冬小麦的春化作用和单叶积温

单叶积温已被用于小麦(Triticum aestivum L.)动态发育模型中描述叶的阶段性发育.春化作用控制冬小麦发育进程.本试验旨在确定春化作用是否影响冬小麦产生叶片所需积温.在人工气候室和室外钵中分别种植"Stephens"的预春化处理和未春化处理萌芽种子.室外钵栽植的植株自然地通过春化阶段,播前春化处理对生长、发育和开花均没有影响.人工气候室里两种方法处理萌芽种子的植株在经春化处理的植株达到开花之前,单叶积温或主茎总叶数没有差异.未春化处理植株继续产生分蘖直到试验结束,然而春化处理植株于拔节期停止分蘖.这些结果支持了在摸拟春化处理和未春化处理的冬小麦幼苗的叶片发育时,单叶积温应用一个恒定值的观点.然而也显示出了摸拟作物叶片冠层发育需要塑造合理的春化效应模型.     

小麦春化研究进展

本文综述了近10年来有关小麦春化研究的生态、生理生化及遗传学进展。讨论了小麦春化的低温条件及敏感阶段,分析了低温在小麦体内引起的核酸、蛋白质组分及生物活性物质的变化规律及春化基因的作用方式.并就小麦春化与器官建成的有关内容作了介绍.     

青海和西藏小麦品种主要春化基因的组成分析

为了明确青海和西藏小麦春化基因的分布特点,利用STS标记对96个青海和西藏小麦品种主要春化基因VRN-A1、VRN-B1、VRN-D1和VRN-B3位点的等位变异组成进行了检测和分析。在96个小麦品种中,VRN-A1位点存在Vrn-A1 a(30.2%)、Vrn-A1 b(6.3%)和vrn-A1(63.5%)3种等位变异,VRN-B1位点存在Vrn-B1 a(29.2%)、Vrn-B1 b(12.5%)和vrn-B1(58.3%)3种等位变异,VRN-D1位点存在Vrn-D1 a(55.2%)、Vrn-D1 b(1.0%)和vrn-D1(43.8%)3种等位变异,VRN-B3位点存在Vrn-B3 b(1.0%)和vrn-B3(99.0%)两种等位变异。4个位点显性春化基因等位变异的分布频率不同,依次为Vrn-D1(56.3%)Vrn-B1(41.7%)Vrn-A1(36.5%)Vrn-B3(1.0%)。在14个冬小麦品种中,4个位点均为隐性春化基因等位变异;在82个春小麦品种中,4个位点至少有1个携带显性等位变异,其中VRN-D1位点显性等位变异占主导地位,并常与其他位点显性等位变异伴随出现。两个地区春小麦品种间,4个位点显性等位变异的分布频率存在较大的差异,青海春小麦品种依次为Vrn-B1(64.8%)Vrn-A1(51.9%)=Vrn-D1(51.9%)Vrn-B3(1.9%),西藏春小麦品种为Vrn-D1(92.9%)Vrn-A1(25.0%)Vrn-B1(17.9%)Vrn-B3(0)。在82个春小麦品种中,4个春化基因位点存在8种等位变异组合类型,vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(30.2%)Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(17.6%)vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(11.5%)Vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(7.3%)vrnA1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(6.3%)=Vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(6.3%)Vrn-A1/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(5.2%)vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/Vrn-B3(1.0%)。这8种等位变异组合在春小麦中的分布频率因品种推广地区不同而不同。在青海春小麦品种中,存在8种等位变异组合类型,以Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(29.5%)和vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(22.2%)为主,vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(14.8%)与Vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(11.1%)次之;在西藏春小麦品种中,仅存在5种等位变异组合类型,以vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(60.7%)为主,Vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(21.4%)和vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(10.7%)次之,vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(3.6%)和Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(3.6%)较低。这些信息可为青海和西藏小麦品种选育和推广提供依据。     

不同小麦品种春化反应与抗寒性关系初探

选择北移号、8066、苏引10号、鲁麦22号、晋春9号等五个不同类型小麦品种，通过低温春化处理，观察不同品种的春化反应和抗寒性表现，以研究其春化反应与抗寒性的关系。结果表明，不同类型品种抗寒性差异较大，同一品种经不同低温春化时间处理后幼苗的抗寒性不同，且随着春化时间的延长，抗寒性增强，适宜春化时间处理幼苗的抗寒性最强；在小麦生长发育过程中，要求较长低温春化时间的品种，抗寒性不一定强，但抗寒性强的品种，要求的春化时间一般较长；低温春化特性与抗寒性是品种的两种性质，低温春化有利于小麦抗寒性的形成。     

