羅艷，屈洋，楊清華，張偉麗，宮香偉，李境，高小麗，高金鋒，楊璞，王鵬科，馮佰利

播期對糜子農(nóng)藝性狀及淀粉理化性質(zhì)的影響

羅艷1，屈洋2，楊清華1，張偉麗1，宮香偉1，李境1，高小麗1，高金鋒1，楊璞1，王鵬科1，馮佰利1

（1西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院/旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點實驗室/農(nóng)業(yè)部作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制陜西科學(xué)觀測實驗站，陜西楊凌 712100；2寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，陜西寶雞 722400）

【】分析不同播期對糜子籽粒性狀、農(nóng)藝性狀和籽粒淀粉理化性質(zhì)的影響，為后續(xù)機理研究提供依據(jù)。采用盆栽試驗，以陜糜1號為試驗材料，設(shè)置4月20日（B1）、5月10日（B2）、5月30日（B3）、6月20日（B4）4個播期，全生育期保持土壤充足供水。系統(tǒng)研究糜子成熟期農(nóng)藝性狀指標(biāo)、籽粒性狀及籽粒淀粉理化性質(zhì)，分析不同播期下糜子株高、穗長、穗柄長、穗分枝數(shù)、千粒重、籽粒長/寬/圓度等農(nóng)藝性狀指標(biāo)，研究淀粉晶體結(jié)構(gòu)，粒徑分布、直鏈淀粉含量以及淀粉的熱焓特性及糊化特性的變化，總結(jié)淀粉的直鏈淀粉含量、熱焓特性及糊化特性與形態(tài)指標(biāo)、粒徑分布及粒徑參數(shù)的相關(guān)性。隨著播期的推遲，糜子的株高、穗長、穗柄長極顯著增加，主莖分蘗、分枝顯著減少，穗二級分枝數(shù)和籽粒粒寬顯著降低。籽粒淀粉粒徑分布均呈雙峰分布，且與其他播期相比，B1播期下粒徑＞28 μm顆粒的比例最高（25.5%），5—28 μm顆粒的比例最低（67.5%）。播期不影響糜子淀粉的晶體類型，但是影響了X-射線衍射圖譜的衍射峰強度。B1播期的直鏈淀粉含量（1.3%）極顯著高于其余播期處理（0.18%—0.53%）。不同播期的籽粒淀粉的熱焓特性相關(guān)指標(biāo)中，糊化起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）和終值溫度（Tc）整體呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，而熱焓值（ΔH）沒有顯著差異。不同播期下的糜子淀粉糊化特性各項指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著性差異，其中，B3的峰值黏度（Pv）、谷值黏度（Tv）、最終黏度（Fv）和破損值（BD）顯著高于其余處理，而回生值（SB）及糊化溫度（PT）顯著低于其他處理。隨著播期的推遲，糜子淀粉的峰值黏度和破損值呈現(xiàn)先增加再減少的趨勢，B1淀粉的熱糊穩(wěn)定性最強，B3淀粉的冷糊穩(wěn)定性最強，但熱糊穩(wěn)定性最差，B2淀粉的冷糊穩(wěn)定性最差，B4的冷糊、熱糊穩(wěn)定性均處于中間水平。適宜的播期可以提供充分滿足糜子生長需要的光、溫條件。早播使糜子籽粒千粒重顯著增加，籽粒更加飽滿，且籽粒淀粉的平均粒徑增加，具有較高的直鏈淀粉含量，更加適合加工熱食，具有更高的營養(yǎng)價值。播期不影響淀粉的晶體類型，但是影響淀粉的X-射線的衍射峰強度，也會影響糊化特性等指標(biāo)。

播期；糜子；淀粉；糊化特性；晶體結(jié)構(gòu)

