花后高溫和水分逆境對(duì)小麥籽粒品質(zhì)形成的生理影響.pdf

1、溫度和水分是影響小麥籽粒品質(zhì)形成的重要生態(tài)因子。明確花后高溫和水分逆境對(duì)小麥籽粒品質(zhì)形成的生理影響對(duì)于深化小麥品質(zhì)生理生態(tài)和指導(dǎo)專用小麥抗逆栽培具有重要的理論和實(shí)踐意義。本研究以蛋白質(zhì)含量差異顯著的小麥品種揚(yáng)麥9、徐州26和豫麥34為材料，利用人工氣候室設(shè)置不同溫度水平和不同晝夜溫差處理，以及在高溫(32℃/24℃)和適溫(24℃/16℃)條件下分別設(shè)置不同水分處理(對(duì)照、干旱、漬水)，綜合研究了不同溫度和溫差條件下以及溫度與水分互作條

2、件下，不同類型小麥籽粒品質(zhì)形成、光合特性、物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)和相關(guān)酶活性的變化規(guī)律，明確了花后高溫與水分逆境對(duì)小麥籽粒品質(zhì)形成的生理調(diào)控作用，為深化和拓展小麥品質(zhì)生理生態(tài)，指導(dǎo)專用小麥調(diào)優(yōu)栽培提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)途徑。 獲得的主要研究結(jié)果如下： 1.高溫顯著提高了小麥籽粒蛋白質(zhì)含量及清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量，但降低了谷蛋白含量，導(dǎo)致麥谷蛋白/醇溶蛋白比值降低。高溫顯著降低了籽?？偟矸酆椭ф湹矸酆考爸?直比。籽粒蛋白質(zhì)和淀粉及

3、其組分形成所需的適宜晝夜溫差隨小麥品質(zhì)類型而異，但溫度水平對(duì)籽粒蛋白質(zhì)和淀粉的影響較溫差大。在高溫和水分逆境下，溫度對(duì)籽粒蛋白質(zhì)和淀粉含量的影響較水分逆境大，且存在顯著的互作效應(yīng)。小麥籽粒蛋白質(zhì)含量均表現(xiàn)為干旱>對(duì)照>漬水，以高溫干旱最高，適溫漬水最低；淀粉含量為對(duì)照>干旱>漬水，以適溫對(duì)照最高，而高溫漬水最低。高溫和水分逆境顯著提高了籽粒醇溶蛋白含量而降低了谷蛋白含量及支鏈淀粉含量，使蛋白質(zhì)谷/醇比和淀粉支/直比降低，以高溫漬水對(duì)籽粒

4、蛋白質(zhì)和淀粉組分的影響最為顯著。不同品種之間，高蛋白小麥籽粒蛋白質(zhì)和組分的形成受高溫和水分逆境的影響更大，而低蛋白品種籽粒淀粉形成顯著受溫度和水分逆境的調(diào)節(jié)。高溫和水分逆境對(duì)面筋特性和沉降值的影響因品種的不同而有所差異。 2.高溫提高了營(yíng)養(yǎng)器官游離氨基酸含量，但降低了可溶性總糖含量，從而降低了糖/氮比。高溫降低了營(yíng)養(yǎng)器官花前貯藏同化物和氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率，花后同化物和氮素輸入籽粒量。氨基酸含量隨溫差的變化因品種和溫度水平不同。

5、高溫下溫差對(duì)各器官可溶性總糖含量及糖/氮比影響較??；適溫下溫差大的處理各器官可溶性總糖含量較高，從而糖/氮比提高。干旱提高了營(yíng)養(yǎng)器官氨基酸含量，但明顯降低了營(yíng)養(yǎng)器官和籽粒中可溶性總糖含量和糖/氮比。漬水降低了各器官游離氨基酸含量和可溶性總糖含量，但對(duì)糖/氮比的影響因品種和器官而不同。小麥營(yíng)養(yǎng)器官花前貯藏干物質(zhì)和氮素運(yùn)轉(zhuǎn)量和運(yùn)轉(zhuǎn)率在適溫下表現(xiàn)為干旱>對(duì)照>漬水，高溫下則表現(xiàn)為對(duì)照>干旱>漬水。適溫下花后同化物積累量表現(xiàn)為對(duì)照>漬水>干旱，

