低温下寒地冬小麦抗氧化生理指标的比较分析

为了明确低温下品种间差异的抗氧化物酶或者活性氧清除物,为低温下鉴定冬小麦品种抗寒性提供理论依据,以抗寒性不同的‘东农冬麦1号’和‘济麦22’为材料,在低温驯化期和封冻期进行取样,通过测定冬小麦品种间活性氧清除物还原型谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(ASA)含量以及抗氧化酶类中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性。结果表明,封冻后抗寒品种的相对电导率低于不抗寒品种;丙二醛含量只有在深度封冻期1月14日抗寒品种显著低于不抗寒品种。封冻后15天不抗寒品种SOD酶活性逐渐降低,而抗寒品种SOD酶活性仍在增加;封冻后30天抗寒品种的ASA含量显著高于不抗寒品种,SOD酶活性和ASA含量可以用于冬麦品种抗寒性的评价。     

高寒地区超强抗寒新品种“东农冬麦1号”的选育

为选育出能在黑龙江省高寒地区安全越冬的冬小麦品种,从1994年开始进行了冬小麦抗寒育种工作和保护越冬的栽培技术研究。由于冬麦抗寒性属于数量遗传性状,因此选用抗寒较强的品种间杂交和多亲本杂交,以利于抗寒基因累加和超亲遗传。几年来共杂交471个组合,于2002年从Norstar×(牡引88-13×Alabaskaja)组合中,选育出一个抗寒高产的新品系(东农024)。后经四年区域试验和生产试验,并结合保护越冬栽培措施,不论雪大或雪小年份都能安全越冬。2007年1月通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定,正式命名"东农冬麦1号"开始推广,成为有史以来第一个能在黑龙江省高寒地区越冬的冬小麦新品种。     

不同抗寒性小麦品种分蘖节低温抗氧化效应分析

冷冻逆境中清除活性氧(ROS)对小麦抗寒性具有重要作用。文章采用3个抗寒性不同小麦品种(东农冬麦1号、济麦22和中国春),通过人工冷冻和田间越冬试验,分析不同冷冻温度下分蘖节中抗氧化物及H_2O_2、MDA变化,结果表明,随着温度下降,分蘖节H_2O_2含量持续上升,抗寒性强小麦品种H_2O_2含量较低;在-10℃之前MDA含量快速上升,表现应激反应,降低至较低水平,深度冷冻时含量上升,抗寒性强品种MDA含量低于不抗寒品种;分蘖节中POD酶活性和GSH含量在较高水平持续时间长,抗寒品种高于不抗寒品种;SOD和CAT酶活性均快速上升后持续降低,CAT酶活性品种间差异显著(P0.05);在APX酶活性与ASA含量上,品种间差异在田间试验中保持至12月14日。H_2O_2含量持续上升与CAT和SOD酶活性下降有关。各抗氧化物质均可防止脂质过氧化,利于增强小麦抗寒性。小麦抗氧化物质遗传差异可作为培育强抗寒冬小麦品种选择依据。     

六倍体小麦CBS基因家族全基因组分析

Cystathionineβ-synthase(CBS)基因家族在植物生长发育以及响应胁迫过程中具有重要作用,目前对CBS基因家族的研究报道较少。异源六倍体普通小麦(Triticum aestivum L.,AABBDD)作为重要的粮食作物,其CBS基因尚未得到系统研究。为研究小麦中CBS基因的特征,本研究对小麦全基因组进行了分析,共发现136个属于32个同源组的CBS基因,系统发育树分析将其分为8组。将这些基因定位于小麦染色体上,并对它们的基因结构、保守基序以及结构域做进一步分析,发现三联体中的CBS结构域蛋白(CDCP)具有相似的结构。在不同温度下,大多数CBS基因的三联体具有相似的表达模式。在低温及冻害条件下CBS基因在小麦抗寒过程中发挥重要作用。     

低温下东农冬麦1号地下茎处差异蛋白的分析

为研究小麦品种的抗寒机理,以东农冬麦1号为材料,根据连续三年的冬小麦低温驯化及越冬期的气温资料,当小麦长至6叶期时,设定不同温度处理,分析不同温度下植株地下茎处蛋白质的变化.结果表明,4个降温处理中小麦植株地下茎处共有17个蛋白点发生显著变化.在这4次降温过程中重复出现的8蛋白点分别参与26 S蛋白水解途径、呼吸代谢、三羧酸循环、叶绿素合成,其中有一个位点是抗性蛋白.通过这8个蛋白点在不同温度下表达量的变化及蛋白点的功能对东农冬麦1号地下茎处抗寒性做了初步的推测.     

