灌浆期高温对不同耐热性小麦籽粒淀粉积累的影响

为揭示小麦耐热机理,以3个耐热性不同的小麦品种(系)［44（耐热）、94（热敏感）和中国春（热敏感）］为材料,在开花后15 d至成熟进行胁迫（昼/夜温度37/17 ℃,14/10 h）,探究热胁迫对小麦灌浆时间、千粒重、籽粒淀粉含量、组成和淀粉颗粒的影响。结果表明,在高温胁迫处理后,耐热和热敏感小麦籽粒总淀粉含量均降低,直/支比分别下降和升高;与耐热品系44相比,2个热敏感小麦品种的A型淀粉颗粒粒径减小,中间型淀粉颗粒（8~14 μm）增多。这些结果说明,灌浆期高温胁迫抑制了小麦籽粒淀粉的积累,但不同耐热能力的品种（系）对高温胁迫的响应存在差异。     

阶段高温对不同小麦品种产量的影响及其耐热性差异研究

为应对小麦高温灾害,筛选耐热丰产种质资源,通过裂区试验,以阶段高温为主区(在开花期、花后5～10 d、11～15 d、16～20 d和21～25 d进行高温胁迫,分别用H_1、H_2、H_3、H_4和H_5表示,以自然生长条件为对照),以品种为副区(选用济麦22、矮抗58、衡4399、淮麦33、石麦22、山农20、郑麦7698和邯6172耐热性不同的8个冬小麦品种),于2016-2017和2017-2018两个小麦生长季,研究了不同阶段高温对小麦产量及穗粒数、粒重等的影响,并分析了不同品种的耐热性。结果表明, H_1、H_2、H_3、H_4和H_5处理的两年平均产量分别较对照下降59.7%、49.5%、26.2%、36.4%和34.5%,穗粒数分别减少17.9、14.8、5.9、1.2和4.0粒,千粒重分别降低0.3、1.8、7.3、13.8和12.6 g。从品种看,自然生长条件下郑麦7698、淮麦33和衡4399的产量较高,石麦22的产量最低;高温条件下郑麦7698、山农20和衡4399的产量较高,淮麦33为受高温影响最大的品种,两年减产幅度均最高;两种条件下郑麦7698、衡4399和山农20的综合产量均较高,淮麦33最低。阶段高温对不同品种的影响不同,且存在年际间差异。2016-2017年度山农20、衡4399和石麦22的H_2处理均较对照增产,但其他阶段高温处理均减产。高温胁迫后郑麦7698的减产幅度在2016-2017年度最小,而在2017-2018年度仅次于减产幅度最大的淮麦33。郑麦7698、衡4399和山农20的两年几何平均产量均较高,淮麦33最低。从热感指数看,衡4399、山农20和郑麦7698的热感指数指标大部分小于1,淮麦33、济麦22、石麦22热感指数指标大部分大于1;其他品种的热感指数指标有的时段高温大于1,有的小于1。综合产量和热感指数指标,衡4399、山农20和郑麦7698的耐热性好,淮麦33、济麦22和石麦22的耐热性较差。     

不同落黄型小麦品种光合器官衰老及产量对花后高温的响应

为给耐热性小麦品种的选育和推广提供依据,以黄淮北片小麦全身落黄型品种邯6172和邯麦13及灰白落黄型品种石4185和早衰落黄型品种鲁麦14为供试材料,研究了灌浆期热胁迫对小麦植株含水量、干物质转运量和籽粒灌浆特性的影响,并通过千粒重热感指数评价了不同类型品种的耐热性。结果表明,高温加快了小麦叶片黄化衰老,不同品种衰老快慢不同,邯6172和邯麦13的旗叶、倒2叶、倒3叶分别于热胁迫后19、16、10d开始黄化,叶片黄化速度慢,分别比鲁麦14、石4185晚3~6d。热胁迫使穗、茎、叶含水量下降,不同品种下降速率不同,灌浆后期差异更为显著,其中花后31d鲁麦14、石4185、邯6172和邯麦13穗部含水量分别比对照下降28.7%、30.3%、12.1%和17.4%,叶片含水量分别下降53.8%、44.4%、18.7%和21.5%;鲁麦14、石4185茎秆含水量始终低于邯6172和邯麦13,失水失绿早。热胁迫下全身落黄小麦叶片衰老速度慢,绿叶数目、绿叶面积均较高,穗茎叶含水量相对较高,充分延缓了叶片等光合器官的衰老,保证了正常的生理代谢功能,营养器官干物质转运量和籽粒灌浆速率下降幅度较小,千粒重降低不明显,产量和千粒重热感指数小于1,耐热性好。     