6、高溫下則表現(xiàn)為對(duì)照>干旱>漬水?；ê蟮胤e累量在適溫和高溫下均表現(xiàn)為對(duì)照>漬水>干旱?；ㄇ百A藏氮素再運(yùn)轉(zhuǎn)量和花后氮素同化量與籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。而花前貯藏干物質(zhì)再運(yùn)轉(zhuǎn)量和花后物質(zhì)同化量與籽粒重和籽粒淀粉含量均達(dá)顯著相關(guān)和極顯著相關(guān)。 3.水分適宜條件下，高溫提高了灌漿初期揚(yáng)麥9籽粒蔗糖合成酶(SS)和束縛態(tài)淀粉合成酶(GBSS)的活性，但明顯降低了灌漿后期SS、GBSS和可溶性淀粉合成酶(SSS)活性。而豫麥34三種酶活

7、性在高溫下均呈下降趨勢(shì)。灌漿初期高溫處理顯著降低了徐州26籽粒SSS活性，說(shuō)明高溫抑制不同類型小麥籽粒淀粉合成的酶學(xué)機(jī)制不同。此外，在不同晝夜溫差處理(8℃和12℃)間，灌漿中后期，高溫下SS活性隨溫差增大而升高，SSS和GBSS則以溫差小的處理較高；適溫下SS、GBSS和SSS 3種淀粉合成關(guān)鍵酶活性均以溫差大的處理為高。干旱和漬水處理均明顯降低了淀粉合成相關(guān)酶活性。高溫、干旱和漬水均明顯降低了旗葉谷胺酰氨合成酶(GS)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(

8、GPT)活性。與對(duì)照相比，高溫提高了花后14天徐州26旗葉GS活性，但降低了兩品種籽粒GPT活性和揚(yáng)麥9旗葉GS活性。GS和GPT活性隨溫差的變化在不同品種間表現(xiàn)不同。不同溫度條件下，干旱和漬水對(duì)蛋白質(zhì)合成關(guān)鍵酶活性的影響因溫度和品種的不同而異。相關(guān)分析結(jié)果表明，高溫和水分逆境下SS、SSS和GBSS活性與籽粒淀粉合成關(guān)系密切，旗葉GS和籽粒GPT活性與蛋白質(zhì)產(chǎn)量呈正相關(guān)，而與籽粒蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。 4.高溫、干旱和漬水明

9、顯降低了旗葉光合速率和SPAD值。高溫下，干旱和漬水對(duì)光合作用的影響加重。高溫、干旱和漬水條件下，旗葉MDA含量增加，而可溶性蛋白含量降低。水分適宜條件下，與適溫處理相比，高溫下旗葉SOD活性先上升后迅速下降。而高溫干旱和高溫漬水條件下，SOD活性呈一直下降的趨勢(shì)。表明隨高溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)，葉片膜脂過(guò)氧化程度加劇，細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性增大，葉片衰老加速，而干旱和漬水對(duì)葉片造成了不可逆的傷害。高溫下，干旱和漬水對(duì)植株衰老的影響有加重的趨勢(shì)。不

10、同溫差處理間比較，高溫下溫差升高旗葉所受傷害加重，衰老加速。適溫時(shí)，溫差加大有利于延緩植株衰老。 綜上所述，花后高溫和水分逆境明顯降低了小麥旗葉光合速率，減少了光合產(chǎn)物的積累，從而明顯降低了花后同化物輸入籽粒量；而高溫和漬水處理則明顯降低了花前貯藏氮素再運(yùn)轉(zhuǎn)量和花后氮素輸入籽粒量，從而導(dǎo)致不同溫度和水分處理下籽粒蛋白質(zhì)、淀粉產(chǎn)量和含量的差異。調(diào)控籽粒中淀粉合成的旗葉中SPS及籽粒中SS、SSS和GBSS，調(diào)控蛋白質(zhì)合成的旗葉中的