Grain position in spike of wheat (Triticum aestivum L.) affects glutenin macropolymer particles distribution

Spanish; Castilian. El macropolímero de glutenina (GMP), un componente importante del trigo (Triticum aestivum L.), se compone de sublimidades de glutenina con peso molecular alto (HMW-GS) y bajo (LMW-GS). En el trigo, la composición de subunidades y características de GMP son factores importantes que afectan la calidad del procesamiento. El objetivo de este estudio fue caracterizar los efectos del estado hídrico del suelo, los cultivares y la posición del grano en la espiga de trigo sobre la distribución de las partículas GMP. Los cultivares de trigo Jinan 17, Yannong 24 y Lumai 21, con diferente calidad en el uso final, fueron utilizados en la temporada de crecimiento 2009-2011 y se aplicaron dos regímenes hídricos (riego y temporal): dos riegos (750 m³ ha-1 cada uno en la etapa de elongación del tallo y formación de la espiga) para los de riego, y ninguno para los de temporal. El diseño experimental fue bloques completos al azar con tres repeticiones y los datos se analizaron con ANDEVA y la prueba de Tukey (p ≤ 0.05), para comparar de las medias de los tratamientos, usando SPSS. Todas las determinaciones se repitieron tres veces. La dimensión de la parcela fue de 3 mx3 m. En la madurez, las espigas floreciendo en la misma fecha se muestrearon y separaron como granos basales y distales según la posición en las espiguillas. La distribución de las partículas GMP y el contenido de HMW-GS fueron afectados (p ≤ 0.05) por el agua del suelo, el genotipo y la posición del grano. Los granos basales en las espiguillas de la parte media tenían más (p ≤ 0.05) HMW-GS y GMP que los distales en madurez. El volumen y porcentaje del área superficial de las partículas GMP >100 µm en granos basales fueron mayores (p ≤ 0.05) que en los distales, pero los de partículas de <12 µm en los granos basales eran menores que en los distales. En comparación con el riego, el porcentaje de volumen y área superficial de partículas GMP > 100 µm en los granos basales y distales aumentaron significativamente (p<0.05), y los contenidos de HMW-GS y GMP también aumentaron en condiciones de temporal. Como resultado, los granos basales y distales tienen características diferentes de calidad y aplicación. Una estrategia de mejora genética prometedora sería mejorar el rendimiento del grano y su calidad aumentando el peso medio del grano en lugar del número de granos dentro de una espiguilla. En la producción de trigo, el manejo del factor agua fue el más importante para regular el rendimiento y la calidad.

English. Glutenin macfopolymef (GMP), an important component of wheat (Triticum aestivum L.), consists of high weight (HMW-GS) and low-molecular-weight (LMW-GS) gutenin subunits. In wheat, the subunit composition and GMP characteristics are important factors affecting processing quality. The objective of this study was to characterize the effects of soil water status, cultivar and grain position in wheat spike, on GMP particles distribution. Wheat cultivars Jinan 17, Yannong 24 and Lumai 21 with different end-use quality were used in 2009-2011 growing season, and two water regimes (irrigated and rainfed): two irrigations (750 m³ ha-1 each at jointing and booting stage) for irrigated, and none for rainfed. The experimental design was a complete randomized block with three replicates; data were analyzed whith ANOVA and Tukey test (p ≤ 0.05) for treatment means, using SPSS. All determinations were replicated three times. Plot dimension was 3 mx3 m. At maturity, the heads flowering on the same date were sampled and detached as basal and distal grains according to the position on spikelets. GMP particles distribution and HMW-GS content were affected (p ≤ 0.05) by soil water, genotype and grain position. Basal grains on middle spikelets showed higher (p ≤ 0.05) HMW-GS and GMP content than those in distal grains at maturity. The volume and surface area percentage of >100 µm GMP particles in basal grains were higher (p ≤ 0.05) than that in distal grains, but those of <12 µm particles in basal grains were lower than that in distal grains. Compared with irrigation, percent volume and surface area of >100 µm GMP particles in basal and distal grains were significantly increased (p ≤ 0.05), and content of HMW-GS and GMP were also increased in rainfed condition. As a result, basal and distal grains have different quality characteristics and application. A promising breeding strategy would be to improve grain yield and quality by increasing average grain weight rather than grain number within a spikelet. When managing for wheat production, the water factor was the most important manipulation to regulate the yield and quality.