谷物和面粉小麦质量通过基因型修饰，氮气可用性和生长季节

抽象的

本研究的目的是确定决定墨西哥高地(Toluca, Estado de Mexico)小麦谷物和面粉品质的物理和化学参数，作为氮肥和生长季节的响应。试验在2010年冬春(灌溉)和2011年夏秋(雨养)季节循环中进行。对9个小麦品种进行了4个施氮水平(N₀₀N_100.N_200.和N₃₀₀ kg N·ha^-1）人口密度为336种子^-2．对于每个生长季节和氮率，在随机完整块设计下对每个实验进行三种复制。由于遗传变异性，在冬季春季获得最佳质量指标。氮可用性显着改变了一些质量参数（谷物和面粉蛋白，测试重量和硬度）以100kg n·ha的速率获得最高值^-1．另一方面，沉淀体积仅以300kg n·ha的速度显示出积极效应^-1．这种速率显示夏季秋季期间对谷物和面粉蛋白，沉积体积和硬度的积极影响。Eneida F94，Tollocan F2005和Urbina S2007品种呈现出测试品种的最高晶粒和面粉蛋白质含量。最后，Eneida F94和Tollocan F2005呈现了最高的测试重量和面粉百分比。

1.介绍

面包小麦是世界上最重要的谷物作物之一，在广泛的环境条件下种植。小麦籽粒质量特征大大依赖于基因型，环境和基因型×环境相互作用。事实上，通过气候参数，基因型，氮肥率，氮施用时间和谷物填充期间的可用水来修饰许多质量属性1-3.］．墨西哥高地的小麦（> 2000masl）经常生产谷物，不足的产业目的（面粉和面包产品）[4.］．从这个意义上讲，了解环境和管理实践的影响（主要是使用n）对小麦质量特征，增加其产业潜力是有用的。播种这种作物通常在雨量条件下进行（夏季秋季），但由于其低铣削质量而导致营销问题呈现营销问题[4.］．相反，播种灌溉（冬季季节）增加了工业粮食品质。有证据表明，既不对这种质量差异负责的环境变量也不适应它们。因此，为了评估暴露于两种环境的不同品种，可用于选择特定目的的基因型（面包和/或饼干行业）。

小麦的颜色、试验重量和硬度等物理特性决定了小麦的品质，因此，软、硬或非常硬的谷物与粒的硬度有关，粒的硬度决定了磨粉和烘烤的过程[5.-7.］．颗粒硬度受土壤类型、灌溉、肥料、管理措施、降水以及成熟期和成熟期后的温度等环境因素的影响[8.］．该属性受到诸如内核形状和密度，农艺实践（包括氮管理）的许多因素的影响，以及气候和天气条件[9.］．施氮对试验重量有显著影响[10.由于氮可用性的增加降低了小麦中的重量显着降低，但增加了麸质蛋白的量和组成（胶林蛋白：甘油蛋白）[11.-13.］．

Espitia等人[4.]发现，两种季节之间的蛋白质性能与相同的n份不同，土壤中的N可用性影响谷物蛋白质含量的数量和质量[14.］．谷物填充过程中的最大温度[11.那15.]此阶段的水输入[16.[还与谷物蛋白质含量有关。使用十二烷基硫酸钠（SDS）的沉降试验是一种简单的测试，用于测量小样本和短时间内的小麦面包质量[17.]通过氮可用性修饰。圣皮埃尔在al。[18.发现，n可用性的增加提高了SDS值。

本文件的目的是确定GXE相互作用如何影响小麦基因型中的粒度，具有不同的产量潜力。因此，重要的是要了解氮肥和生长季节是否对小麦粒质量​​有直接影响。

2.材料和方法

2．1．一般条件

Two experiments were carried out during winter-spring (W-S) 2010 (irrigation) and summer-autumn (S-A) 2011 (rainfed) seasons in the experimental field of the Agricultural Sciences Faculty of the Mexico State University (UAEMex) located 18 km north of the Toluca city (19°15′33″°N, 99°39′38″°W, altitude 2640). The climate of this region corresponds to type C (w2) (w) b (i), according to the Köppen climatic classification, modified by García [19.]，并定义为夏季夏季和冬季降雨量下雨的次水洗温度，冬季降雨量低（5％），略微热振荡，年平均温度12.8°C，每年降水量高于900毫米。土壤是盆腔眩晕，粘土36％，表观密度1.26g·cm^-3，pH 5.5，脱氮前播种0.11％，磷20 ppm和钾60ppm。

