填充在淀粉粒之间，蛋白质之间或蛋白质和淀粉粒之间结合松散，偶尔有间隙，暴露的淀粉粒表面清洁，很少有蛋白质附着在上面。因此认为小麦籽粒硬度的差异是由胚乳中淀粉粒和蛋白质基质结合的紧密程度所决定的。选用一个硬质小麦品种（藁城8901，硬度值为71.0）和一个软质小麦品种（山农97J48，硬度值为22.5）进行了胚乳发育过程中细胞蛋白质和淀粉的填充动态观察。研究发现，硬质小麦和软质小麦胚乳细胞中淀粉粒和蛋白质的数量变化没有明显的差异，呈现一致的变化趋势，即在花后袁翠平:小麦籽粒硬度及其与面包品质的关系研究15、21天胚乳细胞中淀粉粒和蛋白质颗粒数量较少，分散在整个细胞内或者由于液泡和其它细胞器的存在被挤在细胞的周围。随着胚乳的进一步发育，淀粉粒和蛋白质不断在细胞中累积，花后27天细胞中淀粉粒个数明显增加，蛋白质颗粒进一步增多。到花后30天，细胞壁消失，淀粉粒和蛋白质量增加，蛋白质颗粒相互交联，融合形成蛋白质基质:细胞绝大部分空间被淀粉粒和蛋白质基质所填充。通过目镜测量其淀粉粒大小，发现硬质小麦和软质小麦胚乳细胞中淀粉粒大小存在明显差异。在胚乳细胞的填充过程中，硬质小麦的淀粉粒比软质小麦的大。3不同籽粒硬度类型小麦品种蛋白质和淀粉及其组分含量变化选用两个硬质和两个软质小麦品种，比较分析了不同籽粒硬度类型小麦品种蛋白质和淀粉及其组分含量变化。研究表明，硬质小麦品种和软质小麦品种之间，蛋白质和淀粉组分含量变化趋势不存在差异:但各组分含量不同，在成熟籽粒中，.硬质小麦谷蛋白、支链淀粉和总淀粉含量较软质小麦高，醇溶蛋白和剩余蛋白含量较软质小麦低，而清蛋白、球蛋白、总蛋白以及直链淀粉含量不存在差异。4小麦籽粒硬度的遗传特性对杂交组合9822/9905 143（软质型/硬质型）的遗传分析结果表明，其FI的硬度值高于母本，低于父本，表现为部分显性和母本性状，回交群体BI的硬度值介于F:和PI之间，也表现为母本性状，因此母本的软质性状为显性性状，由减效基因控制，它使得硬度值降低。BZ表现为混合型，其软质粒和硬质粒的分离比例符合1:1的规律。凡单株籽粒也为软质和硬质的混合型，符合3:1的分离比例。BZ的籽粒频数分布图出现2个主峰，且呈现近中心对称分布。F:的籽粒频数分布图出现4个峰，硬度值·20⁴6出现3个峰，硬度值46⁹0出现1个峰，因此籽粒硬度是由一对主效等位基因控制的，软质对硬质为显性性状。由此可见，小麦籽粒硬度是由一对主效等位基因控制，表现为显性效应，软质对硬质为显性，显性基因为减效基因，它使得硬度值降低。小麦籽粒硬度品种间差异显著，变幅为56.03;在影响籽粒硬度的随机效应中，品种和试点互作效应是最主要随机效应，试点效应对其影响也很大，但不存在随机机误效应;籽粒硬度对环境指数的回归分析得知除了山东农业大学硕士学位论文品种97一9和烟278对环境敏感外，其它品种的籽粒硬度具有平均稳定性，对环境指数的表现一致性较好。5小麦籽粒硬度变异的初步分析我国小麦籽粒硬度的变化范围大，最小值为3.40，最大值达91.00，平均值为55.27，变幅为87.60，标准差为21.421。在373份小麦种中有276份为硬质型，97份为软质型;其中，330个品种（系）中硬质型有256份，软质型有74份;43份种质资源中，矮孟牛I、矮孟牛11、矮孟牛W和矮孟牛VI的硬度值分别为13.10、7.30、18.20和17.20，均属软质型;桥梁亲本一中国春硬度值为66.20，表现为硬质;小麦种及其野生种的硬度值的变化范围是32.80一8