灌浆期高温胁迫对小麦灌浆特性和品质的影响

为了解小麦灌浆和品质对高温的响应,同时为小麦耐热育种筛选种质资源,选取我国北方麦区和黄淮麦区13个推广品种(系)于2013-2014年度种植在石家庄,以自然生长为对照,研究了塑料棚热胁迫处理下小麦籽粒灌浆和品质的基因型差异.结果表明,中麦895、CA0816、衡4444、京冬8号和石麦15的产量和千粒重在自然生长和热处理环境中均较高,抗热性好;在自然生长和热处理环境间中麦875的产量差异不大,但千粒重均较高,抗热性较好;衡08观29、衡观35和石优17的产量和千粒重在自然生长环境下较高,但在热处理下均较低,抗热性较差.与自然生长环境相比,热处理下小麦籽粒硬度增加,其他指标变化规律不一致,石优17的吸水率、湿面筋含量和硬度差异显著,衡08观29的蛋白质含量、延展性和湿面筋含量差异显著;灌浆高峰期自然生长下灌浆速率为1.5～1.8g· d-1,热处理下灌浆速率为1.3～1.6g·d-1.     

高温条件下小麦不育发生的品种间差异

本文调查了不同小麦品种在减数分裂期遇高温导致不育的差异，获得了热带、亚热带小麦育种的基础知识。把从世界一些国家往集的１０９个小麦品种（品系）分别于１０月下旬、２月下旬、５月上旬和７月上旬而。秋播小麦，英国，荷兰，德国品种减数分裂期在最高气温２０－２３℃，最低气温１６－１８℃下几乎完全不育。从春到夏气温高４－５℃的西班牙品种，减数分裂期日最高气温２４℃，最低气温１８．５℃，结实率约为６０％，同为春小     

灌浆中后期高温对小麦黏度的影响及品种耐热性研究

为了提高小麦的产量和品质,筛选耐热种质资源,对来自山东、河北、河南和安徽省的12个冬小麦品种灌浆中后期至收获期于田间每天11:00-16:00以塑料薄膜覆盖方式进行高温胁迫,以不覆膜为对照(CK),研究了灌浆中后期高温对小麦的热感指数、几何平均产量、耐热指数以及小麦黏度等的影响。结果表明,灌浆中后期高温胁迫下籽粒千粒重、容重、产量及糊化黏度等被测指标均显著下降,矮抗58、衡4399、淮麦33、良星99和周麦22的热感指数均小于1,且耐热指数和几何平均产量相对较高,说明其较耐热;安农0711、济麦22、山农20、石麦19和石麦22的热感指数大于1或大部分大于1,且耐热指数较低,为热敏感型品种;郑麦7698和周麦18热感指数或大于1或小于1,几何平均产量和耐热指数相对较高,为中性品种。品种、环境及其交互作用对峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值等黏度指标均有极显著影响;高温胁迫对耐热性强的矮抗58、淮麦33、周麦22的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值及稀懈值等指标影响较小,高温胁迫下的上述指标较CK降低幅度平均在18.0%～39.6%;对耐热性差的济麦22、山农20和石麦22的影响较大,高温胁迫下的上述指标较CK降低幅度平均在80.5%～94.1%。加强小麦耐热性鉴定,筛选耐热种质资源是提高小麦产量和品质以及应对高温胁迫的重要措施之一。     