2．2．处理与试验设计

实验组成，由1975年至2007年释放的九种品种的阶乘组合和四个水平的氮可用性。根据每种时代的更多代表性，根据每个品种的种植物，根据每个品种的种植面积根据每个时代的更大的代表选择品种（Salamanca S75，Saturno S86，EneIDA F00，Barcenas S02，Tollocan F05，Maya S07和Urbina S07）。氮可用性治疗包括未受精的控制（n₀₀ kg N·ha^-1)和肥料处理N_100.N_200.和N₃₀₀ kg N·ha^-1用n施用为尿素。根据治疗，尿素施用分为2或3个相同的数量，例如50kg n·ha^-1对于播种的所有利率，50千克·哈^-1(N_100.），75千克·哈^-1(N_200.)， 125 kg N·公顷^-1(N₃₀₀)，在穗部播撒，随后75 kg N·hm2^-1（n200）和125 kg n·ha^-1(N₃₀₀）在旗叶外观。p和k的应用为60和30 kg·ha^-1分别用于所有级别，包括在播种时应用的控制。在每个N速率内，九种品种在随机完整块设计下分布，其中3个复制，其中每个N速率对应于特定环境。

实验用手播种336粒种子^-26行地块间距0.20 m，长3.0 m，地块间距0.40 m。样地设法减少生物胁迫的干扰。杂草用手清除，以避免激素除草剂对不同品种可能产生的任何负面影响。在整个作物周期喷洒杀菌剂和杀虫剂，以预防或控制真菌疾病和昆虫危害。为了防止倒伏，从茎秆伸长开始就安装了蚊帐。

2．3．测量

所有实验均在国家森林，农业和畜牧业研究所（Inifap）的质量实验室进行。

2.4。物理分析

物理分析在评估试验重量（Tw），晶粒质地（％硬度）和面粉产量（FY）中。测试重量（kg hl^-1)用容积平衡仪(Seedburo Equipment Co.， Chicago IL.)在500 ml的样品上测定，并用近红外光谱反射分析仪(NIR) INFRATEC 1255校准(方法39-70 a)测定颗粒纹理[20.］．精制面粉从谷物样品中获得，样品在14%的水分条件下，研磨前休息24小时，研磨由Brabender Quadrumat高级磨机(Brabender, Germany)进行。

2.5。化学分析

化学分析包括测定谷粒（GP）和面粉（FP），沉积体积（SDS）和谷物灰分（ACG）中的蛋白质含量。在NIR INFATEC 1255中测量晶粒和面粉（％）的蛋白质含量（方法39-10）[20.])。根据Peña等人编写的程序，在加入十二烷基硫酸钠(SDS)的1g面粉样品中测定沉降量(mL)。21.］．灰分(%)是在550°C的马弗炉中煅烧确定的(方法923.03)[22.］．

2．6．统计分析

为了研究平均效应(周期、N、品种)及其交互作用，在F检验显著(Tukey检验至5%显著水平)时，采用最小诚实差异(Minimum Honest Significant Difference, MHSD)均数检验进行联合方差分析[23.那24.］．

结果

3．1．气候特征与统计分析

两种种植期的气候条件均表现为12月至6月(145 mm)的冬春(W-S)周期中降水量适中。而在夏秋(S-A)周期，籽粒成熟期出现高降水(383 mm)、多云、低温等现象。W-S周期籽粒灌浆发生在4 - 5月，S-A周期籽粒灌浆发生在8 - 10月1）.上述环境条件可能显著影响了籽粒的灌浆和品质参数。

除面粉产量（FY）外，所有质量变量都显示出归因于循环效应的重要反应。氮气影响明显GP和FP（表1）.无意义的互动循环X氮是显而易见的。品种对理化指标均有显著影响。就因子品种而言，本研究中考虑的所有品种都有显著的影响(表1）.互动周期X除灰百分比外，各种变量存在多样性，而烟灰X品种互作只影响硬度。GP变量显著，周期显著X氮X各种互动。TW和SDS的变异系数分别为2.8 ~ 13.2%1）.

