冬小麦不同抗旱品种抽穗期干旱诱导蛋白差异与抗旱性的研究

为了确定抗旱小麦新品种的分子鉴定指标,选用5个不同小麦生态类型区共18个新品种,采取盆栽与人工干旱胁迫及SDS-PAGE等方法,研究了抽穗期干旱胁迫诱导蛋白差异与抗旱性的关系。结果表明,根据抗旱指数和反复干旱存活率可将参试品种(系)分为高抗、中抗和低抗3种抗旱类型。提取旗叶蛋白质进行SDS-PAGE分析,发现在水分胁迫条件下一些高分子量的蛋白降解成一些小分子量的蛋白和多肽,其中分子量为66．2kD左右的D-差异蛋白在高抗、中抗旱品种(系)中均有出现,故D-差异蛋白可以作为抗旱小麦新品种筛选和鉴定的分子指标。     

晋麦47幼苗中一个水分胁迫应答蛋白的SDS-PAGE和Nano LC-MS/MS鉴定

水分胁迫应答蛋白的表达与小麦品种的抗旱性密切相关。为了明确与抗旱相关的水分胁迫D-应答蛋白的表达特点及蛋白组成,对小麦品种晋麦47幼苗进行不同供水量处理,应用SDS-PAGE、纳升级液相色谱-电喷雾串联质谱联用技术(Nano LC-MS/MS),分析了水分胁迫D-应答蛋白条带表达量的变化和蛋白组成。SDS-PAGE检测结果表明,水分胁迫D-应答蛋白条带在-0.5 MPa PEG-6000水溶液胁迫下,6 h出现可见表达,胁迫至48 h时表达量最大,之后,此蛋白条带的表达量又逐渐下降;幼苗胁迫48 h后恢复正常供水,复水72 h后该蛋白消失。切取正常供水和胁迫处理两个条件下SDS-PAGE胶差异表达蛋白条带,经质谱分析分别获得两个阳性结果,且正常供水和PEG-6000胁迫两种处理条件下D-应答蛋白组成一致,均由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基和磷酸甘油酸变位酶组成(P<0.05);PEG-6000胁迫条件下两个蛋白(亚基)的鉴定得分分别为1 632和88,覆盖率分别为30%和21%;在鉴定的肽段中,有65个肽段同属于核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基,其中35个肽段可信度均超过阈值分数;有5个肽段同属于磷酸甘油酸变位酶,其中4个肽段的可信度超过阈值分数。结果表明该蛋白条带可能主要由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基等组成。     

大豆品种抗旱性早期鉴定方法

为探讨鉴定大豆品种抗旱性的简易方法,依据吸水后48h的发芽率对109个大豆种质材料进行抗旱性分级。继而在萌发期、营养生长期(V3)和生殖生长期(R4)进行盆栽控水试验,根据抗旱等级验证大豆植株的抗旱性。结果发现,大豆品种间抗旱性存在显著差异。种子吸水量与抗旱性无关,吸水后48h发芽率与抗旱性密切相关。幼苗侧根数量、主根长度和根系干重与抗旱性呈显著(P0.05)相关。对萌发后幼苗供水24h后,随即停水24h,反复干旱处理,抗旱品种存活率显著高于普通品种。在V3期对盆栽植株进行暂时萎蔫(土壤含水量为9%～11%)的水分胁迫处理,发现停水后普通品种叶片首先发生萎蔫,且株高、茎直径及叶面积下降的程度均高于抗旱品种。水分胁迫下,抗旱品种株高、茎直径和叶片面积均显著(P0.05)高于普通品种,其中茎直径和叶片面积达到极显著水平(P0.01)。在R4期暂时萎蔫的水分胁迫下,抗旱品种根的生物量和分枝的生物量显著(P0.05)高于普通品种。鼓粒期(R6)普通品种发生永久萎蔫、植株死亡,而抗旱品种仍能保持生长能力。研究结果表明,大豆种子48h发芽率可作为大豆品种抗旱性的鉴定和筛选方法,鼓粒期大豆对水分胁迫最敏感。     

