近日，山西农业大学小麦研究所闫秋艳副研究员在农林科学领域下的食品科技期刊《Food Research International》（1区Top，IF=8.1）发表题为“Identification of crucial metabolites in colored grain wheat (Triticum aestivumL.) regulated by nitrogen application”的研究论文。
彩色小麦因其营养成分而备受关注。然而，氮肥对不同粒色小麦（白粒、蓝粒、紫粒）关键代谢物和籽粒品质的影响研究较为缺乏。高氮水平能促进小麦生长，改善籽粒指标，提高养分吸收。各小麦品种旗叶SPAD值均表现为HN > MN >LN。代谢组学分析表明，358种代谢物主要属于29类，包括羧酸及其衍生物、脂肪酸、黄酮类和酚类。WLN vs WHN、BHN vs BLN、PHN vs PLN的累积代谢物差异分别为35、39和70种，主要富集于“植物次生代谢物生物合成”“cGMP-PKG信号通路”“鞘脂信号通路”“组氨酸和嘌呤衍生生物碱生物合成”和“植物激素生物合成”。此外，三个小麦品种的芥酸含量较高，高氮处理后芥酸含量降低。本研究初步揭示了白粒、蓝粒和紫粒小麦籽粒代谢物对不同氮素水平的响应机制，为进一步选育优质彩粒品种奠定了理论基础。
氮（N）是植物生长的关键因子，影响着花青素的合成。高氮提高了彩粒小麦的产量组成和籽粒形态性状，降低了加工性状和营养品质性状。大部分品质性状与产量构成和形态性状呈显著负相关。低氮条件下花青素积累较多，但其他相关产量和形态性状下降。花色苷含量以蓝色小麦最高，紫色小麦次之。蓝小麦和紫小麦的主要花青素为花青素-3- O -(6- O -丙二醇-β- d -葡萄糖苷和花青素-3- O -芦丁苷。所鉴定的花青素相关代谢物与类黄酮生物合成、花青素生物合成和次生代谢物生物合成有关。因此，本研究为生产优质彩色小麦优化氮肥管理提供了信息，并验证了花青素积累与低氮条件之间的密切关系。
该成果以闫秋艳博士为第一作者，发表在农业与食品化学杂志《Journal of Agricultural and Food Chemistry》,题为“Metabolomics Uncovers the Mechanisms of Nitrogen Response to Anthocyanins Synthesis and Grain Quality of Colored Grain Wheat (Triticum aestivumL.)”（1区Top，IF=5.7）。
以上研究得到山西省高等学校科技创新项目（2022L102）、山西省基础研究计划项目（202303021222059）和山西农业大学科技创新提升工程（CXGC2023056）等项目资助。
山西农业大学小麦研究所特色小麦团队致力于特色小麦生理生态研究和新品种选育。截至目前，省审定黑小麦品种5个（临黑199、临黑187、临黑158、冬黑1206、冬黑1608），获得植物新品种保护权1项。制定标准2个（黑小麦病虫草害综合防治技术规程，DB14/T 2192-2020；富硒黑小麦栽培技术规程，DB1410/T 082-2018）。授权发明专利1项（一种提高黑小麦蛋白质含量的栽培方法及微肥，ZL 2022 1 1293676.5）。发表相关论文30余篇。