黑龙江省春小麦产量突破的育种策略

针对春小麦品种产量水平提高慢,种植春小麦与其他作物比较效益低,黑龙江省小麦种植面积不断下降,引起种植业结构不合理问题,从5个方面阐述了春小麦产量突破的育种策略。从产量构成因素方面,在高收获穗数基础上,育种上应突出增加品种穗粒数的遗传改良;由于穗粒重的提高必将增大倒伏的风险,增强抗倒伏能力的育种更需加强;春小麦产量潜力的突破口在于提高春小麦品种干物质积累量方面;协调高产与稳产及产量与品质间矛盾等。     

低温胁迫对冬小麦恢复生长后植株细胞膜透性和丙二醛含量的影响

为研究不同冬麦品种植株低温胁迫恢复生长后细胞膜受伤害程度的差异,以4个抗寒性不同的冬小麦品种(系)为材料,设置封冻期3个温度(负积温分别为120、240和480℃)和恢复生长后4个温度(未经低温胁迫、-3、-6和-9℃)处理,比较低温胁迫恢复生长后品种间细胞膜透性和丙二醛含量动态变化。结果表明,随着低温胁迫的加剧,不同品种相对电导率和MDA含量均呈增加趋势。抗寒性强的冬麦品种恢复生长后的植株质膜稳定性大于抗寒性弱的品种。恢复生长的冬小麦对低温有一个适应过程,-3℃低温胁迫下,抗寒性有所增强;在-6℃低温胁迫下,细胞膜也有所恢复;进一步的低温,则导致膜脂过氧化的加剧。     

低温下冬小麦SOD及APX酶相关基因的表达分析

为进一步揭示寒地冬小麦抗寒的生理机制,以抗寒性差异较大的"东农冬麦1号"和"中国春"为材料,测定不同低温冷冻条件下小麦超氧化物歧化酶(SOD)相关基因TSOD-1、TSOD-2、TSOD-3以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)相关基因HAPX-1、HAPX-2、HAPX-3的表达差异。结果表明,TSOD-1、TSOD-2、TSOD-3、HAPX-2和HAPX-3基因在特定低温条件下于东农冬麦1号中的表达量明显高于中国春,而HAPX-1基因在东农冬麦1号中的表达量几乎均低于中国春。其中,TSOD-3基因在冻处理初期(低温驯化30d及-10℃2h)于东农冬麦1号中的表达量相对于中国春达到最大,分别是中国春中的8.63和11.78倍;HAPX-2和HAPX-3基因均在冷冻期(-12℃2h)于东农冬麦1号中的表达量相对于中国春达到最大,分别是中国春中的3.12和21.22倍。因此,初步推断TSOD-3、HAPX-2和HAPX-3基因是参与低温响应的重要基因。其中,TSOD-3基因在冷胁迫初期起主要作用,HAPX-2和HAPX-3基因在持续冷冻下起主要作用。     

低温驯化及封冻后不同抗寒性小麦品种的形态建成及生理基础分析

为比较抗寒性不同的冬麦品种对低温胁迫的适应性,在低温驯化及封冻阶段对东农冬麦1号(抗寒)、东农705 (较抗寒)和济麦22 (不抗寒) 3个品种的植株形态和叶、叶鞘、分蘖节的若干生理指标进行了调查。结果表明,东农冬麦1号在封冻前形成的分蘖数、分蘖叶数显著高于其他两个品种;低温胁迫下3个品种各个部位的含水量均降低,东农冬麦1号地上部含水量降低较快,分蘖节含水量降低较慢且保持较高水平,而济麦22地上部含水量降低较慢,分蘖节含水量降低较快。电导率变化表明,东农冬麦1号、东农705品系和济麦22叶片分别在封冻后30、20和0 d死亡。东农冬麦1号叶片、叶鞘的可溶性总糖含量最高,济麦22最低;封冻期东农冬麦1号分蘖节可溶性总糖含量最高,济麦22最低。封冻后20 d东农705品系和济麦22叶片SOD失活,封冻后40 d东农冬麦1号叶片SOD仍有活性,调查期内济麦22各个部位SOD活性显著低于其他两个品种;封冻期东农冬麦1号叶鞘和分蘖节POD活性保持较高水平,东农705品系分蘖节POD活性较高,而叶鞘POD活性迅速降低,济麦22叶鞘和分蘖节POD活性均处于较低水平。     

低温驯化阶段不同抗寒性冬小麦品种生理代谢的比较

为分析寒地冬小麦越冬性的生理基础,比较低温胁迫下东农冬麦1号(强抗寒)和济麦22(弱抗寒)两个品种小麦幼苗的鲜重、干重、相对含水量及其叶片和分蘖节的电导率和脯氨酸含量变化。结果表明,低温驯化阶段东农冬麦1号干物重显著高于济麦22,气温低于0℃时,东农冬麦1号干重仍增加,而济麦22则降低。济麦22相对含水量显著高于东农冬麦1号,10月29日(-2℃/7℃)东农冬麦1号植株的相对含水量迅速降低,而济麦22植株的相对含水量在11月2日(-3℃/5℃)迅速降低。两个品种分蘖节的脯氨酸含量显著高于叶片的脯氨酸含量,东农冬麦1号分蘖节的脯氨酸含量高于济麦22分蘖节的脯氨酸含量。低温胁迫下济麦22叶片的相对电导率高于东农冬麦1号。