磷肥对小麦植株氮素吸收利用和籽粒淀粉品质的影响

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为研究磷素对小麦植株氮素吸收利用及籽粒淀粉品质的影响,以弱筋小麦品种宁麦13、皖西麦0638和中筋小麦品种华成3366为材料。设置2个氮素水平,即施纯氮(N1:120kg/hm2、N2:180kg/hm2),3个磷素水平(施P2O5水平P1:60kg/hm2、P2:120kg/hm2、P3:180kg/hm2),探明施用磷肥对小麦植株氮素吸收利用、淀粉粒度分布以及品质性状的影响,并在转录水平分析籽粒生长过程中的差异表达基因及功能。试验结果如下:1.合理增施磷肥对籽粒产量的提高有利。不同氮水平比较,N2水平下产量高于N1水平。宁麦13和皖西麦0638穗数、穗粒数受氮素的影响显著,宁麦13粒重受氮素水平影响显著。施氮水平提高能增加籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值;不同施磷水平比较,施磷水平的增加不利于蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的提高。2.施磷水平提高有利于增加开花期植株单株氮素积累量。不同磷素水平比较,施磷水平提高显著增加成熟期植株与籽粒氮素积累量。随施磷水平提高,在N1水平下花前营养器官氮素单株转运量无显著差异,N2水平下随着施磷量增加,花前营养器官氮素单株积累量先增加后下降,且N2P2和N2P3无显著差异。施氮、磷水平提高降低花前营养器官氮素向籽粒转运率、贡献率。施氮、磷水平提高氮素利用效率下降。试验认为施磷水平提高显著增加成熟期植株与籽粒的氮素积累量,并增加了植株在开花后营养器官与籽粒的即时氮素积累量,并提高了氮肥生产效率。N2水平下氮肥生产效率低于N1水平,表明提高氮素水平会降低氮肥生产效率,不同施磷水平比较,增加施磷水平氮肥生产效率提高。3.随磷素水平提高,A型淀粉粒体积及表面积百分比显著提高,显著降低了 B型淀粉粒体积及表面积百分比。可见提高磷素水平有利于籽粒积累更多的A型大淀粉粒。随着施磷水平增加,峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值及回复值等参数逐渐上升,但高磷(P3)处理峰值黏度等参数降低;黏度参数的提高可能与淀粉粒粒度分布变化有关。4.宁麦13籽粒灌浆速率在花后具有“慢-快-慢”的变化趋势。相关分析表明,成熟期籽粒重与最大灌浆速率出现的时间(Tmax)及灌浆持续期(D)呈显著正相关。合理施磷能改善籽粒灌浆特性,延长灌浆持续时间,推迟最大灌浆速率出现的时间,有利于籽粒积累更多同化产物。5.在N1水平花后7天和21天,随施磷水平增加SS酶活性上升;N2水平花后7天至14天SS酶活性以P2最高,在花后21天增加施磷水平SS酶活性提高。花后21天施磷较高的P2和P3处理AGP酶活性较高。花后21天P2和P3处理SBE活性要高于P1处理。试验认为,宁麦13在灌浆后期(21d)SS酶、AGP活性、SBE活性均以P2或P3处理较高,表明适当的施磷水平,能改善籽粒灌浆后期酶的活性,对淀粉合成和籽粒灌浆具有积极作用。6.经过筛选,花后7天P2(施磷)和P0(对照)间筛选出差异基因235个,其中上调基因223个,下调基因12个。花后14天施磷较对照间筛选出差异基因96个,其中上调基因57个,下调基因39个。花后21天施磷较对照处理间筛选出差异基因1560个,其中上调基因822个,下调基因738个。花后21天施磷较对照的KEGG通路分析表明氨基酸的生物合成和氮代谢通路P<0.05达到显著水平,数据表明施磷不利于氨基酸的生物合成和氮代谢,降低相关基因表达量,最终不利于蛋白质含量的提高。
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