0 引言

【研究意義】糜子（L.）是西北干旱地區(qū)的主要糧食作物之一，具有生育期短、耐旱、耐瘠薄等特點，常年種植面積60萬—80萬hm2[1]。同時糜子籽粒富含蛋白質(zhì)、淀粉、膳食纖維及鎂、鐵、鈣、鋅等多種微量元素，可以預(yù)防動脈硬化、胃腸道腫瘤等疾病，是21世紀(jì)新型的醫(yī)食同源作物[2-3]。糜子籽粒中淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在70%左右，受品種和種植環(huán)境及栽培措施的影響較大[4]。因此，了解糜子在關(guān)中地區(qū)的最適播期及不同播期下糜子淀粉理化性質(zhì)變化對糜子高效優(yōu)質(zhì)抗逆栽培及揭示播期對糜子的影響機制具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】不同播期造成小麥、玉米生長發(fā)育期溫度、光照等生態(tài)條件的差異，使作物生長發(fā)育過程中光合作用及營養(yǎng)物質(zhì)的運轉(zhuǎn)分配發(fā)生變化，進(jìn)而對作物籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生影響[5-8]。研究表明，隨著播期的推遲小麥面粉的峰值黏度、谷值黏度和終值黏度升高，回生值下降，冷糊穩(wěn)定性增強[5]；生育期的環(huán)境條件對玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響[6-8]，而稻米的加工品質(zhì)、直鏈淀粉含量、糊化溫度和蛋白質(zhì)含量升高，膠稠度降低，且不適宜的播期導(dǎo)致稻米的食味品質(zhì)降低[9]。播期顯著影響棉花的棉株干物質(zhì)累積、養(yǎng)分吸收與分配，以及產(chǎn)量和品質(zhì)形成，適宜的播期有利于獲得更加優(yōu)質(zhì)的棉纖維和產(chǎn)量[10]。不同密度、播期對油菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究表明，播期是影響油菜產(chǎn)量、一次分枝數(shù)和株高的主要因素，且不同播期對油菜的含油量、油酸含量及亞油酸含量沒有顯著影響[11]。王炎等[12]研究表明播期推遲的情況下，苦蕎各生育階段相應(yīng)推遲，全生育期增加，且農(nóng)藝性狀、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子隨播期的推遲呈先增后降趨勢。陸大雷等[13]研究表明播期是影響糯玉米淀粉粒分布的關(guān)鍵因素。同時諸多研究表明[14-16]，在自然生長條件下，播期推遲，糜子生育期縮短，籽粒產(chǎn)量明顯減少；提早播種，可有效地延長生殖生長階段，促進(jìn)開花結(jié)實，提高籽粒產(chǎn)量。【本研究切入點】淀粉是植物體內(nèi)最重要的碳水化合物，也是人類和動植物賴以生存的重要營養(yǎng)素?；蛐褪菦Q定糜子籽粒產(chǎn)量和淀粉含量的內(nèi)在因素，而生態(tài)環(huán)境條件是外在因素，播期是作物生產(chǎn)中簡單易行的栽培措施之一，能同時調(diào)節(jié)作物生育期內(nèi)的積溫、降雨量及日照時數(shù)等指標(biāo)。而播期對糜子農(nóng)藝性狀的研究較多[14-15]，糜子播期對淀粉理化性質(zhì)影響的相關(guān)研究較少[4,16]，同時這些研究受各地環(huán)境、氣候等多種因素的影響，使得研究結(jié)果具有一定的局限性。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究旨在通過研究不同播期對陜糜1號的株高、莖粗、穗長及穗分枝等關(guān)鍵農(nóng)藝性狀、籽粒長、寬等籽粒性狀和籽粒淀粉的直鏈淀粉含量、晶體衍射特性、熱焓特性及糊化特性等理化性質(zhì)的影響，并對關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，以期揭示播期對糜子營養(yǎng)及生殖發(fā)育的影響及主要影響因子，為后續(xù)的機理研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年4—10月在寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進(jìn)行。地處107°39′E，34°27′N，海拔669.6 m，2017年全年降水量662.8 mm，日照時數(shù)1 997.8 h，4—10月有效降水量452.4 mm，占全年的67.6%，日照時數(shù)1 156.0 h，占全年的57.9%，且生育期內(nèi)平均濕度為68.5%，平均氣溫21.6℃。

圖1 作物生育期內(nèi)日平均氣溫與降水概況

1.2 試驗設(shè)計

供試材料為陜糜1號。采用盆栽試驗方法，所用塑料桶大小內(nèi)徑26 cm、高38 cm，供試土壤為20 cm的耕層土，經(jīng)風(fēng)干過篩后每盆裝土16 kg，土壤田間最大持水量為26.2%，土壤養(yǎng)分指標(biāo)如下：全氮1.24 g·kg-1、全磷1.05 g·kg-1、全鉀20.2 g·kg-1、有效氮87.1 mg·kg-1、有效磷32.8 mg·kg-1、有效鉀158.8 mg·kg-1和有機質(zhì)21.0 g·kg-1。播前每盆一次性施入尿素5.2 g和磷酸二氫鉀2.3 g，澆足底墑水，全生育期不再施肥，全生育期保持土壤持水量為土壤最大含水量的50%。試驗設(shè)置4個播期，10次重復(fù)，分別是4月20日（B1）、5月10日（B2）、5月30日（B3）和6月20日（B4），每盆播種7穴，每穴3粒，三葉期定苗7株，成熟后選取具有代表性的3株對農(nóng)藝性狀指標(biāo)進(jìn)行測定。

