不同类型小麦品种孕穗期低温生理反应及其抗寒性分析

为明确冬小麦抗低温倒春寒的生理机制,以多穗型小麦品种济麦22、邯6172和大穗型小麦品种临麦4号、潍麦8号为材料,研究了孕穗期低温(1℃、-2℃)对小麦叶片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,在低温处理当天,1℃低温下,4个品种的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和MDA含量均不同程度增加,SOD活性除济麦22外均提高;-2℃低温下,可溶性糖和脯氨酸含量增加更明显,SOD活性除临麦4号外均降低,各品种MDA含量均显著减少。低温处理第3d和第6d,低温最初诱导产生的脯氨酸逐渐减少,MDA含量大幅降低,其余指标均增加。经用隶属函数法综合分析,4个品种的抗寒性相近,穗型间差异不明显。     

河南主推小麦品种对低温胁迫的生理响应及耐寒性分析

为探讨不同小麦品种对春季低温胁迫的响应,以郑麦366、郑麦7698、矮抗58等12个河南省主推小麦品种为试验材料,研究了拔节期低温(-6℃)和孕穗期低温(0℃)处理对不同小麦品种叶片生理指标、产量及其构成要素的影响,分析了寒害级别与各生理指标增幅之间的相关性。结果表明,幼穗发育进程慢的强耐寒性小麦品种的叶片中可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性在低温条件下的增幅大于幼穗发育进程快的弱耐寒性品种,丙二醛(MDA)含量的增幅表现出相反的趋势。拔节期和孕穗期低温处理,使供试小麦品种的有效穗数、穗粒数、千粒重以及产量均下降,拔节期低温对有效穗数和千粒重的影响更为严重,孕穗期低温对穗粒数和产量的影响更为严重。拔节期低温引起的小麦叶片可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、SOD活性、CAT活性和MDA含量的增幅与小麦所受寒害级别呈显著或极显著相关;孕穗期低温引起的小麦叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、SOD活性、POD活性、CAT活性和MDA含量的增幅与小麦所受寒害级别呈显著或极显著相关。这些结果说明,不同小麦品种的耐寒性强弱在拔节期和孕穗期的表现并不一致,与寒害水平显著相关的生理指标也有差异,应结合两个时期的综合表现评价小麦品种春季的耐寒性。     

低温胁迫下漯麦163的生理生化变化及抗寒基因表达分析

为明确拔节期低温对小麦新品种漯麦163的生理生化以及抗寒基因表达特性的影响，以漯麦163及其母本漯麦6010为材料，于拔节期在人工智能低温室进行低温胁迫，分析低温胁迫对两品种叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和脯氨酸含量的影响，并对抗寒相关基因（SOD、WCS120、LEA和P5CS）的表达模式进行分析。结果表明，持续低温胁迫下，两个品种的叶绿素含量均显著下降，SOD活性和脯氨酸含量均呈现先升后降的变化趋势。对抗寒相关基因的表达模式进行分析，发现与对照（低温处理0 d）相比,低温胁迫下，SOD和WCS120基因的表达量在两品种中于处理后不同时间点均显著下降；LEA基因的表达量在漯麦6010中于处理后不同时间点显著下降，而在漯麦163中于低温处理1 d后显著提高；P5CS基因的表达量在漯麦163于低温处理3 d后以及在漯麦6010于低温处理2 d和3 d后均显著提高。结合大田观察，发现漯麦163和漯麦6010均具有较强的耐倒春寒能力，可作为抗寒性亲本种质资源。     