灌浆期高温干旱胁迫对小麦籽粒淀粉积累的影响

为探讨花后高温和干旱逆境胁迫对小麦淀粉组分的影响,采用盆栽和人工气候室相结合的方式研究了灌浆期短暂高温、干旱及其复合胁迫对两个不同品质类型小麦品种籽粒总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量的影响。结果表明,小麦籽粒淀粉的积累量符合Logistic方程,但逆境胁迫会缩短籽粒淀粉积累持续时间,降低其积累速率,使其最终淀粉积累量减少。与对照相比,高温、干旱及其复合胁迫显著降低两个小麦品种籽粒的支链淀粉和总淀粉含量,直链淀粉含量受影响较小,淀粉的直/支比增加。高温、干旱及其复合胁迫下,洛麦24的千粒重分别较对照下降42.03%、21.95%和50.01%,产量分别较对照下降57.88%、40.75%和61.08%;郑麦366的千粒重分别较对照下降34.39%、7.64%和43.16%,产量分别较对照下降41.58%、30.97%和48.49%。综上所述,高温、干旱胁迫抑制支链淀粉积累是造成产量下降的重要原因;复合胁迫对小麦籽粒淀粉积累量的影响大于干旱或高温单独胁迫;高温胁迫的影响大于干旱;洛麦24较郑麦366对高温和干旱胁迫更敏感。     

不同基因型小麦对热处理的响应

为进一步揭示小麦耐热性的生理机制,以黄淮海地区正在推广的24个小麦品种(系)为材料,分析了不同小麦基因型苗期和生育后期细胞膜热稳定性和获得耐热性的差异.结果表明,不同品种(系)不同生育期耐热性差异较大,苗期热致死时间变化范围为13～50 min;34℃高温诱导使热致死时间显著延长,变化范围变为50～200 min,品种(系)间植株获得耐热性差异较大;大田条件下,灌浆期正常植株热致死时间与苗期相近,而成熟期随气温升高和生育进程热致死时间延长,变化范围为10～60 min.开花后5～7 d高温诱导能显著延长生育后期植株热致死时间,植株将获得耐热性,并一直保持至成熟期.25℃下正常生长植株的旗叶SOD和POD活性均随生育进程而升高;高温诱导使灌浆期SOD和POD活性分别升高和降低,同时抑制成熟期SOD和POD活性的进一步升高,且对POD活性作用更大,苗期获得耐热性强的品种(系)的抗氧化酶活性对高温诱导的反应明显.     

灌浆期高温对冬小麦淀粉粒发育的影响

为探讨灌浆期高温对小麦籽粒中淀粉粒发育的影响,选用新疆主栽的冬小麦品种新冬20号和新冬23号为试验材料,在籽粒灌浆期设2个昼夜温度水平(24/17℃,37/28℃),研究高温对小麦籽粒发育、淀粉粒表观特性、淀粉合成关键酶活性以及淀粉降解酶活性的影响。结果表明,花后灌浆期高温胁迫使两个参试小麦品种籽粒灌浆进程缩短、籽粒瘦瘪,粒重明显下降。高温胁迫影响了A-和B-型淀粉粒的发育进程,从花后14 d开始淀粉粒表面出现孔洞,成熟期B-型淀粉粒数量明显减少。两个参试小麦品种籽粒中淀粉合成关键酶活性对高温的耐受性不同,新冬23号受影响较大。高温处理下两个小麦品种的AGPase和SSS酶活性峰值出现时间提前,SS酶活性明显降低;灌浆后期籽粒α-淀粉酶活性明显增强。花后高温胁迫打破了小麦籽粒灌浆过程中淀粉合成酶和降解酶之间的平衡,α-淀粉酶活性增强导致淀粉粒表面出现孔洞,最终影响淀粉的品质。     