冬小麦幼苗期水分胁迫应答蛋白遗传分析及基因初步定位

为了初步定位冬小麦幼苗期水分胁迫应答蛋白基因,通过对抗旱品种邯郸6050和干旱敏感品种西农2208的F2代进行分析,初步确定该基因位于5A染色体短臂.利用SDS-PAGE分析F2群体,结果显示水分胁迫应答蛋白由1对显性基因控制;选择有、无蛋白条带的植株各8株建BSA对等池,利用5A和5D染色体上31对SSR引物对两池及双亲进行筛选.结果表明,5A染色体短臂上2对SSR引物Xgwm 129和Xgwm 304在有D-应答蛋白池及父本中都扩增出221 bp的差异性条带.用Mapmaker EXP 3.0 软件作图,将该基因初步定位在2对5A染色体SSR引物的一侧,遗传距离分别为17.8 cM、5.8 cM,并暂时命名为"RpDD".     

水分胁迫下不同抗旱性小麦品种根中蛋白质代谢的差异

研究了不同抗旱性小麦品种73－11和晋2148的根系在水分胁迫下的蛋白质代谢差异。结果表明，小麦幼苗在渗透势为－0．025和－0．05MPa的PEG溶液中胁迫3d，抗旱品种73－11根中的蛋白质含量上升，而敏感品种晋2148的根中蛋白质含量下降，将胁迫时间延长至5d，二个品种的蛋白质含量均下降，但抗旱品种下降的幅度大于敏感品种，游离氨基酸分析表明，二个品种在水分胁迫下游离氨基酸的水平均升高，且抗旱品种73－11累积氨基酸的速度小于敏感品种晋2148。     

水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种生理特性的影响

为了解燕麦抗旱生理机制,以抗旱性不同的燕麦品种蒙燕1号和坝莜3号为试验材料,采用盆栽方法研究了拔节期和抽穗期水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种生理特性的影响。结果表明,在拔节期,地上部各生理指标在水分处理间与品种间均无显著差异。在抽穗期,随着水分胁迫的加剧,燕麦叶片相对含水量升高,相对电导率、丙二醛含量下降,保护酶(POD、SOD)活性和可溶性蛋白先降低后升高。中度水分胁迫下,与蒙燕麦1号相比,坝莜3号的丙二醛含量、叶片相对含水量变化幅度较大,保护酶活性升幅较小;在其他水分处理下各生理指标在品种间差异不显著。适度控水下,蒙燕1号的可溶性蛋白含量降幅小于坝莜3号。在拔节期,重度水分胁迫下,坝莜3号的根系活力降幅大于蒙燕1号;两个品种分别在适度控水和中度水分胁迫下根系活力最大。在抽穗期,两个品种根系活力受水分胁迫影响较小。综合分析表明,抗旱性强的蒙燕1号在水分胁迫下能保持相对较优的生理状态,其代谢功能和保水能力较强。     

水分胁迫对玉米小花分化期叶片蛋白质的影响初探

选用抗旱性不同的玉米杂交种—丹玉１３ 号和掖单１３ 号,研究在不同水分胁迫条件下植物诱导蛋白的产生及其与植物抗旱性的关系。通过叶片蛋白质ＳＤＳ聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,干旱能够引起诱导蛋白产生,并且抗旱性较弱的品种诱导蛋白产生早于抗旱较强的品种。在重度水分胁迫下抗旱性较强的品种似乎能诱导基因更强地表达以适应干旱环境     

PEG胁迫下小麦再生植株根系特性与抗旱性的关系

为了解PEG胁迫下小麦再生植株根系特性与抗旱性的关系．以抗旱性强的小麦品种河农花84、晋麦33号和抗旱性差的小麦品种温麦6号、周麦17的花药和幼胚愈伤组织分化植株为材料，以PEG为水分胁迫剂，对不同小麦品种在水分胁迫下的根系特性进行了比较研究。结果表明，同一小麦品种在不同PEG浓度胁迫下，根长和根数存在显著差异；在相同PEG浓度胁迫下，抗旱品种与不抗旱品种根长和根数差异显著。PEG浓度值为80g／L时，抗旱品种根系表现出较强的生长势，不抗旱品种根系生长势很弱．甚至发根停滞，因此可在PEG浓度值为80g／L的处理下，通过观察再生植株根系的生长状况来判别供试品种抗旱性的强弱。     