1.3 測定項目與測試方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀與籽粒形態(tài) 農(nóng)藝性狀選取成熟后具有代表性的3株，測定株高、莖粗、節(jié)數(shù)、穗長、穗柄長、穗一級分枝數(shù)數(shù)、穗二級分枝數(shù)等，籽粒形態(tài)利用萬深全自動考種分析及千粒重系統(tǒng)（SC-G型，中國）測定粒長、粒寬等指標(biāo)。

1.3.2 淀粉提取 參照馮嬌嬌[17]的方法，提取分離淀粉顆粒。

1.3.3 直鏈淀粉含量 采用雙波長（620 nm和510 nm）比色法對直鏈淀粉含量進(jìn)行測定。

1.3.4 淀粉粒徑分布 采用MASRERSIZER 2000激光衍射粒度分析儀（Malvern，英國）測定淀粉粒徑分布。

1.3.5 偏光顯微鏡觀察 用一定體積的50%甘油溶液溶解分散少量淀粉顆粒，得到合適濃度的淀粉溶液，取適量溶液滴于載玻片上，蓋上蓋玻片，在偏光顯微鏡下進(jìn)行觀察。

1.3.6 淀粉晶體結(jié)構(gòu) 采用D/Max2550VB+/PC X-射線衍射儀（Agilent，英國）測定淀粉晶體結(jié)構(gòu)。參數(shù)設(shè)定為衍射角2θ：5°—50°；步長：0.02°；掃描速率：8°/min；靶型：Cu；管壓、管流：40 kV、100 mA。

1.3.7 淀粉熱焓特性 Q2000型DSC差式掃描量熱分析儀（TA，美國）測定淀粉熱特性。稱取3.0 mg樣品置于鋁坩鍋內(nèi)，加入9 μl去離子水，密封壓蓋后室溫下平衡2 h。掃描溫度從30℃到110℃，加溫速率為10℃·min-1。所有測試均以空鋁坩鍋為對照。測試指標(biāo)有：起始溫度（onset temperature，To）、峰值溫度（peak temperature，Tp）、終值溫度（conclusion temperature，Tc）及熱焓值（enthalpy of gelatinization，ΔH）。

1.3.8 淀粉糊化特性 稱取淀粉2.0 g，加蒸餾水25.0 ml，攪拌均勻，采用RVA4500快速黏度分析儀（Perten，澳大利亞）進(jìn)行測定。測定項目有峰值黏度（peak viscosity，Pv）、谷值黏度（tough viscosity，Tv）、終黏度（final viscosity，F(xiàn)v）、破損值（breakdown，BD）、回生值（setback，SB）、糊化溫度（paste temperature，PT）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)的錄入和整理，Origin Pro 2018進(jìn)行繪制圖形，SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA），不同處理間顯著性分析采用最小顯著差法（least significant difference，LSD）進(jìn)行比較分析。

2 結(jié)果

2.1 農(nóng)藝性狀指標(biāo)及籽粒性狀

從表1中可以看出，晚播極顯著提高了糜子的株高（=28.118）、穗長（=18.325）、穗柄長（=22.332）、節(jié)數(shù)（=6.074），極顯著降低了分蘗數(shù)（=22.667）、分枝數(shù)（=11.000）、二次穗分枝數(shù)（=15.573），同時播期對莖粗沒有顯著影響。不同播期對千粒重（=26.695）、一次穗分枝（=2.805）及籽粒性狀有影響，但是影響模式不一致。B1及B3的籽粒千粒重顯著高于B2及B4，B2的一級穗分枝數(shù)目顯著大于B3。籽粒性狀數(shù)據(jù)的顯著性分析表明，播期對糜子籽粒的粒長（=2.328）、長/寬之比（=3.618）沒有顯著影響，但對糜子的粒寬（=4.754）有顯著影響，B1 的籽粒粒寬顯著大于B4，且B1及B3播期下的籽粒圓度（=5.677）顯著大于B4。

