李玲，劉寶軍，楊凱，陳凱，王貽蓮，李紀(jì)順

(齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)山東省科學(xué)院生態(tài)研究所 山東省應(yīng)用微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人類生活水平的提高，人們對(duì)食品質(zhì)量要求也相應(yīng)提高。小麥?zhǔn)俏覈匾募Z食作物之一，約占糧食生產(chǎn)面積的22%，在保證國家糧食安全中占有舉足輕重的地位。因此，提高小麥品質(zhì)既能提高糧食安全性，也能滿足人們對(duì)食物營(yíng)養(yǎng)的需要[1-2]。

20世紀(jì)以來，微生物菌劑被大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這不僅符合可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，也同時(shí)滿足人們對(duì)綠色食品的要求。而木霉菌劑作為一種重要的生防菌劑，至少對(duì)18屬29種病原真菌表現(xiàn)出拮抗性[3-4]。大量研究表明，木霉菌不僅能夠防治多種植物土壤病害的發(fā)生，還能促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量[5-8]。然而目前對(duì)木霉菌的研究多集中在植物促生長(zhǎng)和防病方面，很少涉及其對(duì)小麥品質(zhì)的影響。

前期本實(shí)驗(yàn)室分離的哈茨木霉LTR-2是一株植病生防菌[9-11]，木霉菌拌種處理后，能夠降低土壤中鏈格孢屬、赤霉屬等病害比例[12]；當(dāng)施用LTR-2菌劑處理小麥后，小麥畝增產(chǎn)4.83%[13]。由此可見LTR-2既能防病又能促生，因此本研究在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究LTR-2對(duì)小麥籽粒品質(zhì)的影響，利用不同濃度的木霉菌劑LTR-2在小麥孕穗期噴施冬小麥，旨在探明小麥孕穗期噴施木霉菌劑對(duì)小麥蛋白質(zhì)、氨基酸和濕面筋的影響，為提高小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工價(jià)值提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)進(jìn)一步完善生防木霉菌LTR-2的功能。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

濟(jì)麥44，莊稼醫(yī)院-農(nóng)藥種子站購買；哈茨木霉T.harizanum菌劑LTR-2，每克含2×108個(gè)孢子，本實(shí)驗(yàn)室自行制備。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)區(qū)耕地含有機(jī)質(zhì)10.3 g/kg、全氮0.97 g/kg 、全磷16.11 mg/kg 、速效磷15.78 mg/kg、速效鉀50.49 mg/kg。除在小麥孕穗期進(jìn)行不同濃度木霉菌劑噴霧處理外，其他管理措施與常規(guī)小麥田一致。

1.2.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地為山東省泰安市，試驗(yàn)田前茬作物為夏玉米。小區(qū)設(shè)計(jì)分為對(duì)照組(CK)和處理組，對(duì)照組噴施清水作為對(duì)照，處理組為L(zhǎng)-6、L-7、L-8(兌水調(diào)整菌劑孢子濃度分別為106、107、108cfu/mL噴霧)，每個(gè)小區(qū)面積設(shè)置5 m×130 m的長(zhǎng)方形區(qū)塊，3次重復(fù)。

播種時(shí)間2019年10月12日。播種方法：使用小麥播種機(jī)進(jìn)行播種，每個(gè)樣方播種量為22 kg。

1.3 收獲期調(diào)查

在6月中旬進(jìn)行收獲，采取五點(diǎn)取樣法收集小麥穗，3次重復(fù)，精細(xì)脫粒風(fēng)干并測(cè)定千粒重。測(cè)定小麥氨基酸、蛋白質(zhì)以及濕面筋含量。為保證樣品的均勻度和水解效果，將收獲后的小麥種子進(jìn)行粉碎，過80目篩子。17種氨基酸使用鹽酸水解法，參照GB/T 18246—2000《飼料中氨基酸的測(cè)定》[14]，使用英國百康氨基酸分析儀Biochrom 30；色氨酸使用堿水解法，參照GB/T 15400—2018《飼料中色基酸的測(cè)定》[15]，使用紫外分光光度計(jì)722測(cè)定；蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定使用凱氏定氮法，參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[16]規(guī)定，儀器使用凱氏定氮儀SKD-1000；濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定參照GB/T 5506.1-2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第1部分手洗法測(cè)定濕面筋》[17]進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度的木霉菌劑對(duì)小麥籽粒千粒重的影響

由表1可知，與對(duì)照相比，處理組小麥的平均千粒重分別為43.87、44.11、43.23 g，對(duì)比對(duì)照組小麥的平均千粒重分別提高2.67%、3.23%、1.17%。由此可見，在孕穗期使用不同濃度的木霉菌劑噴施小麥能夠提高千粒重，從而提高小麥畝產(chǎn)量。

