抗旱型與豐產(chǎn)型小麥品種對干旱高溫脅迫的響應(yīng).pdf

1、小麥對非生物逆境適應(yīng)性研究已經(jīng)獲得了很大的進展，積累了大量資料。但以前的資料大多都是在實驗室控制條件下進行的單一逆境適應(yīng)性研究，一些資料沒有很好地反映發(fā)生在田間的實際情況。田間逆境條件較室內(nèi)復雜，往往多種逆境脅迫同時發(fā)生。如春季小麥孕穗期往往低溫與干旱并存，夏初季節(jié)開花灌漿期高溫與干旱并存。并且，多種逆境共脅迫對植物的生存往往是致命的。此外，過去的試驗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是本實驗室培育的抗旱小麥新品種，2007年審定（審定編號：魯農(nóng)審2007047號），在干旱環(huán)境有較好的適應(yīng)性；濰麥8號是目前山東省的高肥水對照小麥品種。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號為材料，研究不同類型小麥品種對干旱、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制。實驗采用室內(nèi)和田間試驗相結(jié)合的方法。室內(nèi)實驗設(shè)干旱

3、、高溫脅迫和干旱高溫共脅迫三個處理；大田試驗設(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光造成脅迫條件。檢測了不同脅迫條件下，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；然后進行干旱、高溫及高溫干旱共脅迫處理。干旱脅迫用20％的PEG-6000誘導模擬；42℃/35℃（晝/夜）的光照培養(yǎng)箱中高溫處理24小時；用20％的PEG和42℃/35

4、℃（晝/夜）的光照培養(yǎng)箱同時對兩個品種進行高溫干旱共脅迫處理24小時；對照維持原來的培養(yǎng)條件。處理后檢測形態(tài)及生理指標。結(jié)果如下：
　　 兩個小麥品種的幼苗經(jīng)過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相對于濰麥8號能夠保持較好的生長狀態(tài)，表現(xiàn)出比濰麥8號更強的逆境適應(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。
　　 干旱及共脅迫造成小麥葉片相對含水量降低，但是高溫單一脅迫對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。在同樣脅迫條件下，山農(nóng)16號葉片維持較低的滲透勢，滲透調(diào)節(jié)能力強。
　　 各種脅迫下山農(nóng)16和濰麥8號都出現(xiàn)了膜質(zhì)過氧化產(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，說明山農(nóng)16具有較強的抗氧化能力。脅迫下山農(nóng)16抗氧化能力高可能與抗氧化酶（SOD、CAT、POD、APX）的活性相對較高，能夠及時清除自身產(chǎn)生的活性氧，減輕細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號的H+-ATP酶活性相對維持較高。
　　 干旱、高溫及共脅迫均誘導小麥內(nèi)源ABA的合成。特別是干旱高溫共脅迫下誘導合成的ABA明顯增加，且山農(nóng)

7、16的ABA含量高于濰麥8號。
　　 將濰麥8號和山農(nóng)16播種在2×2m大田小區(qū)內(nèi)，設(shè)置對照（正常供水）和干旱（控制澆水）兩個處理，每個處理4次重復。田間兩個品種隨機種植，每個小區(qū)種植8行。在抽穗前后選擇不同時間檢測相關(guān)指標，結(jié)果如下：
　　 經(jīng)過干旱脅迫后，兩個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號沒有明顯的卷曲發(fā)生。但濰麥8號的葉片變黃，出現(xiàn)色素破壞的癥狀。

8、>　　 隨干旱脅迫時間的延長，兩個小麥品種的光合速率及PSⅡ最大光化學效率（Fv/Fm）和實際光化學效率（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，植株細胞內(nèi)積累較多的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，維持較高相對含水量。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，活性開始下降。在此過程中，山農(nóng)16的抗氧化酶活性始終高于濰麥8號，氧化破壞程度輕于濰麥8號。
　　 干旱脅迫導致兩個小麥品種的產(chǎn)量均降低。而山農(nóng)16具有較強的分蘗能力，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，體內(nèi)合成信號物質(zhì)ABA，通過信號轉(zhuǎn)導途徑和調(diào)動抗逆基因的表達，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，從而維持水分狀況良好，保證正常的代謝進行。（3）山農(nóng)16具有較強的抗氧化酶系統(tǒng)，能及時清除活性氧，減輕活性氧物質(zhì)對膜脂及蛋白質(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沒酶活性，以保證細胞能夠