花后高温胁迫对小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响

为了筛选耐高温胁迫的优良小麦品种,采用盆栽与人工气候室相结合的方法,研究了花后高温胁迫对15个小麦品种产量和籽粒蛋白质含量的影响.结果表明,花后10 d和20 d高温处理分别使不同品种千粒重下降4.3%～34.8%和8.5%～32.5%,产量下降6.8%～35.0%和13.9%～37.9%,籽粒蛋白质含量增加1.0%～8.7%和2.4%～16.4%,表明不同品种对高温胁迫的敏感性存在明显差异.从高温处理时期来看,花后20 d高温胁迫的影响略大于花后10 d.依据花后高温胁迫下千粒重和产量的降幅进行聚类分析,将15个小麦品种划分为5类,其中洛旱6号受高温胁迫的影响较大,偃展4110、洛旱2号和郑麦366对高温胁迫的耐性较强.从籽粒蛋白质含量变化来看,豫麦50受高温胁迫影响较小,豫农949和豫农202受影响较大.     

外源水杨酸对高温胁迫下小麦籽粒灌浆特性的影响

为探究外源水杨酸(SA)对高温胁迫下小麦产量形成特性的影响,以扬麦18为试验材料,于2018-2020年进行盆栽试验,分别在小麦抽穗期(SAHG)、开花期(SAAG)、花后5 d(SA5G)以及花后10 d(SA10G)对其喷施水杨酸(SA),在灌浆期(花后15～19 d)采用被动式模拟增温方法对其进行高温胁迫,分析不同处理对小麦产量及其相关指标的影响。结果表明,与常温对照(NN)相比,灌浆期高温胁迫(NG)显著降低了小麦的产量和千粒重,不同时期喷施SA显著降低了高温胁迫下产量和千粒重的下降幅度,不同处理缓解效果表现为SAAG>SA5G>SA10G>SAHG。外源SA处理缓解了高温胁迫对小麦不同穗位强、弱势粒粒重的损害,对上部小穗及弱势粒粒重的影响较为显著,从而缓解了高温胁迫下小麦产量的降低。喷施SA显著降低了灌浆期高温胁迫下籽粒蔗糖含量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶(SS)活性的降低幅度,提高了籽粒中吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、细胞分裂素(CTK)的含量。推测喷施SA通过调控小麦籽粒内源激素水平提高籽粒糖类物质含量,进而缓解高温胁迫对产量影响。     

花后高温胁迫对小麦灌浆特性及产量的影响

为了解小麦灌浆特性对花后高温胁迫的响应,选用西农979、洛旱2号、西农2208、新麦11、郑麦366和兰考矮早8等6个品种,于2016-2018年以自然条件为对照(CK),分析了花后高温胁迫(搭棚增温)后小麦灌浆进程、千粒重和产量的变化。结果表明,小麦粒重主要由灌浆持续时间和灌浆速率决定,不同小麦品种对花后高温胁迫的响应模式不同。西农979、洛旱2号在高温胁迫下,灌浆快增期的平均灌浆速率有所提高,但灌浆持续时间显著降低,导致粒重显著下降,且两年度的千粒重热感指数和产量热感指数均大于1,属于不抗高温型品种;新麦11、郑麦366和兰考矮早8经高温胁迫后,灌浆持续时间变化幅度不大,平均灌浆速率分别降低了0.05、0.09和0.06g·d^-1,千粒重分别降低了2.00、1.45和1.56g,但高温胁迫下粒重与CK无显著差异,且郑麦366和兰考矮早8的千粒重热感指数和产量热感指数在两个年度均小于0.9,属于抗高温型品种。     

