不同小麦抗旱品种种子萌发的根系特征及其与主要激素含量的关系

为探究不同抗旱性小麦品种抗旱萌发的根系生长特征及其与主要激素含量的关系,以抗旱性较强的晋麦47和抗旱性较弱的矮抗58为材料,研究了正常和干旱(15%PEG)水分条件下小麦萌发期最长根长、根质量、总根长、根系总表面积等形态指标,以及根系中生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)、乙烯(ETH)等激素含量的变化。结果表明,干旱胁迫下,与对照相比,晋麦47的最长根长增加(增幅为25.82%),矮抗58的最长根长减小(降幅为8.09%);两品种的根质量、总根长、根系总表面积、根系总体积均降低,且晋麦47的降幅均小于矮抗58;两品种根系中IAA含量、ABA含量、CTK含量、ETH含量均增加,且晋麦47的增幅均大于矮抗58;而GA含量均降低,且晋麦47的降幅大于矮抗58。这些结果说明,干旱条件下抗旱性强的小麦品种具有较长的最长根长,且与IAA,ABA,CTK,ETH的含量增加有关。     

小麦miR164及其靶基因NAC的克隆与表达载体构建

miRNA对植物的生长发育及逆境适应起到重要的调控作用。为探究miR164基因的功能及其参与胁迫的响应机制,我们首先检测了小麦miR164及其靶基因NAC2D在受到内质网胁迫后表达水平的变化,并通过克隆miR164及NAC家族的几个基因(NAC6A,NAC2D,NAC8,NAC1),分别构建其表达载体。分析表明:miR164与NAC2D在受到内质网胁迫诱导剂二硫苏糖醇(DTT)处理后,miR164上调表达,NAC2D下调表达,而经内质网胁迫缓解剂熊去氧胆酸(UDCA)处理后,两基因表达水平变化呈现出相反的趋势,表明miR164可能参与小麦幼苗内质网胁迫响应的调控。进而我们对NAC家族的几个基因分别进行克隆,并成功构建了它们的植物表达载体,为进一步探索miR164的功能及其调控机制提供了重要基础。     

PEG-6000模拟干旱胁迫下不同基因型 小麦品种萌发期抗旱性的综合鉴定

为了研究不同基因型小麦品种萌发期的抗旱性,以20个小麦品种为材料,采用质量分数为20%的PEG-6000溶液处理模拟干旱胁迫,测定了芽长、主胚根长、芽鲜质量、根鲜质量、发芽率、发芽势、发芽指数和萌发抗旱指数等指标,通过主成分分析和综合评价值(F值)法对供试材料的抗旱性进行综合评价,并通过测定相关生理指标对评价结果进行了验证。结果表明,PEG-6000胁迫处理后的芽长、主胚根长、芽鲜质量、根鲜质量、发芽率、发芽势、发芽指数均受到抑制,但不同品种的降幅存在显著差异。主成分分析表明,晋麦47、运旱618、长治6406、石4185和旱选10号抗旱性明显强于F值较低的京冬18、石家庄4号、石优20、郑麦366和郑麦9023。相关生理指标测定结果表明,F值较高的晋麦47、运旱618和长治6406的抗旱性要显著高于F值较低的京冬、石家庄4号和郑麦366。这说明基于形态指标的综合评价值法可以有效地对小麦萌发期抗旱性进行鉴定,供试材料中抗旱性较强的品种有:晋麦47、运旱618、长治6406、石4185和旱选10号,抗旱性较差的品种有:京冬18、石家庄4号、石优20、郑麦9023和郑麦366。     