2.2 淀粉顆粒粒徑分布

如圖2所示，不同播期條件下，陜糜1號淀粉粒數(shù)目分布呈明顯雙峰分布，主要集中在5—20 μm，且不同處理間，峰值位置不同，峰高度也有差異。表2表明B1糜子淀粉顆粒最大，其次是B3，B2和B4糜子淀粉顆粒相對較小。B1含有更多大顆粒淀粉，其次是B3、B4和B2?？傊?，推遲播期提高糜子小顆粒淀粉的含量，降低大顆粒淀粉的含量。

2.3 晶體結(jié)構(gòu)

2.3.1 偏光顯微鏡觀察 如圖3所示，明場條件下，糜子淀粉顆粒多為多角形或球形，多角形較多，且在視野內(nèi)B1播期的大顆粒淀粉較多，B2、B3和B4中大顆粒淀粉較少。不同播期條件下，糜子淀粉顆粒的偏光十字清晰且一致，均在淀粉顆粒中央的“十”字形偏光，表明糜子淀粉中不存在單粒和復(fù)?，F(xiàn)象，且播期處理未改變糜子淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)。

圖2 淀粉粒徑分布圖

A：B1糜子淀粉；B：B2糜子淀粉；C：B3糜子淀粉；D：B4糜子淀粉

2.3.2 X-射線衍射圖譜 通過對不同播期條件下糜子籽粒淀粉X-射線衍射圖譜進(jìn)行分析（圖4），發(fā)現(xiàn)糜子淀粉在2θ角為15°、17°、18°和23°時有非常明顯的強衍射峰，且在2θ角為17°和18°附近有相連的雙峰，呈谷物淀粉典型的A型特征，表明不同的播期處理并沒有改變糜子淀粉的晶體類型。此外2θ角為20°處均有強度較弱的衍射峰，是因為淀粉中含有少量的脂類、蛋白類物質(zhì)存在。雖然播期處理不影響淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)類型，但不同衍射峰強度和峰值位置有一定的差異。

2.4 直鏈淀粉含量

淀粉中直鏈淀粉含量因植物淀粉的來源而不同，并且受生育期間氣候、土壤條件和收獲時間的影響。B1播期的直鏈淀粉含量極顯著高于其他3個播期，表明早播極顯著提高了陜糜1號籽粒直鏈淀粉含量。

2.5 淀粉熱焓特性

由表3可知，起始溫度、峰值溫度、終值溫度及熱焓值在不同播期處理下明顯不同，起始溫度為65.27—73.63℃，峰值溫度為69.31—79.17℃，終值溫度為78.39—94.04℃，熱焓值為5.564—7.510 J·g-1。其中，B4的起始溫度、峰值溫度和終值溫度顯著低于其他3個處理，B2及B3的起始溫度、峰值溫度和終值溫度最高，B1處于中間水平，整體呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，但不同播期峰值不一致。雖然不同處理下的淀粉顆粒糊化溫度有顯著差異，但是熱焓值沒有顯著差異。

2.6 淀粉糊化特性

由表4可知，不同播期條件下糜子淀粉糊化特性各項指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著性差異。峰值黏度、谷值黏度和破損值隨播期的推遲呈現(xiàn)先增加再降低的趨勢，其中，B3的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度和破損值顯著高于其余處理，而回生值及糊化溫度顯著低于其他處理。B2的峰值黏度、最終黏度時最低的但與B1、B4差異不顯著，谷值黏度顯著低于其余處理，回生值顯著高于其余處理。不同播期處理下B1淀粉的熱糊穩(wěn)定性最強，B3淀粉的冷糊穩(wěn)定性最強，但熱糊穩(wěn)定性最差，B2淀粉的冷糊穩(wěn)定性最差，B4的冷糊、熱糊穩(wěn)定性均處于中間水平。

圖4 淀粉X-射線衍射圖譜

表1 植株農(nóng)藝性狀指標(biāo)及籽粒性狀調(diào)查表

表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列數(shù)據(jù)后不同大寫及小寫字母分別表示處理間差異在1%和5%水平上顯著。下同

Means of replicates ± standard error, values followed by different uppercase and lowercase letters in the same column mean significant difference at 0.01 and 0.05 level, respectively. The same as below

