哈茨木霉LTR-2对冬小麦籽粒的影响

李玲，刘宝军，杨凯，陈凯，王贻莲，李纪顺

(齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院生态研究所 山东省应用微生物重点实验室，山东 济南 250013)

随着社会经济发展以及人类生活水平的提高，人们对食品质量要求也相应提高。小麦是我国重要的粮食作物之一，约占粮食生产面积的22%，在保证国家粮食安全中占有举足轻重的地位。因此，提高小麦品质既能提高粮食安全性，也能满足人们对食物营养的需要[1-2]。

20世纪以来，微生物菌剂被大量应用于农业生产，这不仅符合可持续生态农业的发展要求，也同时满足人们对绿色食品的要求。而木霉菌剂作为一种重要的生防菌剂，至少对18属29种病原真菌表现出拮抗性[3-4]。大量研究表明，木霉菌不仅能够防治多种植物土壤病害的发生，还能促进植物生长发育，提高产量[5-8]。然而目前对木霉菌的研究多集中在植物促生长和防病方面，很少涉及其对小麦品质的影响。

前期本实验室分离的哈茨木霉LTR-2是一株植病生防菌[9-11]，木霉菌拌种处理后，能够降低土壤中链格孢属、赤霉属等病害比例[12]；当施用LTR-2菌剂处理小麦后，小麦亩增产4.83%[13]。由此可见LTR-2既能防病又能促生，因此本研究在此基础上进一步研究LTR-2对小麦籽粒品质的影响，利用不同浓度的木霉菌剂LTR-2在小麦孕穗期喷施冬小麦，旨在探明小麦孕穗期喷施木霉菌剂对小麦蛋白质、氨基酸和湿面筋的影响，为提高小麦营养品质和加工价值提供科学依据，同时进一步完善生防木霉菌LTR-2的功能。

1 材料与方法

1.1 试验材料

济麦44，庄稼医院-农药种子站购买；哈茨木霉T.harizanum菌剂LTR-2，每克含2×108个孢子，本实验室自行制备。

1.2 研究方法

1.2.1 试验地情况

试验区耕地含有机质10.3 g/kg、全氮0.97 g/kg 、全磷16.11 mg/kg 、速效磷15.78 mg/kg、速效钾50.49 mg/kg。除在小麦孕穗期进行不同浓度木霉菌剂喷雾处理外，其他管理措施与常规小麦田一致。

1.2.2 田间试验设计

试验地为山东省泰安市，试验田前茬作物为夏玉米。小区设计分为对照组(CK)和处理组，对照组喷施清水作为对照，处理组为L-6、L-7、L-8(兑水调整菌剂孢子浓度分别为106、107、108cfu/mL喷雾)，每个小区面积设置5 m×130 m的长方形区块，3次重复。

播种时间2019年10月12日。播种方法：使用小麦播种机进行播种，每个样方播种量为22 kg。

1.3 收获期调查

在6月中旬进行收获，采取五点取样法收集小麦穗，3次重复，精细脱粒风干并测定千粒重。测定小麦氨基酸、蛋白质以及湿面筋含量。为保证样品的均匀度和水解效果，将收获后的小麦种子进行粉碎，过80目筛子。17种氨基酸使用盐酸水解法，参照GB/T 18246—2000《饲料中氨基酸的测定》[14]，使用英国百康氨基酸分析仪Biochrom 30；色氨酸使用碱水解法，参照GB/T 15400—2018《饲料中色基酸的测定》[15]，使用紫外分光光度计722测定；蛋白质质量分数测定使用凯氏定氮法，参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[16]规定，仪器使用凯氏定氮仪SKD-1000；湿面筋质量分数测定参照GB/T 5506.1-2008《小麦和小麦粉 面筋含量 第1部分手洗法测定湿面筋》[17]进行。

2 结果与分析

2.1 不同浓度的木霉菌剂对小麦籽粒千粒重的影响

由表1可知，与对照相比，处理组小麦的平均千粒重分别为43.87、44.11、43.23 g，对比对照组小麦的平均千粒重分别提高2.67%、3.23%、1.17%。由此可见，在孕穗期使用不同浓度的木霉菌剂喷施小麦能够提高千粒重，从而提高小麦亩产量。

表1 喷施哈茨木霉菌LTR-2对小麦籽粒千粒重的影响

2.2 不同浓度的木霉菌剂对小麦氨基酸质量分数的影响

在表2中，我们可以看出，无论是对照组还是处理组，在18种氨基酸中，谷氨酸的质量分数最高，胱氨酸的质量分数最低。赖氨酸作为必需氨基酸中的第一限制氨基酸[14]，处理组与对照组相比均有所提高，分别提高26.32%、52.63%和47.37%。总体来看，与对照组相比，处理组的小麦籽粒中必需氨基酸分别增幅15.60%、34.40%和32.57%，非必须氨基酸总质量分数分别提高16.35%、39.81%和35.77%，18种氨基酸总量质量分数分别提高16.12%、38.21%和34.82%，由此可见，在孕穗期喷施木霉菌剂LTR-2能够提高小麦籽粒氨基酸质量分数。

