弱春性小麥品種越冬期抗凍性差異的生理及分子機(jī)理研究.pdf

1、本試驗(yàn)以目前黃淮冬麥區(qū)大面積推廣的弱春性小麥品種偃展4110、豫農(nóng)949、鄭麥9023和豫麥34為供試材料，采用分期播種試驗(yàn)的方法，系統(tǒng)觀察了不同品種在不同播期條件下的幼穗發(fā)育進(jìn)程，研究了低溫脅迫條件下弱春性小麥品種間植株葉片與抗寒性密切有關(guān)的部分生理特性及保護(hù)酶基因的表達(dá)差異，分析了弱春小麥小麥品種對寒脅迫的生理響應(yīng)。其主要研究結(jié)果如下： 1.小麥的幼穗發(fā)育進(jìn)程與其抗寒性密切相關(guān)。同為弱春性品種，其幼穗發(fā)育進(jìn)程越快，遭受寒流侵

2、襲后的凍害越重，如同為第一播期(10月5日)播種的4個(gè)弱春性小麥品種，寒流來臨前主莖幼穗發(fā)育最快的豫麥34和鄭麥9023兩品種已分別達(dá)到小花分化末期和初期，寒流過后主莖幼穗凍死率分別為96％和73％1寒流來臨前主莖幼穗發(fā)育到二棱后期的偃展4110幼穗凍死率為25％左右；而主莖幼穗發(fā)育最慢(二棱初期)的豫農(nóng)949，僅有部分葉片的葉尖受凍。同時(shí)本研究還發(fā)現(xiàn)，在不同播期條件下幼穗發(fā)育進(jìn)程相同的品種其受凍害程度卻有一定差異，如第一播期的偃展41

3、10和第二播期的豫麥34，寒流發(fā)生時(shí)其幼穗發(fā)育進(jìn)程均為小花分化初期，前者有25％主莖幼穗凍死，而后者僅部分葉片的葉尖受凍枯死，進(jìn)一步表明小麥品種的抗凍性與品種本身的遺傳特性密切相關(guān)。 2.在寒流發(fā)生期間和寒流來臨前后，通過測定各供試品種植株葉片內(nèi)部分與植物抗寒性密切相關(guān)的生理指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，寒流發(fā)生期間植株幼穗發(fā)育進(jìn)程快且受凍害較重的豫麥34，其植株葉片中可溶性糖、可溶性蛋白和抗壞血酸(AsA)的含量均低于幼穗發(fā)育進(jìn)程慢且受凍害較輕的

4、品種豫農(nóng)949和偃展4110，因此它們可以作為小麥抗寒性的鑒定指標(biāo)；在寒流發(fā)生期間，4個(gè)弱春性小麥品種不同播期處理植株葉片內(nèi)的脯氨酸(Pro)和谷胱甘肽(GSH)含量均比寒流來臨之前有較大幅度的增加。同時(shí)發(fā)現(xiàn)幼穗發(fā)育進(jìn)程快且受凍害較重的豫麥34和鄭麥9023植株主莖葉片內(nèi)上述兩種物質(zhì)的含量卻高于幼穗發(fā)育進(jìn)程慢且受凍害較輕的豫農(nóng)949和偃展4110。因此，這兩種物質(zhì)只能作為評價(jià)品種抗凍性的參考指標(biāo)，而不適合作為小麥抗凍性的鑒定指標(biāo)。

5、 3.本試驗(yàn)從小麥葉片中克隆了谷胱甘肽還原酶(GR)、抗壞血酸過氧化酶(APX)、超氧物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)等保護(hù)酶基因的cDNA片段，通過半定量RT-PCR技術(shù)，研究了寒流發(fā)生期間和來臨前后這些基因在小麥植株葉片中的表達(dá)特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，寒流發(fā)生期間，幼穗發(fā)育進(jìn)程慢且受凍害較輕的品種豫農(nóng)949和偃展4110中的APX和SOD基因的表達(dá)量較高，且增幅較大，因此它們可以作為評價(jià)小麥抗寒性的鑒定指標(biāo)；在寒流發(fā)生期間4個(gè)弱春

6、性小麥品種的GR基因的表達(dá)量雖有所升高，但幼穗發(fā)育進(jìn)程快且受凍害較重的豫麥34和鄭麥9023第一播期處理的表達(dá)量卻高于幼穗發(fā)育進(jìn)程慢且受凍害較輕的豫農(nóng)949和偃展4110，而CAT基因的表達(dá)量在寒流發(fā)生期間的變化不大，且處理間表達(dá)量沒有規(guī)律。說明GR和CAT基因的表達(dá)量可能不適合作為小麥抗寒性的鑒定指標(biāo)。 綜上所述，小麥的抗寒性與其幼穗發(fā)育進(jìn)程密切相關(guān)，當(dāng)寒流發(fā)生時(shí)，幼穗發(fā)育進(jìn)程越慢的品種和各播期處理中其抗寒性表現(xiàn)越強(qiáng)；在寒流發(fā)