氮硫配施调控小麦籽粒蛋白组成及谷蛋白聚合度提升面包制作品质的机制研究

本研究针对非缺硫土壤条件下施硫对面包小麦加工品质的影响机制这一科学问题，通过设置3个氮水平(100/200/300 kg N ha-1)和2个硫水平(0/67.5 kg S ha-1)的田间试验，系统研究了氮硫互作对小麦籽粒N/S比、谷蛋白/醇溶蛋白比(Glu/Gli)、谷蛋白聚合度及品质性状的调控效应。研究发现当籽粒N/S比≥16:1时施硫可显著改善面包制作品质，为优质小麦栽培的精准施肥提供了理论依据。

　　

在追求优质小麦生产的道路上，一个长期困扰农学家的问题逐渐浮现：当土壤并不缺硫时，施用硫肥究竟能否提升面包小麦的加工品质？这个看似简单的问题背后，涉及复杂的氮硫代谢互作机制。传统观点认为硫肥仅在缺硫土壤中发挥作用，但随着人们对小麦加工品质要求的不断提高，科学家开始关注非缺硫条件下硫肥与氮肥的协同效应——这可能是解锁优质小麦生产的新钥匙。

中国农业科学院作物科学研究所的研究团队选择高优5766和周原9369两个面包小麦品种，通过设置3个氮水平(100/200/300 kg N ha^-1)和2个硫水平(0/67.5 kg S ha^-1)的田间试验，系统研究了氮硫配施对小麦品质形成的影响机制。研究结果发表在《Journal of Integrative Agriculture》上，揭示了氮硫互作通过调控特定含硫蛋白与贫硫蛋白的相对丰度来影响面包制作品质的重要规律。

研究人员采用近红外光谱分析测定籽粒蛋白含量，通过SE-HPLC(尺寸排阻高效液相色谱)分析谷蛋白聚合度，采用SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳)分离谷蛋白亚基，并利用粉质仪和拉伸仪测定面团流变特性。通过建立不同氮硫处理下的品质参数数据库，系统解析了氮硫互作对小麦加工品质的影响机制。

"籽粒N/S比与蛋白组成的关系"部分显示，在不施硫条件下，100 kg N ha^-1处理的籽粒N/S比低于12.2:1，而300 kg N ha^-1处理则超过15.9:1。这一梯度变化为研究氮硫平衡对蛋白组成的调控提供了理想模型。"谷蛋白聚合度变化特征"部分发现，施硫对谷蛋白聚合度的影响呈现氮水平依赖性：在100 kg N ha^-1时施硫降低聚合度，而在300 kg N ha^-1时则显著提高聚合度。"面团流变学响应"部分表明，200 kg N ha^-1配施硫肥虽能增强面团强度，但会降低延展性；只有当氮量达到300 kg N ha^-1且N/S比>15.9:1时，施硫才能同步改善面团强度和延展性。

研究最终建立了籽粒N/S比与面包品质的定量关系模型：当N/S比<12.2:1时施硫会降低品质；N/S比在13.7:1-15.9:1区间时施硫可维持品质；只有当N/S比≥16:1时施硫才能显著提升面包制作品质。这一发现突破了传统"缺硫才补硫"的施肥理念，提出了基于籽粒N/S比的精准施肥新策略。研究还揭示了氮硫互作通过调控谷蛋白/醇溶蛋白比(Glu/Gli)和谷蛋白聚合度来影响品质的分子机制，为优质小麦品种选育和栽培技术优化提供了重要理论依据。该成果对实现小麦生产的优质高效具有重要指导价值，特别是在高氮栽培条件下，合理配施硫肥可能成为提升国产小麦市场竞争力的关键技术突破点。