表1 噴施哈茨木霉菌LTR-2對(duì)小麥籽粒千粒重的影響

2.2 不同濃度的木霉菌劑對(duì)小麥氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

在表2中，我們可以看出，無論是對(duì)照組還是處理組，在18種氨基酸中，谷氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，胱氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。賴氨酸作為必需氨基酸中的第一限制氨基酸[14]，處理組與對(duì)照組相比均有所提高，分別提高26.32%、52.63%和47.37%?？傮w來看，與對(duì)照組相比，處理組的小麥籽粒中必需氨基酸分別增幅15.60%、34.40%和32.57%，非必須氨基酸總質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別提高16.35%、39.81%和35.77%，18種氨基酸總量質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別提高16.12%、38.21%和34.82%，由此可見，在孕穗期噴施木霉菌劑LTR-2能夠提高小麥籽粒氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

表2 噴施木霉菌LTR-2對(duì)小麥籽粒中各氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.3 不同濃度的木霉菌劑對(duì)小麥蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

從表3中可以看出，處理組的小麥籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為13.9%、14.4%和14.3%，與對(duì)照組相比，處理組的小麥籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別提高了1.46%、5.11%和4.38%。其中按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17892—1999《優(yōu)質(zhì)小麥 強(qiáng)筋小麥》[18]、GB/T 17320—2013《小麥品種品質(zhì)分類》[19]、GB/T 17893—1999《優(yōu)質(zhì)小麥 弱筋小麥》[20]中小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)、中、弱筋小麥蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)w(強(qiáng)筋)≥14%、w(中筋)≥13%、w(弱筋)<13%)分類，處理組中噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為106cfu/mL 的小麥籽粒符合中筋小麥蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎接近強(qiáng)筋小麥蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)；噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為107cfu/mL、108cfu/mL 的小麥籽粒符合強(qiáng)筋小麥蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，在孕穗期噴施木霉菌劑LTR-2能夠提高小麥蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而改善小麥籽粒的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)。

表3 噴施木霉菌LTR-2對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)的影響

2.3 不同濃度的木霉菌劑對(duì)小麥濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表4可以看出，與對(duì)照組相比，處理組中收割后的小麥籽粒濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高，噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為106cfu/mL的小麥籽粒濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了1.03%，噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為107cfu/mL后收獲小麥籽粒濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了2.58%，噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為108cfu/mL后收獲小麥籽粒濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了1.29%。

表4 噴施木霉菌LTR-2對(duì)小麥籽粒濕面筋的影響

3 討論

小麥?zhǔn)俏覈闹饕Z食作物之一，隨著生活水平的提高，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)小麥面制食品的需求量逐漸增長(zhǎng)，在現(xiàn)有水平上提高蛋白質(zhì)和氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)改善人們營(yíng)養(yǎng)狀況和體質(zhì)起著重要作用，因此采取不同措施提高小麥品質(zhì)成為農(nóng)業(yè)科學(xué)家和食品加工者的研究熱點(diǎn)之一。

小麥的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)主要取決于蛋白質(zhì)含量和氨基酸組成[21]。前期研究中，對(duì)哈茨木霉LTR-2的研究主要集中在防病和促生方面，本試驗(yàn)中利用LTR-2噴施孕穗期的小麥，發(fā)現(xiàn)其不僅能夠提高小麥千粒重，還能提高收獲小麥籽粒中氨基酸、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。其中谷氨酸、脯氨酸和亮氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，胱氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，這與國內(nèi)外研究結(jié)果一致[22-23]?？梢钥闯觯瑹o論是低濃度噴施(106cfu/mL孢子濃度)還是高濃度噴施(108cfu/mL)小麥孕穗均能夠提高小麥蛋白質(zhì)和氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。劉慧等[23]報(bào)道,同一濃度處理下蛋白質(zhì)和氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)[20]。而從表1～3中可以看出，同一濃度處理下，千粒重和蛋白質(zhì)、氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間存在正相關(guān)性，這從側(cè)面說明經(jīng)LTR-2處理后不僅能夠提高小麥產(chǎn)量，還能提高小麥籽粒品質(zhì)。

小麥加工品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)是濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)[24]，小麥制作成面粉后，加水洗滌所剩下的具有彈性和延展性的網(wǎng)絡(luò)狀膠體就是面筋，其主要成分為麥谷蛋白和醇溶蛋白，從本研究可以看出，在噴施不同濃度木霉菌劑后，小麥籽粒的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同。噴施木霉菌LTR-2孢子濃度為107cfu/mL后，小麥籽粒中所含濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，這說明在孕穗期噴施木霉菌劑能夠提高小麥的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而提高小麥的產(chǎn)品加工品質(zhì)。同時(shí)，根據(jù)表3和表4可以看出，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在正相關(guān)性，這一結(jié)論與前人研究基本一致[25-26]。

綜上所述，哈茨木霉菌LTR-2不僅能夠提高小麥籽粒千粒重，對(duì)植物具有促生作用，還能改變小麥籽粒自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和加工品質(zhì)，因此本研究為提高小麥籽粒品質(zhì)提供了一種方法依據(jù)，同時(shí)本研究進(jìn)一步完善了哈茨木霉LTR-2的功能，為其實(shí)踐應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。