基于格点积温指标的黄淮海冬麦区冬小麦气候生产潜力预估

为宏观了解冬小麦产量及产量稳定度的变化规律,基于1991-2013年黄淮海冬麦区91个有冬小麦种植的农业气象站点的冬小麦发育期及对应年份100个气象站点逐日气象资料,采用格点积温指标划分生育期,通过逐步订正法对冬小麦的气候生产潜力及其变异系数进行估算,之后结合国家气候中心RegCM3模式模拟A1B情景下1951-2100年0.25°×0.25°格点气象资料,对未来情景下冬小麦气候生产潜力及其变异系数进行预估。结果表明,从年际变化看,黄淮海冬麦区冬小麦气候生产潜力总体呈现波动下降的趋势,且该波动逐渐趋稳;各时段气候生产潜力基本介于6 277~7 044kg·hm~(-2),除2011-2040年有21.94kg·hm~(-2)·10a~(-1)的上升趋势外,其余时段均呈明显下降趋势。冬小麦气候生产潜力在空间上总体呈北部低、四周高,在时间上主要呈先平稳后逐渐降低的趋势;其变异系数在空间上总体呈北高南低,在时间上呈北部先增后减、南部先减后增的变化趋势。在实际生产过程中应更加注重冬小麦生长发育过程中光、温、水的匹配程度。     

光照对小麦的春化效应及其机制初探

为解析光照对春化过程的影响及其机制,以中麦175为材料,比较了光照春化及暗春化28 d时该品种开花时间的差异,并对春化前、春化7 d、14 d、21 d和28 d时,两种春化条件下小麦叶片中春化及光周期相关基因进行了real-time PCR分析。结果表明,与暗春化相比,光照春化使小麦提前开花19.73 d;与春化、光周期相关的基因（TaVRN1、TaVRN2、TaVER2、TaVIL1、TaVIL2、TaVIL3、TaCO1、TaCO2、TaPPD1、TaGI1、 TaLHY和TaTOC1）在光照春化条件下的表达水平较高,这可能是光照春化导致小麦提早开花的主要原因之一,也说明小麦中可能存在未知的TaVRN1调控因子,这些调控因子同时受到光照和低温条件的调控。     

春化及光周期基因的等位变异及其对冬小麦光合及产量性状的影响

为了解春化及光周期基因对小麦光合及产量性状的影响,在抗旱棚中对冬麦区广泛种植的58个冬小麦品种进行水分胁迫和正常灌水处理,在灌浆期调查其光合性状,收获后调查其产量性状,并利用分子标记检测其春化及光周期基因的等位变异,进而分析在正常灌水和水分胁迫下春化及光周期基因的等位变异对光合及产量性状的影响。结果表明,供试材料中春化基因Vrn-B1和Vrn-D1位点的出现频率分别为8.62%和43.10%,未检测到春化基因Vrn-A1位点;光周期非敏感型位点Ppd-D1a的出现频率为91.38%。充分灌水条件下,含有vrn-D1位点的品种的净光合速率、蒸腾速率及单株生物量均较含有其显性位点的品种高,而在水分胁迫下,含有vrn-D1位点的品种仍能维持较高胞间CO2浓度、单株生物量及单株籽粒产量,表明该基因型可能更适应干旱环境。综上所述,春化及光周期基因对光合及产量性状有一定影响,携带vrn-D1位点的品种具有高且稳定的光合能力及产量水平,在小麦高光效育种中应注意利用。     