冠菌素诱导冬小麦幼苗抗旱性的初步研究

为研究不同冠菌素浓度对冬小麦抗旱性的诱导效应,以两个冬小麦品种为材料,研究了不同浓度冠菌素对20%PEG-6000模拟干旱条件下幼苗生长及其抗旱性指标的影响.结果表明,无论是抗旱性品种长武134还是水分敏感型品种陕253均表现相同的趋势,即:0.01 μmol·L-1和0.1 μmol·L-1的冠菌素预处理有利于幼苗叶片维持相对含水量,提高可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白含量;对增加幼苗干重和根系长度、提高根冠比、扩大根表面积、特剐是提高根系活力有显著效应.由此说明,冠菌素能诱导小麦幼苗提高抗旱能力.     

水分胁迫对玉米品种灌浆期抗旱性及指标的影响

试验以辽宁省种植面积较大的5个玉米品种为材料,通过盆栽试验研究了水分胁迫对灌浆期玉米品种的产量性状和生理生化指标的影响,探讨了玉米品种间抗旱性指标的关系,并筛选出抗旱性强的品种,以便指导旱区玉米生产。试验结果：5个玉米品种在水分胁迫下穗部性状及产量均下降;抗旱指数由高到低顺序：郑单958、铁单15、丹玉39、沈玉21、辽单145,其中郑单958抗旱指数最高。在水分胁迫下,灌浆期玉米品种的光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、叶片相对含水量下降,水分利用效率、相对电导率,丙二醛含量、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性上升;通过函数隶属值法进行综合分析,抗旱性强弱顺序为：郑单958、铁单15、丹玉39、沈玉21、辽单145,这与产量的抗旱指数顺序结果相一致。郑单958抗旱性强于其他品种,可认为是抗旱性较强品种;铁单15、丹玉39、沈玉21可认为抗旱性中等品种;辽单145可认为抗旱性较弱品种;郑单958可做为干旱地区首选种植品种。     

8份强筋小麦品种抗旱性评价

为给强筋冬小麦品种的抗旱性评价和抗旱指标筛选提供理论依据,以黄淮麦区种植的8个强筋小麦品种为材料,在水培条件下设置正常供水(对照)和20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫两个处理,测定了萌发期11个抗旱相关指标、幼苗期20个抗旱相关指标,计算各指标的抗旱系数,采用主成分分析法和隶属函数法求得综合抗旱能力评价值(D值),基于D值评价萌发期和幼苗期抗旱性;在旱棚池栽条件下,测定了2种水分处理下(适时一次灌溉、雨养)籽粒产量,基于产量抗旱系数评价全生育期抗旱性。结果表明：(1)干旱处理下,8个小麦品种萌发期发芽势、发芽率等10个抗旱指标显著低于对照,根冠比显著高于对照;幼苗期叶片净光合速率、气孔导度等13个抗旱指标不同程度地低于对照,胞间CO₂浓度、SOD活性等7个抗旱指标显著高于对照。(2)与适时一次灌溉相比,雨养条件下小麦籽粒产量显著降低,降幅18.70%～28.66%,产量抗旱系数为0.713～0.813。(3)8个强筋小麦品种在萌发期和幼苗期抗旱等级不尽相同。藁8901在2个生育时期均表现出抗旱性;科大1026、郑麦7698和丰德存麦5号在幼苗期表现出抗...     