表2 不同播期下糜子籽粒淀粉的粒徑參數(shù)

表3 不同播期下淀粉顆粒的熱焓特性

To：起始溫度；Tp：峰值溫度；Tc：終值溫度；ΔH：熱焓值。下同

To: onset temperature; Tp: peak temperature; Tc: conclusion temperature; ΔH: enthalpy of gelatinization. The same as below

2.7 淀粉粒徑參數(shù)與糊化特性及熱特性指標(biāo)的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析表明熱焓值ΔH與小顆粒淀粉（<5 μm）的含量顯著負(fù)相關(guān)，而直鏈淀粉的含量與大顆粒淀粉（> 28 μm）的含量顯著正相關(guān)（表5）。同時，糊化特性及熱特性指標(biāo)的相關(guān)性表明峰值黏度與其余糊化指標(biāo)均極顯著相關(guān)（正或負(fù)），破損值與谷值黏度、終值黏度及回生值不相關(guān)，同時糊化特性指標(biāo)與熱特性指標(biāo)不相關(guān)，峰值溫度與起始溫度極顯著正相關(guān)，與終值溫度顯著正相關(guān)（表6）。

表4 不同播期下淀粉顆粒的熱焓特性

Pv：峰值黏度；Tv：谷值黏度；Fv：終黏度；BD：破損值；SB：回生值；PT：糊化溫度。下同

Pv: peak viscosity; Tv: tough viscosity; Fv: final viscosity; BD: breakdown; SB: setback; PT: paste temperature. The same as below

表5 淀粉顆粒的理化特性與淀粉粒徑參數(shù)的相關(guān)性

*表示處理間差異達(dá)5%顯著水平。下同 * represent significances at 0.05 levels. The same as below

3 討論

3.1 播期對糜子農(nóng)藝性狀和籽粒性狀的影響

作物的農(nóng)藝性狀指標(biāo)受多種因素的調(diào)控，光、溫、水、肥及品種等外界因素都對作物的農(nóng)藝性狀指標(biāo)有影響。播期對作物的農(nóng)藝性狀影響研究較多，播期對裸燕麥有效穗數(shù)、株高和產(chǎn)量影響顯著，且早播的各項指標(biāo)顯著優(yōu)于晚播[18]，吳永成等[11]研究表明播期是影響直播油菜株高、一次分枝數(shù)及產(chǎn)量的主要因素，且株高和一次分枝數(shù)隨播期的推遲而降低，產(chǎn)量及產(chǎn)油量隨播期推遲呈現(xiàn)降低趨勢，但是播期對油菜籽的含油量、油酸含量及亞油酸含量無顯著性影響[11]。播期對大豆的產(chǎn)量影響極顯著，但不同播期對大豆的主莖節(jié)數(shù)、底莢高度及單株粒數(shù)影響不顯著[19]。景小蘭等[14]研究表明，隨著播期的推遲，糜子的營養(yǎng)生長階段加快，但是生殖生長相對穩(wěn)定，指出隨著播期的推遲，糜子株高、莖粗、單株葉面積、主莖有效分蘗數(shù)、穗長、穗重等均呈現(xiàn)降低的趨勢。而在本研究中，因為水分是控制因素，不同播期下的糜子在生育期內(nèi)土壤水分條件是一致的，這就導(dǎo)致了溫度越高、光照時間越長，株高越高、節(jié)數(shù)越多的情況出現(xiàn)，而播期推遲導(dǎo)致營養(yǎng)生長時間壓縮，分蘗數(shù)極顯著降低。而播期對糜子穗部性狀主要影響了糜子的穗長和穗二級分枝數(shù)，同時，播期主要是通過影響籽粒寬度來影響糜子的千粒重，灌漿時間不充足，粒寬較低，飽滿程度不足，導(dǎo)致產(chǎn)量較低。