表2 喷施木霉菌LTR-2对小麦籽粒中各氨基酸质量分数的影响

2.3 不同浓度的木霉菌剂对小麦蛋白质质量分数的影响

从表3中可以看出，处理组的小麦籽粒蛋白质质量分数平均值为13.9%、14.4%和14.3%，与对照组相比，处理组的小麦籽粒蛋白质质量分数分别提高了1.46%、5.11%和4.38%。其中按国家标准GB/T 17892—1999《优质小麦 强筋小麦》[18]、GB/T 17320—2013《小麦品种品质分类》[19]、GB/T 17893—1999《优质小麦 弱筋小麦》[20]中小麦品质标准，强、中、弱筋小麦蛋白质质量分数标准w(强筋)≥14%、w(中筋)≥13%、w(弱筋)<13%)分类，处理组中喷施木霉菌LTR-2孢子浓度为106cfu/mL 的小麦籽粒符合中筋小麦蛋白质量分数标准，几乎接近强筋小麦蛋白质量分数的标准；喷施木霉菌LTR-2孢子浓度为107cfu/mL、108cfu/mL 的小麦籽粒符合强筋小麦蛋白质质量分数标准。由此可见，在孕穗期喷施木霉菌剂LTR-2能够提高小麦蛋白质质量分数，从而改善小麦籽粒的营养品质和加工品质。

表3 喷施木霉菌LTR-2对小麦籽粒蛋白质的影响

2.3 不同浓度的木霉菌剂对小麦湿面筋质量分数的影响

由表4可以看出，与对照组相比，处理组中收割后的小麦籽粒湿面筋质量分数增高，喷施木霉菌LTR-2孢子浓度为106cfu/mL的小麦籽粒湿面筋质量分数提高了1.03%，喷施木霉菌LTR-2孢子浓度为107cfu/mL后收获小麦籽粒湿面筋质量分数提高了2.58%，喷施木霉菌LTR-2孢子浓度为108cfu/mL后收获小麦籽粒湿面筋质量分数提高了1.29%。

表4 喷施木霉菌LTR-2对小麦籽粒湿面筋的影响

3 讨论

小麦是我国的主要粮食作物之一，随着生活水平的提高，人们对优质小麦面制食品的需求量逐渐增长，在现有水平上提高蛋白质和氨基酸质量分数，对改善人们营养状况和体质起着重要作用，因此采取不同措施提高小麦品质成为农业科学家和食品加工者的研究热点之一。

小麦的营养品质主要取决于蛋白质含量和氨基酸组成[21]。前期研究中，对哈茨木霉LTR-2的研究主要集中在防病和促生方面，本试验中利用LTR-2喷施孕穗期的小麦，发现其不仅能够提高小麦千粒重，还能提高收获小麦籽粒中氨基酸、蛋白质质量分数。其中谷氨酸、脯氨酸和亮氨酸质量分数较高，胱氨酸质量分数较低，这与国内外研究结果一致[22-23]。可以看出，无论是低浓度喷施(106cfu/mL孢子浓度)还是高浓度喷施(108cfu/mL)小麦孕穗均能够提高小麦蛋白质和氨基酸质量分数。刘慧等[23]报道,同一浓度处理下蛋白质和氨基酸质量分数呈正相关[20]。而从表1～3中可以看出，同一浓度处理下，千粒重和蛋白质、氨基酸质量分数之间存在正相关性，这从侧面说明经LTR-2处理后不仅能够提高小麦产量，还能提高小麦籽粒品质。

小麦加工品质的物质基础是湿面筋质量分数[24]，小麦制作成面粉后，加水洗涤所剩下的具有弹性和延展性的网络状胶体就是面筋，其主要成分为麦谷蛋白和醇溶蛋白，从本研究可以看出，在喷施不同浓度木霉菌剂后，小麦籽粒的湿面筋质量分数不同。喷施木霉菌LTR-2孢子浓度为107cfu/mL后，小麦籽粒中所含湿面筋质量分数最高，这说明在孕穗期喷施木霉菌剂能够提高小麦的湿面筋质量分数，从而提高小麦的产品加工品质。同时，根据表3和表4可以看出，蛋白质质量分数与湿面筋质量分数存在正相关性，这一结论与前人研究基本一致[25-26]。

综上所述，哈茨木霉菌LTR-2不仅能够提高小麦籽粒千粒重，对植物具有促生作用，还能改变小麦籽粒自身的营养物质和加工品质，因此本研究为提高小麦籽粒品质提供了一种方法依据，同时本研究进一步完善了哈茨木霉LTR-2的功能，为其实践应用提供了理论基础。