春化和光周期基因在陕西小麦品种中的分布

为了解陕西小麦品种中春化基因和光周期基因的分布特点,采用STS标记检测了陕西境内173份小麦品种春化基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Vrn-B3和光周期基因Ppd-D1位点的显性等位变异组成.结果表明,4个春化基因位点显性等位变异在陕西小麦中的平均分布频率不同,顺序为Vrn-D1(38.2%)＞Vrn-B1(16.2%)＞Vrn-A1(1.2%)＞Vrn-B3(0%).春化显性等位变异在陕西境内各麦区的分布频率也不同:归属于北部冬麦区的小麦品种4个春化位点均处于隐性状态;归属于黄淮冬麦区的小麦品种显性等位变异分布比例顺序为Vrn-D1(41.7%)＞Vrn-B1(19.1%)＞Vrn-A1(0%)=Vrn-B3(0%);归属长江中下游麦区的为Vrn-D1( 40.3%)＞Vrn-B1(16.1%)＞Vrn-A1(0%)=Vrn-B3(0%),归属西南冬麦区的为Vrn-D1(54.6%)＞Vrn-A1(18.2%)=Vrn-B1(18.2%)＞Vrn-B3(0%).在光周期Ppd-D1位点,99.4%的品种携带对光周期反应不敏感的显性等位变异Ppd-D1a.陕西境内推广的小麦品种中存在7种春化和光周期基因显性等位变异组合,即Vrn-D1、Ppd-D1a、Vrn-B1/Ppd-D1a、 Vrn-D1/Ppd-D1a、Vrn-A1/Vrn-B1/Ppd-D1a、Vrn-A1/Vrn-D1/Ppd-D1a 和Vrn-B1/Vrn-D1/Ppd-D1a,平均分布频率为0.6%、49.7%、11.6%、32.3%、0.6%、0.6%和4.6%.5个位点显性等位变异组合在陕西境内不同麦区分布也不同:归属于北部冬麦区的检测小麦品种中,均携带单一显性等位变异Ppd-D1a;归属于黄淮冬麦区的小麦品种中,显性等位变异组合出现5种类型,即Vrn-D1、Ppd-D1a、Vrn-B1/Ppd-D1a、 Vrn-D1/Ppd-D1a和Vrn-B1/Vrn-D1/Ppd-D1a,比例分别为1.2%、45.2%、13.1%、34.5%和6.0%;归属于长江中下游冬麦区的小麦品种中存在4种显性等位变异组合类型,即Ppd-D1a、Vrn-B1/Ppd-D1a、 Vrn-D1/Ppd-D1a和Vrn-B1/Vrn-D1/Ppd-D1a,分别占45.2%、14.5%、37.1%和3.2%;归属于西南冬麦区的小麦品种中存在5种类型,分布比例次序为Ppd-D1a(36.3%)=Vrn-D1/Ppd-D1a(36.3%)＞Vrn-A1/Vrn-B1/Ppd-D1a(9.1%)=Vrn-A1/Vrn-D1/Ppd-D1a(9.1%)=Vrn-B1/Vrn-D1/Ppd-D1a(9.1%).这些信息为陕西选育广适性小麦品种提供了依据.     

植物春化作用机理研究进展

春化作用对植物生长发育调控具有重要作用。本文对植物春化过程中的碳水化合物代谢、蛋白质和核酸代谢、酶代谢、内源激素代谢以及春化作用分子机理等几个方面进行了简要综述。     

甘肃小麦品种主要春化和光周期基因的组成和分布

为了明确甘肃小麦春化和光周期基因的分布特点,利用STS标记对96份品种的主要春化基因位点VRN-A1、VRN-B1、VRN-D1、VRN-B3和光周期基因PPD-D1位点的等位变异组成进行了检测和分析。结果表明,在甘肃小麦品种中,春化和光周期基因等位变异组合存在11种类型,每种类型的分布频率不同。其中,Ppd-D1a类型频率最高,Vrn-A1/Vrn-B1/Ppd-D1a次之。在春麦生态区存在11种组合类型,其中VrnA1/Vrn-B1/Ppd-D1a频率最高,Ppd-D1a次之。在河西灌溉春麦区、中部干旱春麦区与洮岷高寒春麦区频率最高的组合类型分别为Vrn-A1/Vrn-B1/Ppd-D1a、Vrn-A1/Vrn-B1和Ppd-D1a。与春麦生态区相比,冬麦生态区不存在春化基因显性变异Vrn-A1,且仅存在Ppd-D1a、Vrn-B1/Ppd-D1a、Vrn-D1/Pp-D1a三种类型的等位变异组合,其中,Ppd-D1a类型频率最高,Vrn-B1/Ppd-D1a次之。在陇南冬麦区、渭河上游冬麦区、泾河上游冬麦区中,基因组合类型Ppd-D1a均占主导地位,分布频率依次为46.2%、93.6%和100%。     

小麦春化发育相关蛋白质同工酶的研究

本研究对不同发育特性的小麦品种 ,进行春化、脱春化处理 ,经凝胶电泳分析表明 ,在冬小麦春化过程中 ,不仅植株可溶性蛋白质含量增加 ,而且有新蛋白质的产生。英国Mercia品种与中国京 84 1都产生 5 3.2、4 6kD两种新的蛋白质 ,且在春化、脱春化中稳定存在 ,这两种蛋白质正是春小麦有而冬小麦未经春化没有的 ,表明这两种蛋白质的产生与冬性小麦春化过程密切相关 ;同时在春化过程中过氧化物酶 (POD)、酯酶 (EST)酶带及活性发生显著变化且产生了与特异蛋白质分子量 (5 3.2kD)接近的新带 ,表明POD和EST与小麦通过春化发育有一定相关性 ,而6 磷酸葡萄糖脱氢酶与春化发育相关性较小 ,超氧化物歧化酶 (SOD)与春化发育基本无相关性