寒地冬小麦TaEXPB12同源基因在拟南芥中的遗传转化及功能分析

扩展蛋白（Expansin）是一类具有非水解活性的细胞壁松弛蛋白,参与调控植物的生长发育和胁迫抗性。为探究寒地冬小麦扩展蛋白基因TaEXPB12-A/B/D的功能,本研究将克隆自高抗寒冬小麦品种东农冬麦2号的TaEXPB12-A/B/D三个基因转化到拟南芥中,利用抗性筛选、PCR和Western-blot鉴定,分别获得了过表达TaEXPB12-A/B/D三个基因的转基因拟南芥植株。进一步对转基因拟南芥的生长情况进行观察,并测定低温胁迫下转基因拟南芥的存活率、体内抗氧化酶活性以及丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖的含量。结果显示,过表达TaEXPB12-A/B/D三个基因可促进拟南芥根的伸长以及根毛和侧根的生长,且转基因拟南芥的叶宽、叶片数目、株高均显著高于野生型;低温处理后转基因拟南芥体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性以及可溶性糖、Pro的含量均维持在较高水平,且MDA的含量较低。以上结果表明,TaEXPB12-A/B/D三个基因的过表达显著促进了转基因拟南芥的生长,并提高了转基因植株在低温胁迫下的存活率。     

不同小麦品种对灌浆期高温的响应差异

为探究小麦对花后高温的生理响应,以黄淮海地区的16个小麦品种为材料,测定灌浆期高温对小麦旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,分析千粒重和产量的变化,并比较品种灌浆后期抗高温能力的差异。结果表明,高温处理7d后小麦旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和SOD活性均高于田间自然生长小麦(对照),而MDA含量则低于对照;高温处理15d后小麦旗叶可溶性蛋白质含量、MDA含量和SOD活性较对照明显升高,而可溶性糖含量则下降。高温处理后各品种千粒重和产量均降低,豫麦49-198和郑麦366产量显著降低。相关分析、主成分分析、隶属函数法和聚类分析结果表明,济麦22和石麦19灌浆期耐热性均较高;旗叶可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和籽粒千粒重3项指标可作为小麦耐热性评价指标。     

药隔期低温胁迫对小麦生理及产量的影响

为揭示小麦春季耐寒性的生理生化机制,以不同春季耐寒性的8个小麦品种为材料,采用田间盆栽和药隔期低温胁迫的方法,探讨了药隔期低温胁迫后小麦的生理及产量变化.结果表明,药隔期低温胁迫后,小麦单株产量明显下降,平均降幅为68.4％,其中淮麦20、皖麦38、西农979和矮丰3号表现出较好的春季耐寒性,单株产量降幅均小于65％,而陕麦139、郑366、小偃22和郑麦9023单株产量降幅较大(＞70％),耐寒性相对较差;小麦叶片丙二醛含量、SOD活性、POD活性、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量均不同程度升高,其中淮麦20、皖麦38、西农979和矮丰3号丙二醛含量的增幅明显小于平均增幅,SOD活性、POD活性、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量的增幅显著大于平均增幅,表现出较低的细胞膜受损程度和较强的耐寒性.在生理指标中,SOD活性、POD活性、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量与产量的关联度高,因此可作为春季低温下小麦耐寒性鉴定的重要指标.     

小麦 TaPLC1基因与耐热的相关性研究

小麦磷酸肌醇特异性磷脂酶C（phosphoinositide-specific PLC,简称PI-PLC）在小麦抗逆过程中具有重要作用。为研究 TaPLC1基因与小麦耐热性的关系,选用热敏感型品种中国春(CS)和耐热型品种TAM107,在一叶一心期用PI-PLC抑制剂U73122处理,在两叶一心期进行40 ℃热胁迫处理,对小麦植株的部分生理指标（MDA、SOD、叶绿素和可溶性糖含量）及 TaPLC1基因的表达模式进行测定。结果表明,在两个品种中,抑制剂处理较未处理的幼苗叶片MDA、SOD及可溶性糖含量均升高,叶绿素含量下降,中国春的变化幅度大于TAM107。 TaPLC1基因在两个品种中呈现不同的表达模式,但表达量均在热胁迫30 min达到最大值。随着热处理时间的延长,未经抑制剂处理的TAM107叶片中 TaPLC1的表达量变化幅度明显大于处理叶片,抑制剂处理的TAM107对热胁迫响应不显著;而未经抑制剂处理的中国春叶片中 TaPLC1的表达量变化幅度与抑制剂处理的叶片差异不显著,均在一定程度上响应热胁迫;未经抑制剂处理的叶片,TAM107中 TaPLC1表达量的变化幅度明显大于中国春。热胁迫后,中国春幼苗出现明显萎蔫现象,TAM107轻微萎蔫,停止热胁迫后,全部幼苗萎蔫逐渐恢复,而抑制剂处理的幼苗叶尖开始枯萎变黄,热胁迫处理4 h后第5天表型较为明显,品种之间枯萎变黄程度无明显差异。以上结果说明,抑制 TaPLC1基因的表达后,幼苗对热胁迫的敏感性增强,TAM107和中国春的耐热性可能与 TaPLC1的表达有关。     