表6 淀粉顆粒的熱晗特性與糊化特性的相關(guān)性

**表示處理間差異達(dá)1%顯著水平 ** represent significances at 0.01 levels

大寫字母表示在1%水平上的差異顯著性

3.2 播期對糜子淀粉粒徑及晶體結(jié)構(gòu)的影響

3.2.1 播期對糜子淀粉粒徑分布的影響 由于不同種屬遺傳背景不同，淀粉顆粒的大小和形態(tài)也不同。當(dāng)前常用偏光顯微鏡和掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）來觀察淀粉粒的顆粒形態(tài)以區(qū)別不同來源的淀粉，有球形、圓盤型、橢球形、多邊形、不規(guī)則絲狀及符合形等形狀。水稻和玉米的淀粉粒形態(tài)單一[20-21]，大小分別為1—10 μm和10—50 μm，糜子淀粉粒徑在不同粳糯性及栽培區(qū)域的情況下略有不同，晁桂梅等[4]和王穎等[22]對糜子淀粉的研究表明，糯性糜子淀粉的顆粒略小于粳性糜子淀粉顆粒，且呈雙峰分布，高金鋒等[23]研究結(jié)果表明，糜子的淀粉顆粒粒徑在1.8—10.5 μm，屬于小型顆粒，具有更大的可消化性[24]。陸大雷等研究表明不同播期對玉米的淀粉顆粒粒徑分布有顯著影響[13]，與本研究結(jié)果基本一致，播期對糜子淀粉的粒徑有顯著影響，不同播期下糜子不同粒徑大小的顆粒比例發(fā)生變化，表現(xiàn)出的基本趨勢為推遲播期顯著提高了糜子小顆粒淀粉的含量，降低了大顆粒淀粉的含量，可能原因是由于灌漿期溫度升高，灌漿時間短，大顆粒淀粉合成減少[7]。

3.2.2 播期對糜子淀粉晶體結(jié)構(gòu)的影響 馬耳他十字的位置、形狀和清晰性會因為淀粉種類的不同而產(chǎn)生差異，淀粉顆粒的高度有序性導(dǎo)致其具有雙折射性，不同的淀粉晶體結(jié)構(gòu)具有不同的偏光十字，而糜子淀粉有明顯的“十”字型偏光，是典型的A型淀粉[25]。且在本研究中，籽粒淀粉的馬耳他“十”字位置清晰端正，說明糜子淀粉顆粒不存在單粒復(fù)粒情況，且明場與偏光下的對比圖片說明視野內(nèi)基本都是淀粉顆粒，純度高。

不同植物來源的淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同，按照淀粉的X射線衍射圖形將它們分為A、B、C 3種類型[26]，其中谷物淀粉大部分屬于A型淀粉，而根莖類淀粉大多數(shù)屬于B型淀粉，豆類淀粉則屬于C型居多[27]。X-射線衍射圖中的峰高、半峰寬與淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)晶區(qū)的有關(guān)，結(jié)晶顆粒越大，衍射峰越強，半峰寬越小。不同的播期處理并未改變玉米、小麥等作物的淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)[6, 28]，但是改變了衍射峰的強度。這與本研究的結(jié)果基本一致。雖然播期處理不影響淀粉結(jié)晶類型，但不同衍射峰強度和峰值位置有一定的差異，而表明不同的生長環(huán)境可能對淀粉顆粒的內(nèi)部結(jié)晶區(qū)域有影響。

3.3 播期對直鏈淀粉含量的影響

直鏈淀粉含量與作物種類、基因型、栽培環(huán)境及籽粒成熟度等因素存在密切關(guān)聯(lián)。一般谷物淀粉中直鏈淀粉含量在20%—30%，許多糯性的作物籽粒中，則只有極低含量直鏈淀粉的存在，有的甚至不含有直鏈淀粉。研究表明隨著收獲時間的推遲，馬鈴薯淀粉的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了4%[21]，同時，馬鈴薯大顆粒淀粉直鏈淀粉含量高于中小顆粒[29]。糜子中直鏈淀粉含量的提高有利于抗性淀粉的形成和提取，對肥胖、糖尿病等人群有益[30]。糯糜子常規(guī)種植情況下直鏈淀粉含量平均為1.3%[4, 22-24]。在本研究中推遲播期會導(dǎo)致直鏈淀粉含量顯著降低，不利于糜子抗性淀粉的形成。且相關(guān)性分析表明，直鏈淀粉含量在本試驗中與糊化溫度、黏度等指標(biāo)不顯著相關(guān)，但是與大顆粒淀粉的含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這與馬鈴薯淀粉的研究結(jié)果基本一致[29]。