全文目录

摘要  8-11
英文摘要  11-15
1 引言  15-27
  1.1 小麦籽粒硬度的概念及其形成机理  15-18
  1.2 小麦籽粒硬度的测定方法  18-20
  1.3 小麦籽粒硬度的遗传研究  20-22
  1.4 小麦籽粒硬度的生化和分子生物学研究  22-24
  1.5 小麦籽粒硬度与其它性状指标的关系  24-27
2 材料与方法  27-35
  2.1 小麦籽粒硬度测定方法比较分析  27
    2.1.1 试验材料  27
    2.1.2 试验方法  27
  2.2 小麦籽粒硬度与胚乳显微结构的关系  27-28
    2.2.1 试验材料  27
    2.2.2 试验方法  27-28
  2.3 不同籽粒硬度类型小麦胚乳细胞填充动态  28-29
    2.3.1 试验材料  28
    2.3.2 试验方法  28-29
  2.4 不同籽粒硬度类型小麦蛋白质和淀粉组分含量的变化  29-30
    2.4.1 试验材料  29-30
    2.4.2 试验方法  30
  2.5 小麦籽粒硬度遗传特性研究  30-31
    2.5.1 小麦籽粒硬度遗传规律分析  30
    2.5.2 基因型和环境效应对小麦籽粒硬度变异的影响  30-31
  2.6 小麦籽粒硬度变异的初步分析  31-32
    2.6.1 试验材料  31
    2.6.2 试验方法  31-32
  2.7 小麦籽粒硬度的生化特性研究  32
    2.7.1 试验材料  32
    2.7.2 试验方法  32
  2.8 小麦籽粒硬度和面包品质的关系  32-35
    2.8.1 试验材料  32
    2.8.2 试验方法  32-35
3 结果与分析  35-69
  3.1 小麦籽粒硬度测定方法比较分析  35-40
    3.1.1 SKCS法小麦籽粒硬度测定  35-36
    3.1.2 SKCS法与NIR法的相关性  36-40
      3.1.2.1 SKCS法与NIR法硬度测定比较  36-39
      3.1.2.2 NIR法与SKCS法硬度测定相关性分析  39-40
  3.2 小麦籽粒硬度与胚乳显微结构关系  40-43
    3.2.1 籽粒硬度测定  40-41
    3.2.2 籽粒硬度与胚乳显微结构的关系  41-43
  3.3 不同籽粒硬度类型小麦胚乳细胞填充动态  43-47
    3.3.1 胚乳主要填充物在胚乳细胞发育过程中的变化  43-45
    3.3.2 不同籽粒硬度类型小麦胚乳细胞填充过程的比较分析  45-47
  3.4 不同籽粒硬度类型小麦蛋白质和淀粉及其组分含量的变化  47-51
    3.4.1 不同籽粒硬度类型小麦蛋白质及其组分含量的变化  47-50
      3.4.1.1 清蛋白含量的变化  47-48
      3.4.1.2 球蛋白含量的变化  48
      3.4.1.3 醇溶蛋白含量的变化  48
      3.4.1.4 谷蛋白含量的变化  48-49
      3.4.1.5 总蛋白含量的变化  49
      3.4.1.6 剩余蛋白含量的变化  49-50
    3.4.2 不同籽粒硬度类型小麦淀粉及其组分含量的变化  50-51
      3.4.2.1 支链淀粉含量的变化  50
      3.4.2.2 直链淀粉含量的变化  50-51
      3.4.2.3 总淀粉含量的变化  51
  3.5 小麦籽粒硬度的遗传特性研究  51-59
    3.5.1 籽粒硬度的遗传规律  51-56
      3.5.1.1 杂交组合后代的籽粒硬度及其表现型  51-53
      3.5.1.2 分离世代的籽粒硬度遗传分离规律分析  53-54
      3.5.1.3 分离世代硬度频数分布  54-56
    3.5.2 基因型和环境对小麦籽粒硬度变异的影响  56-59
      3.5.2.1 小麦籽粒硬度的基因型效应  56-57
      3.5.2.2 随机效应对小麦籽粒硬度影响  57-58
      3.5.2.3 小麦籽粒硬度的稳定性  58-59
  3.6 小麦籽粒硬度变异的初步分析  59-62
  3.7 Friabilin蛋白在不同硬度类型小麦中的表达  62-63
  3.8 小麦籽粒硬度与面包品质的关系  63-69
    3.8.1 籽粒硬度与面团流变学特性的关系  63-65
      3.8.1.1 籽粒硬度与粉质仪参数的关系  63-64
      3.8.1.2 籽粒硬度与揉混仪参数的关系  64-65
    3.8.2 籽粒硬度与面包品质的关系  65
    3.8.3 面包品质参数与面团流变学特性的关系  65-66
    3.8.4 粉质仪参数与揉混仪参数的关系  66-67
    3.8.5 面包评分的线性回归分析  67-69
4 讨论  69-74
  4.1 小麦籽粒硬度的测定方法  69
  4.2 小麦籽粒硬度的形成机理  69-70
    4.2.1 小麦籽粒硬度与胚乳显微结构的关系  69-70
    4.2.2 不同籽粒硬度类型小麦胚乳发育细胞主要填充物的差异  70
  4.3 不同籽粒硬度类型小麦蛋白质和淀粉及其组分含量变化  70-71
  4.4 小麦籽粒硬度的遗传特性  71
  4.5 小麦籽粒硬度变异  71-72
  4.6 小麦籽粒硬度与friabilin蛋白的表达  72-73
  4.7 小麦籽粒硬度与面包品质关系  73-74
5 结论  74-77
  5.1 小麦籽粒硬度测定方法的比较  74
  5.2 小麦籽粒硬度与胚乳显微结构的关系  74
  5.3 不同籽粒硬度类型小麦胚乳细胞主要填充物的变化  74
  5.4 不同籽粒硬度类型小麦蛋白质和淀粉组分含量变化  74-75
  5.5 小麦籽粒硬度的遗传特性  75
  5.6 小麦籽粒硬度变异  75-76
  5.7 小麦籽粒硬度类型与friabilin蛋白表达量的关系  76
  5.8 小麦籽粒硬度与面包品质的关系  76-77
参考文献  77-87
致谢  87-88
攻读学位期间发表的学术论文目录  88

小麦籽粒硬度及其与面包品质的关系研究

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