抗旱型與豐產(chǎn)型小麥品種對(duì)干旱高溫脅迫的響應(yīng).pdf

1、小麥對(duì)非生物逆境適應(yīng)性研究已經(jīng)獲得了很大的進(jìn)展，積累了大量資料。但以前的資料大多都是在實(shí)驗(yàn)室控制條件下進(jìn)行的單一逆境適應(yīng)性研究，一些資料沒(méi)有很好地反映發(fā)生在田間的實(shí)際情況。田間逆境條件較室內(nèi)復(fù)雜，往往多種逆境脅迫同時(shí)發(fā)生。如春季小麥孕穗期往往低溫與干旱并存，夏初季節(jié)開(kāi)花灌漿期高溫與干旱并存。并且，多種逆境共脅迫對(duì)植物的生存往往是致命的。此外，過(guò)去的試驗(yàn)材料多是以多年前生產(chǎn)上曾經(jīng)種植的傳統(tǒng)小麥品種，這些材料的遺傳、生理特性與目前生產(chǎn)上推廣

2、種植的品種存在較大的差異。因此，研究結(jié)果不能夠很好的反應(yīng)目前生產(chǎn)上種植小麥品種的特性。山農(nóng)16是本實(shí)驗(yàn)室培育的抗旱小麥新品種，2007年審定（審定編號(hào)：魯農(nóng)審2007047號(hào)），在干旱環(huán)境有較好的適應(yīng)性；濰麥8號(hào)是目前山東省的高肥水對(duì)照小麥品種。本研究以抗旱型品種山農(nóng)16和豐產(chǎn)型小麥品種濰麥8號(hào)為材料，研究不同類型小麥品種對(duì)干旱、高溫單一脅迫及其共脅迫的生理響應(yīng)，分析不同品種的抗逆機(jī)制。實(shí)驗(yàn)采用室內(nèi)和田間試驗(yàn)相結(jié)合的方法。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)干旱

3、、高溫脅迫和干旱高溫共脅迫三個(gè)處理；大田試驗(yàn)設(shè)干旱和正常澆水處理，并利用自然條件下小麥生育后期的高溫強(qiáng)光造成脅迫條件。檢測(cè)了不同脅迫條件下，小麥葉片光合氣體交換參數(shù)、水分狀況和膜脂過(guò)氧化水平的變化。主要結(jié)果如下：
　　 常規(guī)盆栽培養(yǎng)小麥幼苗至第三片葉子完全展開(kāi)；然后進(jìn)行干旱、高溫及高溫干旱共脅迫處理。干旱脅迫用20％的PEG-6000誘導(dǎo)模擬；42℃/35℃（晝/夜）的光照培養(yǎng)箱中高溫處理24小時(shí)；用20％的PEG和42℃/35

4、℃（晝/夜）的光照培養(yǎng)箱同時(shí)對(duì)兩個(gè)品種進(jìn)行高溫干旱共脅迫處理24小時(shí)；對(duì)照維持原來(lái)的培養(yǎng)條件。處理后檢測(cè)形態(tài)及生理指標(biāo)。結(jié)果如下：
　　 兩個(gè)小麥品種的幼苗經(jīng)過(guò)三種逆境脅迫后表現(xiàn)出不同的反應(yīng)，共脅迫下小麥的生長(zhǎng)狀態(tài)明顯差于單一脅迫下的小麥。在同樣的逆境脅迫下，山農(nóng)16相對(duì)于濰麥8號(hào)能夠保持較好的生長(zhǎng)狀態(tài)，表現(xiàn)出比濰麥8號(hào)更強(qiáng)的逆境適應(yīng)性。
　　 干旱、高溫及共脅迫下，小麥葉綠素含量、光合能力（Pn）顯著降低，但山農(nóng)16的

5、變化程度顯著小于濰麥8號(hào)。
　　 干旱及共脅迫造成小麥葉片相對(duì)含水量降低，但是高溫單一脅迫對(duì)葉片水分含量的影響不明顯。干旱及共脅迫下，山農(nóng)16能維持較好的水分狀況，葉片積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如脯氨酸和可溶性糖積累多于濰麥8號(hào)。在同樣脅迫條件下，山農(nóng)16號(hào)葉片維持較低的滲透勢(shì)，滲透調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。
　　 各種脅迫下山農(nóng)16和濰麥8號(hào)都出現(xiàn)了膜質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）含量增加，活性氧的生成速率明顯升高。但是山農(nóng)16受氧化破壞的程