3.4 播期對淀粉糊化特性的影響

淀粉糊化是一個吸熱的過程，在糊化的過程中，吸收能量用以破壞淀粉的晶體結(jié)構(gòu)，造成顆粒膨脹及直鏈淀粉分子釋放，不同的淀粉種類對淀粉的膨脹、直鏈淀粉溶解的速率及糊化能量的高低具有一定的影響[31]。熱焓值是反映淀粉結(jié)晶狀況的重要指標(biāo)，與淀粉糊化的難易程度有關(guān)。諸多研究表明，直鏈淀粉含量越高，淀粉顆粒越小，越難糊化，相應(yīng)的糊化溫度和熱焓值也會增高[6-7, 28, 32]。淀粉的熱焓特性主要與淀粉種類、顆粒大小和直鏈分子與支鏈分子比例等因素有關(guān)[33]。在本研究中，雖然不同播期處理下的淀粉糊化溫度（To、Tp和Tc）有顯著差異，但是熱焓值（ΔH）沒有顯著差異?？赡茉蚴荁4處理下糜子灌漿時間短，淀粉的分子間締合程度較小，結(jié)構(gòu)的有序性和致密性較弱[34]，B2及B3的小顆粒淀粉含量高且淀粉晶體結(jié)構(gòu)緊密，導(dǎo)致糊化溫度升高。B1的各項數(shù)據(jù)處于中間水平的原因可能是淀粉顆粒較大，結(jié)構(gòu)不夠緊密，破壞氫鍵及微晶束相對容易，但是B1的直鏈淀粉含量顯著高于其余處理，因此諸多因素共同作用導(dǎo)致B1的To、Tp和Tc處于4個播期的中間水平。

利用RVA快速黏度儀可以測出淀粉糊化過程中的相關(guān)指標(biāo)，其中，破損值是峰值黏度與谷值黏度只差，反映的是淀粉的熱糊穩(wěn)定性；回生值是終值黏度與谷值黏度之差，反映了淀粉冷糊穩(wěn)定性的強弱。淀粉的糊化特性是影響淀粉品質(zhì)的重要因素，受基因型、環(huán)境及基因型與環(huán)境互作效應(yīng)的共同影響[35-36]。高金鋒等[37]研究發(fā)現(xiàn)，與甜蕎淀粉相比，苦蕎淀粉糊化的峰值黏度和破損值較高，糊化溫度較低；甜蕎、苦蕎淀粉糊化的峰值黏度和回生值介于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉之間，回生值均大于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉。直鏈淀粉含量對淀粉糊化特性影響較為顯著，直鏈淀粉含量越高，淀粉糊化的峰值黏度和破損值相對較小，糊化溫度相對較高[38]。對不同粳、糯性糜子淀粉的研究表明，糯性糜子淀粉具有易糊化，峰值黏度大，冷糊穩(wěn)定性強，抗老化能力強等特點[4]，播期推遲小麥的峰值黏度、終值黏度和破損值增加，且在不同筋性的小麥中表現(xiàn)一致[39]，隨播期的推遲糯玉米淀粉的峰值黏度和破損值顯著增加[40]。在本研究中，隨著播期的推遲淀粉的峰值黏度和破損值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，其余指標(biāo)變化趨勢不明顯，B1淀粉的熱糊穩(wěn)定性最強，B3淀粉的冷糊穩(wěn)定性最強，但熱糊穩(wěn)定性最差，B2淀粉的冷糊穩(wěn)定性最差，但是糊化指標(biāo)之間的相關(guān)性分析與小麥、玉米等作物基本一致[28, 40-41]，可能原因是在控制水分條件的情況下，糜子淀粉的形成過程、組分及結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化更加復(fù)雜，有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

播期對糜子的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀及籽粒性狀及淀粉的理化性質(zhì)均有顯著影響。在水分充足的條件下，隨著播期的推遲，糜子的株高、穗長、穗柄長極顯著增長，分蘗、分枝和二次穗分枝數(shù)顯著減少。不同播期下的糜子淀粉顆粒粒徑呈明顯的雙峰分布，且4月20日播期的糜子含有更多的大顆粒淀粉且直鏈淀粉含量極顯著高于其余播期。播期并未改變糜子淀粉晶體類型，但是影響了相應(yīng)特征峰的衍射強度。不同播期的熱焓特性指標(biāo)整體呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，但ΔH在不同播期下沒有顯著差異。不同播期下糜子淀粉的峰值黏度與破損值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，4月20日播期的淀粉熱糊穩(wěn)定性最強，適合制作高溫食品，5月30日播期的淀粉冷糊穩(wěn)定性最強，但熱糊穩(wěn)定性最差，適合制作冷凍食品。

