随着工业化进程的加速，雾霾和阴雨天气发生频率增加导致到达作物冠层上方的光合有效辐射比上个世纪五十年代降低了28-49%，小麦籽粒品质大幅度降低。因此，弱光胁迫下选择适宜的品种及其配套的栽培技术对对全球暗化背景下小麦抗逆、减损、提质增效意义重大。
近日，四川农业大学小麦生理生态与栽培课题组在生物学大分子Int J Biol Macromol（中科院一区TOP, IF=7.7）,在线发表了题为“Sulfur affects multi-scale starch structures and its contribution to the cookie-baking quality of wheat subjected to shade stress”的研究论文，阐明了弱光胁迫下硫肥影响饼干烘焙品质的多尺度淀粉结构调控基础。
小麦籽粒淀粉组成和结构特性决定了饼干食味特性。然而，弱光胁迫下硫肥提升饼干食味品质的淀粉结构调控基础仍然不清楚。以四川农业大学小麦所育成的强筋和弱筋品种为试验材料，在西昌试验站采用遮阴时期和硫肥水平的二因素裂区试验，探索硫肥影响饼干烘焙品质的多尺度淀粉结构调控基础。研究发现：弱光胁迫降低小麦籽粒中直链淀粉和总淀粉的积累，形成更多的小淀粉颗粒，导致淀粉平均分子量和支链淀粉中长链比例降低。淀粉组成和结构的变化降低了淀粉结晶度、粘度和饼干的延展特性，弱筋小麦对荫蔽反应更为敏感。硫肥提高了弱光胁迫下籽粒支链淀粉和总淀粉的积累，支链淀粉中长链的比例大幅提高，从而提升淀粉分子量和平均直径，降低饼干硬度。结构方程模型结合随机森林算法分析淀粉结构和饼干烘焙特性的关系，明确了淀粉颗粒表面积和支链淀粉中长链的比例是影响饼干延展特性的关键因子。总淀粉含量和支链淀粉含量是影响饼干硬度的关键因子。本研究验证本文重要假设：硫肥通过影响弱光胁迫下淀粉多尺度结构特性调控饼干食味特性。
该研究得到了国家自然基金-青年基金、四川省十四五重点研发和四川省十四五重大科技专项的大力资助。农学院杨洪坤副教授为第一作者和通讯作者，樊高琼教授为通讯作者。
图1 弱光胁迫下硫肥对淀粉颗粒大小的影响
图2 弱光胁迫下硫肥对淀粉分子量分布的影响
图3 弱光胁迫下硫肥对支链淀粉链长分布的影响
图4 弱光胁迫下硫肥对淀粉结晶度的影响
图5 弱光胁迫下硫肥对淀粉短程有序性的影响
图6 弱光胁迫下硫肥提升饼干食味特性的淀粉多尺度结构调控机制
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813024082758
推荐阅读：