水分胁迫对小麦幼苗中活性氧与细胞死亡的影响

【目的】研究水分胁迫迫对抗旱与干旱敏感型小麦幼苗叶片活性氧与细胞死亡的影响。【方法】本实验选用2个耐旱性差异显著的小麦品种为材料,分析水分胁迫对小麦幼苗中脯氨酸含量、活性氧水平和细胞死亡程度等指标的影响。【结果】水分胁迫对旱选10号的叶片含水量、叶片渗透势和生物量影响相对较小,其下降幅度均低于郑引1号;叶片中脯氨酸(Pro)含量和根系活力的上升幅度则显著高于郑引1号;而叶片中丙二醛(MDA)含量和相对电导率上升幅度显著低于郑引1号。水分胁迫下,旱选10号叶片与根尖部位的H_2O_2含量、O~-_2水平及细胞死亡率也显著低于郑引1号。【结论】说明在水分胁迫下,旱选10号可以通过减缓体内活性氧积累,增加脯氨酸含量与根系活力和降低细胞死亡程度,从而增强了其对胁迫的耐受能力。     

氮肥水平对限制灌溉下冬小麦旗叶光合性能及产量的影响

为了解氮素营养供应与小麦节水效果的关系,以周麦22为材料,采取大田试验研究了不同氮肥水平对限制灌条件下冬小麦旗叶光合性能及产量的影响。结果发现,与正常灌水相比,限制灌溉降低了小麦旗叶叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,提高了小麦旗叶胞间CO2浓度;限制灌溉条件下,与不施氮肥相比,增施氮肥能明显改善小麦旗叶光合性能。从产量来看,充分灌水有利于小麦产量提高,而限制灌溉条件下,灌水时期提前或增施氮肥能不同程度提高小麦产量。以上结果说明,增施一定量的氮肥能明显改善限制灌溉条件下冬小麦花后旗叶光合性能,提高小麦产量和水分利用效率。     

基于VIGS技术的小麦干旱响应基因TaEF-1α的功能研究

为了进一步研究Ta EF-1α基因在小麦响应干旱胁迫中的作用,首先在正常灌水和干旱胁迫2个处理下对Ta EF-1α基因在转录水平上的表达量进行了验证,并利用VIGS(Virus induced gene silencing)技术将Ta EF-1α基因进行沉默,对其功能进行研究。结果表明,Ta EF-1α基因在m RNA水平上的表达量与其蛋白水平上的变化趋势一致,均受干旱诱导上调表达。与正常灌水且未进行VIGS沉默处理的植株相比,干旱处理且未进行VIGS沉默处理的植株中Ta EF-1α基因表达量极显著升高,其叶片相对含水量也极显著降低、相对电导率和丙二醛(MDA)含量则极显著升高;干旱条件下,与未进行VIGS沉默的对照植株相比,VIGS沉默后的植株中Ta EF-1α基因表达量极显著下降,其叶片相对含水量也极显著降低、相对电导率和丙二醛(MDA)含量则极显著升高,植株表现出叶片下垂、对干旱胁迫敏感的表型。综合干旱处理和VIGS沉默Ta EF-1α基因后小麦植株的表型和生理指标变化,说明干旱胁迫诱导小麦植株中Ta EF-1α基因上调表达,敲低Ta EF-1α基因表达后小麦抗旱性显著下降,因此,Ta EF-1α基因在小麦响应干旱胁迫中可能发挥了重要作用。     

锌肥对干旱下冬小麦产量形成及籽粒锌积累动态的影响

干旱胁迫是造成冬小麦减产的主要原因之一,为探寻干旱防御技术,本研究以豫农211为材料,在拔节期、灌浆期对小麦进行不同水分和锌肥处理,研究了施用锌肥对干旱条件下冬小麦SPAD值、叶片相对含水率、地上部干物质积累、籽粒灌浆速率、籽粒锌积累动态及产量形成的影响。结果表明,干旱胁迫下,冬小麦叶片SPAD值、叶片相对含水率、单株地上部干物质积累、籽粒灌浆速率、籽粒锌积累速率、产量及其构成因素均显著下降,施用适量锌肥可以提高小麦叶片含叶绿素量,增加叶片相对含水率及单株干物质总量,提高籽粒灌浆速率,促进籽粒锌积累速度及最终籽粒含锌量,提高产量。本试验条件下,锌肥能增加干旱下小麦产量4.80%,籽粒含锌量36.86%。     