不同基因型玉米萌芽期的抗旱性研究

对4个玉米杂交种辽单24、丹413、沈丹16、沈农87进行了萌芽期的抗旱性研究。结果表明水分胁迫降低了杂交种的发芽势和发芽率,阻碍了胚根和胚芽的生长,也降低了叶片的蒸腾速率和光合速率。但不同杂交种在抗旱性上存在明显差异,在水分胁迫下,抗旱性强的杂交种仍然保持较高的发芽势和发芽率。水分胁迫下,玉米种子的吸水速率减小,但吸水速率与抗旱性间相关性不明显。各品种在20%PEG水分胁迫处理下的萌动吸水伤害率间差异明显,可以作为一个抗旱鉴定指标。研究表明,利用室内高渗溶液萌发法通过对玉米萌芽期抗旱性高度相关的性状的测定得出的萌芽期抗旱性鉴定结果与田间直接鉴定的结果基本相符,说明室内高渗溶液萌发法是鉴定玉米萌芽期抗旱性的一种快速、简便、准确的方法。     

亚精胺对渗透胁迫下小麦幼苗渗透调节物质含量和脯氨酸代谢酶活性的影响

为了探讨多胺提高小麦抗旱性的机理,以两个抗旱性不同的小麦品种(豫麦48,抗旱性较弱;洛麦22,抗旱性较强)为材料,研究了亚精胺对短期渗透胁迫下小麦幼苗叶片渗透调节物质含量以及脯氨酸代谢的调控效应。结果表明,渗透胁迫下,两个小麦品种幼苗叶片中脯氨酸、葡萄糖和蔗糖含量增加,且抗旱性较强的洛麦22增加幅度显著大于抗旱性较弱的豫麦48;脯氨酸代谢关键酶Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和Δ1-吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)活性增强,且洛麦22的P5CS活性增强幅度大于P5CR。但渗透胁迫处理对两个品种鸟氨酸转氨酶(OAT)活性影响不大。外源亚精胺处理则进一步提高了渗透胁迫下脯氨酸、葡萄糖、蔗糖含量以及P5CS和P5CR活性,且对抗旱性较弱的豫麦48效应较明显,但对两个品种的OAT活性基本没什么影响。这些结果表明,外源亚精胺处理能通过提高脯氨酸合成代谢谷氨酸途径的关键酶P5CS和P5CR的活性促进脯氨酸和可溶性糖的积累,从而提高小麦幼苗的保水性,增强其抗旱性,对抗旱性较弱的小麦品种的效果更加明显。     

增强小麦种子萌发期抗旱性的植物生长调节物质的筛选与评价

为筛选能增强小麦萌发期抗旱性的植物生长调节物质,以绵麦228为材料,选用21种植物生长调节物质浸种24h,以清水浸种为对照,在20%PEG6000模拟干旱胁迫条件下,测定各处理的小麦种子发芽势、发芽率、发芽指数及苗高、胚芽鞘长度、根长、根数、根冠比、种子贮藏物质转运率等性状,并通过加权隶属函数法评价21种生长调节物质增强小麦萌发期抗旱性的综合效果。结果表明,在PEG6000胁迫下,供试的大部分植物生长调节物质均能在一定程度上增强小麦种子萌发期的抗旱能力,表现为种子发芽率、发芽势、发芽指数提高,苗高、胚芽鞘长度、根长和根数增加,根冠比、贮藏物质转运速率增大;不同植物生长调节物质对小麦萌发期抗旱能力的调控程度存在一定差异。通过加权隶属函数法分析,综合评价值(D值)排在前5位的植物生长调节物质分别为乙烯利、黄腐酸、氯化胆碱、赤霉素、吲哚丁酸·萘乙酸。除根长、根冠比外,其他鉴定指标与D值均呈显著或极显著正相关,其中苗高的相关系数最大(0.80),因此种子发芽势、发芽率、发芽指数、苗高、胚芽鞘长度、根数、种子贮藏物质转运率等指标可作为植物生长调节物质浸种调控小麦萌发期抗旱性的评价指标。     