不同冠温特征小麦的籽粒灌浆特性及内源激素的变化

为阐明小麦冠层温度与其籽粒灌浆特性、内源激素变化的关系,2001~2003年对黄淮麦区及河南省推广的30个小麦品种冠温特征、籽粒灌浆特性和籽粒发育过程中内源激素(玉米素ZR、赤霉素GA3、生长素IAA、脱落酸ABA)含量及比值的变化进行了研究。结果表明,豫麦50在灌浆后期冠层温度明显降低,表现为冷尾型;豫麦34和豫麦70在灌浆后期冠层温度有上升的趋势,表现为暖尾型。在灌浆末期冷尾型与暖尾型小麦冠层温度相差超过2.5℃。冷尾型豫麦50强、弱势粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率和渐增期、快增期、缓增期的灌浆速率均大于暖尾型豫麦34、豫麦70;强势粒的激素含量变化及其比值变化规律性明显,弱势粒表现的规律性不如强势粒。冷尾型豫麦50强势粒ZR、IAA、GA3含量峰值均高于豫麦34、豫麦70,其ZR/ABA、GA3/ABA、IAA/ABA峰值亦高于暖尾型豫麦70和豫麦34,而ABA含量在灌浆中期上升快,且高峰值大于豫麦70和豫麦34,达到高峰后下降较快;在弱势粒中,豫麦50上述各种激素含量仍保持较高状态。     

PEG胁迫对不同小麦品种幼苗抗旱生理指标的影响

为给小麦抗旱育种的早期筛选工作提供理论依据,以济麦262(抗旱型)、烟农19(中间型)和临麦2号(水分敏感型)为材料,采用PEG模拟干旱胁迫,探究干旱胁迫对不同小麦品种幼苗生物量、含水量、根系形态特征、抗氧化酶活性和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,PEG胁迫下,三个品种中济麦262的生物量最大,地下部含水量显著高于临麦2号和烟农19;其根系的总长、总投影面积、总面积和总体积最大,且受抑制程度最低;其抗氧化酶活性在一定程度上明显增强,尤其是叶片和根系过氧化物酶、根系超氧化物歧化酶及叶片过氧化氢酶活性增强幅度显著高于临麦2号和烟农19;其叶片光化学荧光淬灭系数(qP)和PSⅡ的实际光化学效率与CK相比均呈下降的趋势,其中qP下降程度最低,荧光非光化学淬灭显著增强且高于其他两个品种。综上所述,在PEG胁迫下抗旱品种的生长受抑制程度最小,清除氧自由基能力较强,光能利用率高。     

灌浆期高温与干旱对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达的影响

灌浆期高温与干旱是影响小麦籽粒淀粉合成与积累的重要因素。为探讨灌浆期高温、干旱及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉合成及积累的影响机理,以郑麦366为试验材料,采用大田盆栽和人工气候室模拟高温相结合的方法,研究了灌浆期高温、干旱及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达特性及淀粉含量的影响。结果表明,灌浆期高温导致小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达高峰期提前,并不同程度抑制淀粉合成相关酶基因的表达;干旱胁迫不同程度提高了 AGPL1、 AGP1-a、 AGP1-b、GBSSI、SSI、SSIIc、SSIIIb、BEI、BEIIb、 ISA2、PHOH基因的表达量,降低其余被测基因表达量;高温和干旱复合胁迫与单因素胁迫对被测指标的影响不尽相同,表明两者对某些指标存在互作效应。高温与干旱均导致成熟期籽粒直链、支链和总淀粉含量下降。淀粉合成相关酶基因表达特性与淀粉积累密切相关。综上所述,高温与干旱改变了淀粉合成相关酶基因的表达,使淀粉积累受抑,导致小麦籽粒淀粉含量和产量下降。     

夜间增温对灌浆期高温胁迫下小麦干物质及灌浆特性的影响

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(W_T-JN)、拔节期-孕穗期增温(W_J-BN)和孕穗期-开花期增温(W_B-AN)]及灌浆期高温胁迫处理,比较分析了不同处理下小麦干物质积累及灌浆特性的差异。结果表明,W_T-JN和W_J-BN处理主要通过缩短小麦播种-开花的时长,延长灌浆期天数,增加花前干物质转运量、花后干物质积累量和花后干物质积累贡献率,进而提高了开花期和成熟期干物质积累量;促进了干物质在成熟期穗轴+颖壳和籽粒中的积累,降低了小麦茎鞘+叶片中的积累量,增产3.08%～7.62%。灌浆期高温胁迫显著降低了两个品种的产量,而与灌浆期高温胁迫处理(NH)相比,W_T-JH和W_J-BH处理增产1.21%～6.05%。与不增温处理(NN)相比,在W...