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《中国农业科学院》 2017年
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冬小麦籽粒稳定同位素指纹特征及其影响因素研究

刘宏艳  
【摘要】:稳定同位素溯源指纹分析技术是用于农产品产地溯源的有效方法之一。稳定同位素指纹信息不仅受到地域因素的影响,还可能受到基因型、年际及相互作用的影响。小麦制粉产品及不同组分中稳定同位素在地域、基因型及交互之间的变化是否与全麦粉保持一致,尚不明确。这些问题都会影响农产品产地溯源结果的可靠性。本研究以河南省辉县、陕西省杨凌区、河北省赵县为试验点,开展不同地域连续5年10个基因型的田间试验,采集产地土壤、灌溉水、降水及收获期小麦籽粒,同时对小麦籽粒样品加工制粉,提取不同化学组分,获得制粉产品(麸皮、次粉、面粉)及不同组分(粗脂肪、脱脂面粉、面筋蛋白、淀粉、粗纤维)。利用元素分析-稳定同位素质谱仪(EA-IRMS)和热电离质谱仪(TIMS)分别测定样品中的稳定同位素组成(δ~(13)C、δ~(15)N、δ~2H)和~(87)Sr/~(86)Sr比值。结合化学计量学方法,分析小麦籽粒δ~(13)C、δ~(15)N、δ~2H、~(87)Sr/~(86)Sr在地域、基因型、年际间的差异,解析地域、基因型、年际及互作对小麦籽粒δ~(13)C、δ~(15)N、δ~2H、~(87)Sr/~(86)Sr变异的影响及方差贡献率;分析小麦δ~2H、~(87)Sr/~(86)Sr同位素与不同生育期、不同剖面土壤水δ~2H以及不同剖面土壤总锶及有效态锶中的~(87)Sr/~(86)Sr之间的关系,并探讨降水、地下水、土壤中δ~2H、~(87)Sr/~(86)Sr同位素与小麦δ~2H、~(87)Sr/~(86)Sr同位素的影响;研究小麦制粉产品及不同组分中δ~(13)C、δ~(15)N、δ~2H组成特征以及与全麦粉的关系,确证地域、基因型及互作对小麦制粉产品及不同组分中δ~(13)C、δ~(15)N、δ~2H的影响及方差贡献率;比较小麦籽粒与小麦组分稳定同位素对小麦产地的鉴别效果,筛选出用于鉴别小麦产地的有效指标。主要结论如下:(1)小麦籽粒δ~(13)C受地域、基因型、年际及互作影响显著,地域对其变异贡献最大,δ~(13)C可用于小麦籽粒、制粉产品、面筋蛋白、淀粉和粗纤维的产地溯源。(2)小麦籽粒δ~(15)N受地域、基因型、年际及互作影响显著,地域对其变异贡献最大,且δ~(15)N在小麦籽粒与不同组分间无显著差异,可用于小麦籽粒、制粉产品和面筋蛋白的产地溯源。(3)小麦籽粒δ~2H受地域、基因型、年际及地域×年际的显著影响,地域对其变异贡献最大,δ~2H可用于小麦籽粒、制粉产品和面筋蛋白的产地溯源。(4)小麦籽粒~(87)Sr/~(86)Sr受地域、年际的显著影响,地域对其变异贡献最大,~(87)Sr/~(86)Sr可用于小麦籽粒的产地溯源。(5)小麦籽粒δ~2H主要来自降水和土壤水,受地下水影响较小;小麦籽粒~(87)Sr/~(86)Sr主要来土壤和地下水,受降水影响较小。(6)轻质同位素(δ~(13)C、δ~(15)N和δ~2H)与~(87)Sr/~(86)Sr二者的结合可提高小麦产地的判别效果,δ~(15)N_(全麦粉)、δ~2H_(全麦粉)、δ~(13)C_(面筋蛋白)、δ~(13)C_(面粉)、δ~(13)C_(全麦粉)和δ~(13)C_(麸皮)是鉴别小麦产地的较好指标。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS210.7

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