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《沈阳农业大学》 2011年
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土壤水分对寒地冬小麦越冬性的影响

付连双  
【摘要】:本研究于2009-2010年在黑龙江省哈尔滨市进行,以抗寒性存在差异的两个冬小麦品种为试验材料,并根据常年土壤水分含量与返青率的关系,设置了不同的水分梯度处理,对越冬期间冬小麦植株的光合特性、生理生化指标、以及蛋白质组等方面展开研究,以明确寒地冬小麦安全越冬的适宜土壤水分,探讨品种抗寒性鉴定的指标和方法,并从蛋白表达影响上揭示寒地冬小麦安全越冬的机制,为寒地冬小麦的生产提供理论依据。得到的主要结论如下: 1.从返青情况看,不同土壤水分处理下的济麦22均没有越冬返青;东农冬麦1号在不同水分处理下均能返青,其返青率在水分处理间差异极显著,表现为CK(正常水分管理)30%±2%45%±2%15%±2%,其返青率分别为:83.3%、49.2%、23.3%、2.5%。随着取样日期的延后,两个品种叶片、叶鞘的死细胞比例逐渐加重。进入封冻期20d以后品种间细胞活力差异明显,表现为东农冬麦1号受损程度轻于济麦22。不同土壤水分处理下,CK处理(正常水分管理)下受损最轻;叶片受损重于叶鞘。从封冻期以后主茎生长锥发育情况上看,东农冬麦1号茎生长锥分化进程慢,且受水分影响较小分化进程主要集中在伸长期;济麦22分化进程快,分化进程集中在伸长期和单棱期,45%±2%水分处理下分化进程快。 2.两个品种叶片、叶鞘总水分含量随取样时间变化表现为先降低后升高的趋势,两个品种的15%±2%土壤水分处理下的叶片、叶鞘总含水量较低,济麦22高于东农冬麦1号,叶鞘高于叶片。取样期间15%±2%土壤水分处理叶片、叶鞘自由水含量较低,而45%±2%土壤水分处理叶片、叶鞘自由水含量较高。东农冬麦1号的叶鞘在取样期间保持着较高的束缚水含量,而济麦22多数水分处理下的束缚水含量随取样日期表现为双峰曲线变化。 3.随着取样日期的延后,两个品种各水分处理可溶性蛋白表现为增加趋势;取样期间过度干旱和水分过多条件均有助于可溶性蛋白含量升高,且品种间差异不明显。 4.随取样日期延后,两个品种叶片、叶鞘的相对电导率逐渐增大,前期上升快速,后期趋于平稳;CK处理(正常水分管理)下最低,15%±2%水分处理最高。品种间相比,东农冬麦1号的相对电导率小于济麦22。取样部位间,叶鞘大于叶片。在MDA含量上,两品种MDA含量随取样日期变化都呈现出先降低后升高的趋势;水分间,两品种15%±2%土壤水分处理的MDA含量相对较大,而CK处理(正常水分管理)相对较小30%±2%土壤水分与45%±2%土壤水分处理居中,即干旱和水分过多都会导致膜脂过氧化程度加重。 5.在SOD活性上,随取样日期延后两个品种的SOD活性都表现为波动变化,东衣冬麦1号水分处理间大小表现为15%±2%30%±2%45%±2%CK(正常水分管理):济麦22品种在15%±2%处理上具有较高的SOD活性。POD活性上,随取样日期变化有增大趋势;品种间相比,东农冬麦1号POD活性较高;水分间相比,东农冬麦1号低温驯化期15%±2%土壤水分处理较高,封冻期以后45%±2%土壤水分处理较高;越冬期间济麦22的15%±2%土壤水分处理具有较高的POD活性。GSH含量上,两品种GSH含量随取样日期变化都表现为降低的趋势;东农冬麦1号高于济麦22;东农冬麦1号在30%±2%水分处理上GSH含量较高,而济麦22则在45%±2%处理上较高。抗坏血酸(AsA)含量上,东农冬麦1号随取样日期变化表现为先增大后减小的特点;两品种在低温驯化期CK处理(正常水分管理)具有较小值;封冻期以后东农冬麦1号CK处理AsA含量较高,而济麦22各水分处理下都波动剧烈。 6.两个品种各水分处理的初始荧光(Fo)随取样日期都呈双峰曲线变化,干旱和水分过多的土壤条件均可引起Fo的增大。在封冻期以前两个品种的各水分处理下最大荧光(Fm)迅速增大,封冻后又迅速降低;进入封冻期20d以后随日期变化相对平稳,此时CK处理(正常水分管理)Fm具有最大值。从低温驯化期至封冻期东农冬麦1号各水分处理下的最大量子产量(Fv/Fm)和实际量子产量(Yield)均呈平稳变化或略有增加的趋势,而济麦22都表现为降低趋势。封冻期以后,两品种的Fv/Fm和Yield都逐渐降低;封冻期以后,两品种的CK(正常水分管理)处理的Fv/Fm和Yield都明显高于其他水分亏缺或水分过多处理。东农冬麦1号不同土壤水分处理下光化学淬灭系数(qP)随取样日期变化逐渐降低,而济麦22则呈波动变化,整体表现为降低趋势。