3．2．研究因素的平均值

生长季节是最重要的因素，因为在每个周期中发生的天气条件影响着小麦的物理和化学特性，环境对决定谷物品质的变量有很强的影响。除面粉产量外，所有品质变量均受生长季节影响，雨养条件下试验重、籽粒硬度和灰分含量(20、25和14%)显著降低( ）与灌溉周期相比。然而，谷物蛋白质含量，面粉蛋白和沉降分别增加12,6和94％（表2）.另一方面，观察到氮气处理（n₀₀N_100.N_200.和n₃₀₀）没有影响试验重量，硬度，面粉产量和灰分含量（表2）.施氮量显著提高了籽粒蛋白质(6、7 y 10%)_100.N_200.和N₃₀₀分别与未受精的对照相比。蛋白质面粉与n增加14％₃₀₀施氮后，沉降量增加5、9 ~ 12%_100.N_200.和N₃₀₀，与对照相比（表2）.品种Rebeca F00、Tollocan F05和Eneida F94的试验重最高;然而，只有Eneida F94面粉产量高。品种Cortazar S94和Barcenas S02的平均晶粒硬度超过16%。这个参数在决定小麦在烘焙工业中的潜在用途时是重要的。品种Urbina S07和Tollocan F05的籽粒蛋白质含量高于其他品种(分别为12.8和12.4%)，Eneida F94和Urbina S07的面粉蛋白质含量高于其他品种(分别为10.7%)。Cortazar S94和Urbina S07与其他品种差异显著(表2)2）.在沉降量方面，品种Eneida F94和Tollocan F05表现较好，分别为28和24 mL，说明这两个品种的蛋白质含量可能与面包制作过程中的面团强度(面筋强度)有关。

对于W-S循环，所有品种都显示出最高值的TW和硬度;Eneida F94，Rebeca F00和Tollocan F05在剩下的6个品种中显示出最高的循环。在S-A中实现了最高百分比的GP，再次突出了eNeida F94，Rebeca F00和Tollocan F05。在9个品种的6个中，在S-A中观察到更高百分比的FP;同样地，为所有评估的品种获得最高SDS值（图2）.

在九种品种中的五个（Barcenas S02，Cortazar S94，Maya S07，Saturno S86和Urbina S07）中，晶粒硬度明显较大，而不会在N剂量之间发生显着变化。Tollocan F05和F94 Eneida品种表现出较少的晶粒硬度，但蛋白质含量高于其他品种。重要的是要指出，响应饱和晶粒蛋白似乎已经设定为100kg n·ha^-1．有趣的是，相同剂量的氮，籽粒蛋白质在不同品种中是不同的(图3.）.随着施氮量的增加，沉降量与籽粒蛋白质呈显著正相关(图1)4.）.

4。讨论

Environmental conditions, primarily those prevailing during the grain filling (rainfall and low temperatures in the S-A cycle), in both crop cycles affected some quality parameters (test weight) and composition of grain protein which could cause problems in the marketing of grain to the milling industry [16.那25.］．生长季节导致WS周期籽粒物理品质属性(TW、硬度、FY和ACG)的变化高于SA周期。这种差异可能是由于WS循环中较干燥的条件，如较高的平均温度、较低的云量和灌浆期间较好的辐射入射[26.那27.］．相反，在W-S循环条件下，GP，FP和SDS受到负面影响，可能归因于谷物填充过程中的冷却温度，从而使蛋白质的累积较高。

在面包品质方面，蛋白质的积累发生在谷物灌浆过程中，麦胶蛋白在大约5-10天首先沉积，麦谷蛋白在大约20天左右被检测到。如果在这一阶段谷物发育过程中发生了任何变化，谷物将表现出不同的组成(麦胶蛋白:谷蛋白)[28.］．我们的研究结果表明，小麦的商品品质受生长季节(周期)的影响，这表明小麦籽粒的物理特性受环境、灌溉或雨养的影响很大[29.]、生长季节和品种[30.，而其他人则发现年份效应是决定小麦品质的主要环境因素[16.那29.］．