普通小麦-欧山羊草异附加系对干旱胁迫的生理生化响应

为探究异源染色体对小麦抗旱能力的影响,选取3个普通小麦-欧山羊草异附加系和3个普通小麦为试验材料,以聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,在苗期测定干旱胁迫下叶片丙二醛(MDA)积累量、可溶性蛋白含量和酶促防御系统(SOD、POD和CAT)活性变化。结果表明,随着干旱胁迫程度的加重和时间的延长,供试基因型所测定的五个生理指标的变化趋势较为一致。MDA含量都不断升高,三个普通小麦-欧山羊草异附加系(Ae9013、Ae9041和Ae9061)的MDA积累幅度较抗旱性最好的小麦对照晋麦47小,积累量也较少。三个异附加系的可溶性蛋白含量受干旱胁迫影响较小,虽有小幅度的下降,但保持着较高的含量。干旱胁迫下,各基因型的SOD、POD和CAT活力增加,在一定时间内,随着干旱胁迫的持续,晋麦47表现出先上升后下降的趋势,而Ae9013、Ae9041和Ae9061的SOD和POD活力随着胁迫程度的加重和时间的延长呈现不断上升趋势;Ae9013、Ae9041的CAT活力在15%PEG6000胁迫下不断增加,在25%PEG6000胁迫下先增加后下降,而Ae9061的CAT活力在高浓度PEG6000胁迫下仍持续增加。由此可见,普通小麦-欧山羊草异附加系具备更有效的酶促防御系统和渗透调节能力,说明U组染色体附加提高了小麦的抗旱能力。     

陕西省不同年代旱地冬小麦光合与产量特征变化及其相互关系研究

为明确陕西省不同年代旱地冬小麦品种光合特征变化规律及其对产量的影响,选择曾在该省推广种植的20世纪40年代至21世纪初8个不同年代旱地冬小麦品种(蚂蚱麦,1940s;碧蚂1号,1950s;丰产3号,1960s;泰山1号,1970s;小偃6号,1980s;陕229,1990s;长武134,2000s;长旱58,2010s)为材料,设置正常供水和干旱胁迫两个水分处理,进行盆栽种植试验,对小麦不同生育期光合特征进行测定,并在收获期考种测产。结果表明,无论是干旱胁迫还是正常供水处理下,现代小麦品种(长武134和长旱158)花前旗叶净光合速率和单株叶面积都表现出显著优势,并与千粒重和产量呈显著正相关;但品种间花后光合特征差异减小,这对于现代小麦产量的提升可能产生了一定的限制作用;不同生育时期和不同水分处理下,旗叶蒸腾速率与种植年代之间相关性并不一致;干旱胁迫条件下,孕穗期和花后3d的旗叶水分利用效率都随品种更替呈明显上升的趋势;现代小麦品种在干旱处理下旗叶净光合速率等光合特征、千粒重等产量因素的优势受到影响,最终导致其产量增幅下降。未来应进一步提升现代小麦的光合优势,尤其是花前叶片净光合速率及叶面积的优势,并进一步提高千粒重,这将会是陕西省小麦节水高产和抗旱稳产的重要手段。     