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Effect of Sowing Date on Agronomic Traits and Starch Physicochemical Properties of Proso Millet

LUO Yan1, QU Yang2, YANG QingHua1, ZHANG WeiLi1, GONG XiangWei1, LI Jing1, GAO XiaoLi1,GAO JinFeng1, YANG Pu1, WANG PengKe1, Feng BaiLi1

（1College of Agronomy, Northwest A&F University/State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areas/Shaanxi Research Station of Crop Gene Resources & Germplasm Enhancement, Ministry of Agriculture, Yangling 712100, Shaanxi;2)

【】The purpose of this study was to analyze the effects of different sowing date on proso millet (L.) agronomic traits and grain starch physiochemical properties, provide theoretical basis for the subsequent study of the mechanism of sowing date on proso millet.【】The experiment was carried out in a pot, and Shaanmei No. 1 was used as the test material. Four kinds of sowing dates were set on April 20 (B1), May 10 (B2), May 30 (B3), and June 20 (B4). Different sowing dates, the soil moisture was sufficient during the whole growth period. In 2017, the morphological indexes, grain shape and grain physicochemical properties of the seeds of the proso millet were studied. The plant height, ear length, ear stem length, number of ear branches, 1 000-grain weight, the seeds length, width and roundness of proso millet were analyzed under different sowing dates. In the meantime, the crystal structure, particle size distribution, amylose content, and the enthalpy and gelatinization properties of starch were studied. The correlation of amylose content, enthalpy characteristics and gelatinization properties of starch with morphological index, particle size distribution and particle size parameters were analyzed. 【】The results showed that with the delay of sowing date, the plant height, ear length and ear stem length of proso millet were significantly increased,the main stem tillers and branches were significantly decreased, and the number of secondary spike branches and grain width were significantly decreased. The size distribution of grain starch granules showed a bimodal distribution, and compared with other sowing dates, the particles proportion of B1 had the highest > 28 μm (25.5%) and the lowest 5-28 μm (67.5%) starch granule. The X-ray diffraction pattern showed that changing the sowing date couldn’t affect the crystal type of the proso millet starch, but affected the diffraction peak intensity of the X-ray diffraction pattern. The amylose content (1.3%) of B1 was significantly higher than that in the other sowing dates (0.18%-0.53%). Among the indicators related to the enthalpy characteristics of grain starch in different sowing dates, the gelatinization onset temperature (To), peak temperature (Tp) and conclusion temperature (Tc) showed a tendency of increasing first and then decreasing, while the thermal enthalpy (ΔH) had no significant difference. There were significant differences in the gelatinization properties of proso millet starch under different sowing dates. The peak viscosity (Pv), through viscosity (Tv), final viscosity (Fv) and breakdown (BD) of B3 were significantly higher than the others, while the setback (SB) and peak temperature (PT) were significantly lower than other treatments. With the delay of sowing date, the Pv and BD of proso millet starch increased first and then decreased. B1 starch had the strongest hot paste stability, B3 starch had the strongest cold paste stability and the worst hot paste stability. The cold paste stability of B2 starch was the worst, while the cold paste and hot paste stability of B4 were at an intermediate level. 【】Appropriate sowing date could provide sufficient light and temperature conditions to provide a better environment for the growth of proso millet. Early sowing date significantly increased the 1 000-grain weight of proso millet kernels, the grain was fuller, and the average grain size of grain starch increased, with higher amylose content and nutritional value, which was more suitable for processing hot foods. The sowing date didn’t affect the crystal type of starch, but affected the intensity of the X-ray diffraction peak, the gelatinization characteristics and other indicators of the starch.

sowing date;L.; starch; gelatinization characteristics; crystal structure

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.22.019

2019-06-14；

2019-09-12

國家谷子高粱產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-13.5-06-A26）、國家“十二五”科技支撐計劃（2014BAD07B03）、國家自然科學(xué)基金（31371529）、陜西省2017年省級現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)項目（20171010000004）、陜西省小雜糧產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（NYKJ-2018-YL19）

羅艷，E-mail：18220813910@163.com。通信作者馮佰利，E-mail：fengbaili@nwsuaf.edu.cn

（責(zé)任編輯 李莉）