转RD29A:DREB1A融合基因小麦的获得及其抗旱性研究

为了提高小麦的抗旱能力，通过转基因将拟南芥 RD29A:DREB1A转入到小麦品种陇春30中，成功获得三个单拷贝本底DREB1A蛋白低表达水平的纯合转基因家系，并在干旱胁迫下测定了其生理指标及产量相关农艺性状。结果表明，与陇春30相比，转基因小麦的脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD、CAT和POD活性都显著提高，H₂O₂含量、MDA含量和相对导电率均显著降低，株高、穗长、穗粒数、千粒重、地上生物量显著增加，说明 RD29A:DREB1A外源基因的导入能够显著增强陇春30的抗旱性。     

低温和UV-B复合胁迫对小麦幼苗抗氧化酶和渗透调节物质的影响

为揭示UV-B辐射与早春低温复合环境对小麦生理生化的影响,以小麦品种龙麦26为材料,分析了低温、UV-B及二者复合胁迫下小麦幼苗抗氧化酶活性和渗透调节物质含量。结果表明,与对照(正常生长条件)相比,低温下小麦丙二醛(MDA)和可溶性糖含量及过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著升高,过氧化物酶(POD)活性显著降低,原初光能转化效率(F_v/F_m)、脯氨酸含量未发生显著性变化;UV-B处理诱导MDA和脯氨酸含量及POD、PAL活性显著增加,但显著降低F_v/F_m和可溶性糖含量,CAT和SOD活性没有发生显著的变化;低温和UV-B复合处理后SOD和PAL活性显著增加,而F_v/F_m、CAT和POD活性及可溶性糖含量显著下降,MDA和脯氨酸含量却没有显著变化。以上结果说明,小麦幼苗不同代谢生理指标对低温、UV-B及二者复合胁迫响应程度和方式不同。     

外源ABA及其合成抑制剂对冬小麦叶片抗寒指标的影响

为了研究外源ABA及其抑制剂对低温下冬小麦生理生化指标的影响,以冬小麦东农冬麦1号为试验材料,于三叶期分别叶面喷施10 μmol·L^-1 ABA、5 mmol·L^-1 钨酸钠和50 μmol·L^-1 氟啶酮,田间自然降温条件下,分别于10 d平均最低温度达到4、0、-10、-25 ℃时取叶片测定相关生理生化指标。结果显示,随着温度的降低,各处理组小麦叶片的可溶性糖、可溶性蛋白含量先升后降,在0 ℃达到峰值;脯氨酸、丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性逐渐升高。经ABA处理后,小麦叶片的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量及SOD活性显著高于对照组,但不同温度下的变化水平有所差异;MDA含量低于对照组,在0 ℃时差异显著,说明外源ABA可提高冬小麦抗寒能力。两种合成抑制剂处理后,小麦叶片的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量和SOD活性（除0 ℃）均显著低于对照组,MDA含量（除4 ℃）显著高于对照组,说明其对小麦的效应与ABA处理相反,可降低冬小麦抗寒性。钨酸钠处理组各项指标与ABA处理相比变化差异显著,氟啶酮处理组各项指标与ABA处理相比差异极显著,说明ABA在参与冬小麦抗寒性的调控过程中起着重要作用,且氟啶酮对冬小麦抗寒能力影响更大。     