干旱胁迫对小麦非结构性碳水化合物代谢的影响及其与抗旱性的关系

为了研究干旱胁迫下,小麦非结构性碳水化合物的改变率与干旱敏感系数的相关性。利用室内水培的方法,以6个抗旱性不同的小麦品种为试验材料,设置15%PEG和20%PEG 2个胁迫水平,以不添加PEG的正常营养液为对照,系统研究了不同干旱胁迫条件下小麦叶片和根系中主要非结构性碳水化合物含量的变化规律。结果表明,干旱胁迫明显降低了各小麦品种干物质量,6个小麦品种在不同干旱水平下的抗旱性均表现为晋麦47矮抗58周麦22洛旱6号郑麦9023西农979;干旱胁迫下6个小麦品种叶片和根系中可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量均随着干旱时间的增加呈先增加后降低的趋势,而淀粉和果聚糖含量则呈降低的趋势,复水后各非结构性碳水化合物含量逐渐恢复到对照水平;6个小麦品种中,干旱敏感性越高的品种,在干旱胁迫下其组织中各非结构性碳水化合物含量的改变率越小;干旱敏感系数与干旱胁迫下各非结构性碳水化合物含量的改变率均呈负相关性,其中可溶性总糖、果糖、淀粉、果聚糖含量在干旱胁迫下的改变率与干旱敏感系数的相关性达到显著水平。在干旱胁迫下,淀粉与果聚糖的水解对提高小麦抗旱性有重要作用。     

花生和玉米前茬根系分泌物对冬小麦幼苗 生长及抗旱性的影响

为探明花生和玉米根系分泌物对小麦幼苗生长的化感作用,通过室内盆栽模拟茬口种植,研究了花生和玉米根系分泌物对冬小麦幼苗及根系生长、种子萌发过程及幼苗抗旱生理响应的影响。结果表明,相较于玉米茬口和清水对照,花生茬口可显著促进小麦幼苗地上及地下部分的生长,根冠比相较于对照提高了25.0%,根系总根长、根表面积、根投影面积、根体积分别较对照提高了43.8%、34.5%、37.1%、48.3%(P0.05),而玉米茬口与清水对照之间各生长指标无显著差异。种子萌发试验表明,花生根系分泌物对冬小麦种子发芽率无显著影响,但显著提高了胚根长和胚根生长速率,化感指数较玉米分别增加了0.20和0.16。此外,在干旱胁迫前期,花生茬口处理下的小麦叶片相对含水量相对较高,而在干旱胁迫后期叶片相对电导率和MDA含量则显著低于玉米茬口。综合分析表明,花生茬口处理下,其根系分泌物能够促进冬小麦幼苗生长尤其是对根系发育有正向促进作用,同时可以提高小麦幼苗的抗旱性。     

不同小麦品种对干旱胁迫的形态生理响应及抗旱性分析

为了探讨不同冬小麦品种对干旱胁迫的生理响应,以矮抗58、郑麦366、开麦21、衡观35、周麦26、西农979,6个河南省主推的小麦品种为试验材料,研究了在返青期充分灌水(1 050 m~3·hm~(-2))、非充分灌水(450m~3·hm~(-2))以及不灌水处理对不同小麦品种形态指标、生理指标、产量以及产量构成要素的影响。结果表明,返青期非充分灌水和不灌水处理都使小麦的叶片相对含水量、株高、叶面积以及干物质积累量显著降低。衡观35、开麦21、西农979和矮抗58在受到干旱胁迫时过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性的降幅小于郑麦366和周麦26,丙二醛(MDA)含量的增幅也表现出相同趋势。同时,干旱胁迫使小麦的有效穗数、穗粒数、千粒重及产量显著下降。在轻度干旱胁迫下,有效穗数和产量降幅较大;在严重干旱胁迫下,穗粒数、千粒重和产量下降的幅度均更明显。干旱胁迫引起的小麦叶片相对含水量、株高、叶面积、干物质积累量、POD活性的降幅和MDA含量的增幅与抗旱系数和抗旱指数呈显著或极显著负相关。6个小麦品种中,衡观35和开麦21抗旱性较强,西农979和矮抗58抗旱性中等,郑麦366和周麦26抗旱性较弱。