谷物的蛋白质含量与土壤中的营养素（N主要）的量有关;较低量的蛋白质意味着在第一节点的外观和下一个阶段的阶段在植物中降低N含量[31］．在雨水条件下，N肥的施用策略基本上取决于与降雨和潜在作物要求的双向互动[32］．氮的相互作用X当N速率提高时，Garcenas S2002，Cortazar S94，Maya S2007，Cortazar S94，Maya S2007，Saturno S86和Urbina S2007品种显着增加晶粒硬度，而Urbina S2007，Tollocan F2005和EneIDA F94品种以100的剂量获得更高的GP值。和200 kg n·ha-¹．这与Lerner等人的工作一致[33)，他提到氮处理的蛋白质百分比显著高，发现品种和年份之间有相当大的差异。另一方面，Souza等人[34]表明晶粒硬度值受到多样性，季节和氮的影响。

降雨条件下小麦的TW、硬度和ACG值均低于灌溉条件下的小麦;相反，蛋白质值和沉降值显著增加。TW的最小值可能是由于籽粒灌浆的可用时间最短，因此确定能够获得较好籽粒品质的短周期作物的品种是很重要的，因为由于其低产量面粉，吸出的籽粒不能用于碾磨[12.］．另一方面，蛋白质的高值可归因于低测试重量，其主要由基因型定义;在填充阶段的晚期显示日期，n，水的可用性和高湿度的日期，缺乏缺乏影响，这可能会受到正面或负面影响。12.］．

籽粒灰分含量非常重要，因为高灰分值与低试验重籽粒促进面粉和小麦粉污染有关;因此，理想的水平必须小于2% [35］．根据本研究的结果，所有品种显示出可接受的灰分含量（1.8-1.9％），这是烘焙的可接受的价值[36］．与灌溉相比，降雨条件下的SDS值最高，这表明灌浆期间灌溉减少了泥沙淤积量[36］．

当评估质量变量时，所有品种都显示出显着的影响，并且在eNeida F94和Tollocan F2005中获得了最高值和FY，使其适合烘烤[35］．谷物的硬度在品种之间的可变性，盛行的半导体纹理（<56％）籽粒为Salamanca S75，EneIDA F94，Saturno S86，Rebeca F2000，Urbina S2007，Maya S2007和Tollocan F2005。同时，Cortazar S94和Barcenas S2002作为半粒谷物的品种（56-62％）编目;这个参数很重要，因为它决定了小麦的潜在使用饼干生产（柔软到SemiSoft），面包（从半港为直到硬），或面粉的混合物为面包制作（柔软小麦到半毛茸茸的杜姆，用半小麦）[12.］．一般而言，所有品种都显示出可接受的蛋白质含量，类似于Peña等人报告的蛋白质含量。[35谁评估了小麦的质量，发现一些小麦品种表现出低灰分含量，尽管检测重量低（71.1千克·HL^-1）但优异的蛋白质含量。

小麦籽粒的质量取决于它们的遗传组成，农艺管理和环境[4.那12.］．因此，本研究结果表明，氮肥利用率的影响增加了小麦蛋白质的数量，主要在灌溉条件下获得良好的品质标准，说明冬春播种可获得良好的烘烤品质小麦。考虑到本研究中观察到的蛋白质、试验重量、硬度和SDS的可接受值，分析面粉的流变学特性和面包师品质是很有意义的。

5。结论

观察到遗传和环境变异性是在冬季春季循环期间评估质量属性的决定因素。N可用性显着改性晶粒和面粉蛋白。冬季春季循环，速率为100公斤·哈^-1籽粒蛋白质、面粉蛋白质、试验重和籽粒硬度均在300 kg N·ha时最高^-1剂量只有沉降量有积极作用。施用300 kg N·ha对籽粒和面粉蛋白、沉降量和硬度均有较好的夏秋循环效果^-1剂量。Eneida F94，Tollocan F2005和Urbina S2007品种显示出最高的晶粒和面粉蛋白质含量。同样，Eneida F94和Tollocan F2005品种表现出高测试重量和面粉产量值，表明其用于烘焙，而其他品种可用于饼干工业。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据包括在文章中。

利益冲突

作者宣布关于本条的出版物没有利益冲突。

致谢

作者感谢挪威自治大学México (UAEM)对这项研究的支持，该研究是“决定小麦和大麦对氮肥响应的生态生理性能属性”关键“2860/2010U”研究项目的一部分。CVV获得CONACYT (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología)的研究生奖学金。

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