在甘肃省传统春麦区扩种冬小麦的研究初报

为在甘肃中西部麦区扩种冬小麦,本研究在秦王川区域对从甘肃东南部引进的冬小麦品种(系)进行鉴定,以筛选出丰产、抗寒性突出的更新换代品种。结果表明,陇东地区材料秆高,抗寒、抗旱性好,越冬率高,成穗率中等,相对高产;天水材料矮秆比例占到57.1%,大部分材料成穗率高,抗旱、抗寒性弱;两个生态区域高千粒重材料较少,但天水材料明显较陇东材料抗条锈性强,进一步说明天水麦区在小麦条锈病育种方面更为重视。试验材料中7份(占58.3%)陇东系列材料和5份(10.2%)天水材料在中川镇试验点综合农艺性状表现优良,其中,兰天10号、陇鉴386、陇原034和兰094可向甘肃中部及沿黃灌区的水浇地延伸推广。甘肃东南部冬小麦能否向中西部延伸与其抗旱性相关,抗旱性好的材料抵御寒冷的潜力较强。此外,引进品种的产量潜力和农艺性状分布暗示,要提高甘肃传统春麦区冬小麦产量,应加大北方冬麦区和黄淮麦区其他光温迟钝型冬小麦新品种的引进鉴定工作。     

低温条件下不同抗寒性冬小麦内源激素的变化

为揭示寒冷地区冬小麦内源激素与抗寒能力的关系,以抗寒性强的冬小麦品种东农冬麦1号和抗寒性弱的品种济麦22为试验材料,在田间自然条件下,于越冬前不同降温时期分别对叶片、根系和分蘖节取样,采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定和分析了内源激素ABA、IAA、ZR的含量变化.结果表明,两个品种的叶片和根系中的ABA、ZR、IAA的含量随气温的降低均表现为先升高后降低的趋势,但分蘖节中的ABA、ZR含量则持续增加.分蘖节中的IAA含量表现为东农冬麦1号随气温下降而逐渐增加,济麦22则先增后降.两个品种分蘖节中的IAA/ZR值均表现为前期急剧下降,后期趋于平稳.抗寒性强的东农冬麦1号各器官中的ABA、ZR、IAA含量均高于抗寒性弱的济麦22,对冬小麦安全越冬起重要作用的内源激素是ABA.东农冬麦1号分蘖节中的IAA/ZR低于济麦22,其分蘖能力比济麦22强,更利于安全越冬.     

外源海藻糖对冬小麦低温下胚芽长及幼苗抗寒性的影响

为了解外源海藻糖对小麦抗寒性的影响与作用机理,通过室内盆栽,模拟低温(冷冻)条件,研究外源海藻糖处理下抗寒品种东农冬麦1和弱抗寒品种济麦22的胚芽长、抗寒性相关指标及返青率。结果表明,在4℃条件下,抗寒品种东农冬麦1号在10mmol·L-1海藻糖处理下胚芽生长最快,弱抗寒品种济麦22在50mmol·L-1海藻糖处理下胚芽生长相对较快。在-5~-25℃冷冻处理后,东农冬麦1号和济麦22分别在10mmol·L-1和50mmol·L-1海藻糖处理下,分蘖节相对含水量、脯氨酸含量、可溶性糖含量及返青率相对较高,MDA含量较低。结果说明,外源施加一定浓度的海藻糖可以在一定程度上提高冬小麦对低温(冷冻)的抵抗能力。     

磷钾对小麦幼苗抗寒性的影响

为了探索低温胁迫下磷钾元素对小麦幼苗抗寒性的影响机理,对不同磷钾处理的小麦幼苗进行低温胁迫,测定和分析了相对电导度、可溶性糖含量、丙二醛含量、叶绿素含量、脯氨酸含量和SOD酶活性的变化.结果表明,低温胁迫下,磷素和钾素处理与对照相比明显降低了小麦幼苗组织的相对电导度和丙二醛含量,增加了可溶性糖和脯氨酸含量,提高了SOD酶活性;其中多数指标的磷钾配合处理效果更好.说明磷钾处理可以明显地增强低温下小麦幼苗的抗寒性,减缓低温对小麦幼苗的胁迫伤害,尤其是磷钾的配合施用对增强小麦幼苗的抗寒效果更好.     