小麦干热风抗性鉴定及热胁迫相关基因TaHSPs的表达分析

为鉴定黄淮麦区小麦品种干热风抗性以及不同抗性品种热激蛋白(TaHSPs)基因的表达差异,以98个小麦品种为试验材料,于花后10~20d进行人工模拟干热风处理,通过测定小麦不同生长时期的叶绿素含量、收获后的千粒重与籽粒品质,评价不同品种干热风抗性;对筛选出的干热风抗性不同的品种在出苗15d进行热胁迫处理,通过荧光定量PCR测定热胁迫0~4.5h内TaHSPs基因表达量的变化。结果表明,干热风处理后,供试小麦品种旗叶的叶绿素含量均降低,高抗干热风品种降幅较小,热敏感型品种降幅较大;供试小麦品种的千粒重均降低。山农23号等3个品种达到高、中抗干热风等级,且抗性比较稳定,师栾02-1为热敏感型品种。干热风处理后籽粒蛋白质含量升高,总淀粉含量降低,抗干热风小麦品种总淀粉相对含量降幅较小。不同小麦品种幼苗在热胁迫0~4.5h期间,TaHSPs基因表达量均为抛物线趋势,抗干热风品种在热胁迫1h时TaHSP16.9基因表达上调幅度大于热敏感型品种。对于TaHSP17.8基因,抗干热风品种在热胁迫期间,上调表达反应时间均早于热敏感型品种;在热胁迫0.5h时,山农23号、周麦18与泰山9818三个抗干热风品种基因表达均上调至590倍以上,而师栾02-1与济南17号的上调幅度在300倍以下。对于TaHSP23.6基因,山农23号的上调表达峰值远高于其他品种。对于TaHSP26.6基因,热敏感型品种在热胁迫后期的上调倍数高于抗干热风品种,师栾02-1与济南17号两个热敏感型品种在热胁迫4.5h时上调幅度均在4 000倍以上,而抗干热风品种山农23号、周麦18与泰山9818上调幅度均在3 000倍以下。     

玉米萌芽期抗旱性研究

对4个自交系丹340、丹9046、丹598和Mo17组成的6个杂交组合进行了萌芽期抗旱性研究.结果表明水分胁迫降低了杂交种的发芽势和发芽率,阻碍了胚芽和胚根的生长,降低了种子中贮藏物质的利用效率,也降低了胚乳中的淀粉酶活性.试验表明,不同杂交种在抗旱性上存在明显差异,抗旱性强的杂交种在水分胁迫下仍然保持较高的发芽势和发芽率,贮藏物质的利用效率和淀粉酶活性下降的幅度较小.因此认为通过对上述这些指标的测定可以较好地反映出玉米杂交种萌芽期的抗旱性。     

长期土壤干旱下扬花期冬小麦部分生理生化反应及抗旱性分析

为明确冬小麦在扬花期对长期土壤干旱的生理生化响应及其与抗旱性的关系,以西农979等7个品种为材料,测定和分析了干旱胁迫条件下小麦扬花期功能叶部分生理生化指标和根系活力,并利用主成分分析、聚类分析对其抗旱性进行综合评价。结果表明,长期中度和严重干旱下,扬花期小麦功能叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、质膜相对透性、可溶性糖含量、脯氨酸含量和胞间CO2浓度均不同程度上升,根系活力、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均不同程度下降,可溶性蛋白含量的变化则因品种不同表现不一。通过综合分析,7个品种中,晋麦47和小偃22抗旱性较强,矮抗58、西农979、西农509抗旱性中等,郑麦9023和郑麦36抗旱性较弱。     

黄淮麦区主推小麦品种对假禾谷镰刀菌所致茎基腐病的抗性

茎基腐病是我国小麦生产上一种新的土传病害,近年在黄淮麦区发生日益加重,成为影响小麦安全生产的新问题。为给该病的防治和抗病育种工作提供依据,本研究以国内新发现的小麦茎基腐病优势病原菌假禾谷镰刀菌(Fusarium pseudograminearum)Wz2-8A菌株为接种物,分别以国外抗病材料SUNCO和国内高度感病品种国麦301为抗性对照和感病对照,对黄淮麦区主推小麦品种进行了苗期盆栽接种和田间成株期接种抗性鉴定,并采用病情指数法进行了抗性评价。结果表明,供试品种在室内苗期及田间成株期均无免疫品种和高抗品种,其中室内苗期接种所有品种均表现感病或高度感病;田间病圃成株期抗性鉴定发现兰考198、许科718等10个黄淮麦区主推小麦品种表现为中抗,占供试品种总数的11.36%;焦麦266、郑麦004、郑麦0856等41个品种表现感病,占供试品种总数的46.59%;其余品种表现为高感,平均病情指数最高可达57.97,占供试品种总数的42.05%。本研究发现我国黄淮麦区主推小麦品种对茎基腐病优势病原菌假禾谷镰刀菌抗性整体较差,需要进一步加强抗病资源筛选,创制新的抗病材料,并充分利用中抗材料进行抗病育种。