6、度輕于濰麥8號(hào)，說(shuō)明山農(nóng)16具有較強(qiáng)的抗氧化能力。脅迫下山農(nóng)16抗氧化能力高可能與抗氧化酶（SOD、CAT、POD、APX）的活性相對(duì)較高，能夠及時(shí)清除自身產(chǎn)生的活性氧，減輕細(xì)胞受到氧化破壞有關(guān)。
　　 干旱、高溫及共脅迫均降低了質(zhì)膜上H+-ATP酶活性，但是同樣脅迫下，山農(nóng)16號(hào)的H+-ATP酶活性相對(duì)維持較高。
　　 干旱、高溫及共脅迫均誘導(dǎo)小麥內(nèi)源ABA的合成。特別是干旱高溫共脅迫下誘導(dǎo)合成的ABA明顯增加，且山農(nóng)

7、16的ABA含量高于濰麥8號(hào)。
　　 將濰麥8號(hào)和山農(nóng)16播種在2×2m大田小區(qū)內(nèi)，設(shè)置對(duì)照（正常供水）和干旱（控制澆水）兩個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)。田間兩個(gè)品種隨機(jī)種植，每個(gè)小區(qū)種植8行。在抽穗前后選擇不同時(shí)間檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果如下：
　　 經(jīng)過(guò)干旱脅迫后，兩個(gè)小麥品種生育后期旗葉光合作用參數(shù)表現(xiàn)出不同的反應(yīng)。干旱脅迫下山農(nóng)16旗葉出現(xiàn)卷曲，而濰麥8號(hào)沒(méi)有明顯的卷曲發(fā)生。但濰麥8號(hào)的葉片變黃，出現(xiàn)色素破壞的癥狀。

8、>　　 隨干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，兩個(gè)小麥品種的光合速率及PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）明顯降低，但是山農(nóng)16降低的程度較小。
　　 干旱引起小麥水分缺失，而山農(nóng)16葉片在逆境脅迫下，植株細(xì)胞內(nèi)積累較多的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，維持較高相對(duì)含水量。這與幼苗期的結(jié)果一致。
　　 干旱脅迫下小麥葉片的膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)物丙二醛（MDA）和羰基化蛋白質(zhì)含量均增多。在干旱脅迫初期，小麥幾種抗氧化酶活性顯著升高，隨

9、著脅迫程度的加劇，活性開(kāi)始下降。在此過(guò)程中，山農(nóng)16的抗氧化酶活性始終高于濰麥8號(hào)，氧化破壞程度輕于濰麥8號(hào)。
　　 干旱脅迫導(dǎo)致兩個(gè)小麥品種的產(chǎn)量均降低。而山農(nóng)16具有較強(qiáng)的分蘗能力，且在干旱脅迫下千粒重降低較小，從而維持維持較高的產(chǎn)量。
　　 綜上所述，抗旱型小麥品種山農(nóng)16在干旱脅迫下具有較高的凈光合速率，這是其在逆境條件下獲得較高產(chǎn)量的主要原因。分析逆境條件下山農(nóng)16具有較高光合速率的生理機(jī)制，可能有以下幾方面：

10、（1）山農(nóng)16能夠快速感知脅迫信號(hào)，體內(nèi)合成信號(hào)物質(zhì)ABA，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和調(diào)動(dòng)抗逆基因的表達(dá)，抵御不適的環(huán)境脅迫。（2）山農(nóng)16在逆境脅迫中能合成大量的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如可溶性糖、脯氨酸等，調(diào)節(jié)自身的滲透勢(shì)，從而維持水分狀況良好，保證正常的代謝進(jìn)行。（3）山農(nóng)16具有較強(qiáng)的抗氧化酶系統(tǒng)，能及時(shí)清除活性氧，減輕活性氧物質(zhì)對(duì)膜脂及蛋白質(zhì)的氧化破壞。（4）在逆境脅迫下，山農(nóng)16能夠較好的維持某些關(guān)鍵酶，如H+-ATP沒(méi)酶活性，以保證細(xì)胞能夠