外源ABA对东农冬麦1号miRNA表达模式的影响

为鉴定ABA与小麦发育及抗寒性相关的MicroRNA(miRNA)表达和调控作用之间的关系,以东农冬麦1号为试材,对三叶期小麦幼苗喷施10-5 mol·L-1 ABA(剂量为1L·4m-2),分别于大田自然降温至4℃、0℃、-10℃和-25℃附近时取分蘖节,并对本室前期所获小RNA库中挑选的6条丰度较高且差异表达明显的miRNAs序列(miR165、miR166、miR319、miR5070、miR5139、miR3704)进行荧光定量PCR分析。结果表明,随着温度的降低,未经ABA处理的对照组样品中miR165、miR166、miR319、miR5139呈先升后降的变化趋势,miR5070呈升降升的趋势,miR3704呈上升趋势;而ABA处理的样品中miR165、miR166、miR5070、miR5139和miR3704表达量都呈降升降趋势,只有miR319呈先降后升的趋势,说明ABA改变了每条miRNA的表达模式。经ABA处理后的小麦样品中,各miRNA表达量与对照相比表现为4℃和-10℃时上调,0℃时下调,-25℃时除miR5070下调外其余miRNA上调,极低温度下的这种不同改变可能与miRNA靶基因的功能相关。     

Increased Cell-Wall Mass and Resistance to Freezing and Snow Mold during Cold Acclimation of Winter Wheat under Field Conditions

Abstract

Accumulation of soluble carbohydrates plays an important role in enhancement of resistance to freezing and snow mold of plants during cold acclimation. Nevertheless, few studies have examined whether changes in cell wall properties are involved in enhancement of resistance during cold acclimation. In this study, four winter wheat cultivars were sown in a field on six different dates during August–October, and their resistance to freezing and snow mold were compared in relation to soluble carbohydrate content and cell-wall mass in leaves. Resistance to freezing and snow mold was much higher in the plants sown on 23 September than in those sown on 9 September. The percentage of cell-wall mass in leaf to total dry mass (%CW) and water-soluble carbohydrate content also increased considerably during 9–23 September. Multiple regression analyses revealed that %CW contributed significantly to freezing resistance, whereas total water-soluble carbohydrate content contributed significantly to snow mold resistance. These results suggest that increased %CW enhances freezing resistance during cold acclimation.     

不同抗寒性冬小麦叶鞘质膜的稳定性表现

为了解叶鞘质膜稳定性与小麦抗寒性的关系,以返青率不同的4个冬小麦品种(系)为材料,研究寒地冬小麦越冬期叶鞘质膜稳定性变化及其影响因素。结果表明,低温下,冬小麦叶鞘相对电导率与自由水和总水分含量呈显著正相关,丙二醛含量与SOD和POD活性、AsA含量呈显著正相关;封冻后,抗寒性强的冬麦品种(系)的SOD活性和GSH含量显著高于抗寒性弱的品种(系)。在深度封冻期保持叶鞘质膜稳定性有助于增强冬小麦抗寒性。     

水稻冷抗的动态模型分析

 在自然和人工气候室条件下对具有没 抗冷性的水稻品种在不同生育时期进行连续的低水温和低气温处理，采用阴抗＝应力／应变（R＝ F／S），研究了低温下水稻不同形态指标Ｒ的动态特征，进一步分析了R－t，S－t和F－s的特性，F是低温积累量在体内产生的应力，处理初期诱发R增加，S为植物体在低温下的变化量。R随处理时间呈抛物线型变化，其值可用来比较不同品种的抗冷能力，据R的F－S特性将冷抗R分为静抗、动抗和静动兼有的3个类型。