两品种非光化学淬灭系数(qN)随取样日期呈现波动变化,整体表现为增大趋势。两个品种的实时荧光产量(Ft)在取样日期间均差异极显著;低温驯化期,土壤适当干旱可引起Ft的上升,封冻初期,土壤干旱条件反而会造成Ft的下降。随取样日期的延后,两个品种光合电子传递速率(ETR)有逐渐降低的趋势,封冻期后急剧下降;适宜和过量的土壤水分条件其光合电子传递速率要好于干旱缺水的条件;品种间比较,在低温驯化期东农冬麦1号发生光抑制重于济麦22,封冻期后则相反。东农冬麦1号品种的瞬时最大量子产量(Fm')大于济麦22品种,在各光化光下两个品种间均差异显著或极显著;封冻初期CK处理(正常水分管理)Fm'具有较小值,12月2日以后,CK处理值相对较大;在低温驯化期和封冻初期,两个品种Fm'随光化光都呈波动变化,封冻期以后,则呈平稳变化。 7.两个品种15%±2%、30%±2%和45%±2%水分处理下在初始封冻期和封冻后期共有32个差异蛋白点,其中26个与小麦蛋白匹配度较高,3个与水稻蛋白匹配度较高,1个与玉米蛋白匹配度较高,1个与大麦蛋白匹配度较高,还有1个蛋白点与黄瓜蛋白匹配度高。这些蛋白点参与能量代谢的占12.5%、物质合成的占25%、分子伴侣的占9.38%、抗性蛋白的占31.25%,光合反应的占6.25%、其他类蛋白占15.62%。封冻初期抗寒品种与不抗寒品种共同表达的蛋白点有9个,这9个蛋白参与渗透调节物质的形成、参与清除对细胞伤害的活性物质的蛋白、抗性蛋白和参与光合作用的蛋。区别是抗寒品种参与能量代谢的差异蛋白点较不抗寒品种高;封冻后期抗寒品种与不抗寒品种没有共同表达的差异蛋白,抗寒品种差异表达的蛋白参与细胞壁的加厚、能量代谢和抗性蛋白,而不抗寒品种差异表达的蛋白参与细胞膜的降解和光合作用。重度缺水(15%±2%)和过湿(45%±2%)土壤水分下差异表达的蛋白高,轻度干旱的土壤水分条件(30%±2%)下差异表达的蛋白少。 8.抗寒性强的品种具有如下的特征:越冬期间组织受损轻,活细胞数量多,茎生长锥分化进程慢;越冬期间叶鞘总含水量处于较低水平;越冬期间相对电导率低,质膜透性小;低温驯化期叶鞘的丙二醛含量处于较低水平;低温驯化期至封冻初期,SOD活性、POD活性高;整个越冬期间的GSH含量高;在低温驯化期qP、qN值大;封冻期以后,Fv/Fm、Yield值高;进入封冻期20d以后,Fo值低;整个越冬期间Fm值高。可以采用植株活力观察、茎生长锥分化观察、相对电导率、丙二醛含量、叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv/Fm、Yield、qP、qN)、SOD活性、POD活性和GSH含量这些指标对寒地冬小麦的抗寒性能进行评价。 9.试验中春季返青率,越冬期间的植株活力、相对电导率、丙二醛含量,进入封冻期20d以后的最大荧光、瞬时最大量子产量、封冻期以后的最大量子产量和实际量子产量,越冬期间的光合电子传递速率这些指标与抗寒性关系密切,且受土壤水分含量影响较大。依据这些指标与抗寒性的关系及随土壤水分的变化情况,最终得出入冬前土壤绝对含水量为35%-40%时,更利于冬小麦的越冬生长。
【学位授予单位】:沈阳农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S512.11

【引证文献】
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7 崔红;于晶;苍晶;;冬小麦“东农冬麦1号”抗寒相关基因的克隆与测序[A];第六届中国植物逆境生理学与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2010年
8 关周博;王士强;陈亮;唐娜;胡银岗;;模拟干旱胁迫下6个冬小麦品种胚芽鞘长度变化及其与抗旱节水性的关系研究[A];2008中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
9 张文会;刘丽丽;官庆涛;李宝林;;附加UVB照射对四种冬小麦幼苗生长发育的影响[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
10 陈万权;庞家智;胡长程;孙荣锦;晏思白;;冬小麦品种北京837抗叶锈病基因的染色体定位研究[A];“植物病虫害生物学研究进展”——植物病虫害生物学国家重点实验室研究论文选[C];1995年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 刘荣彬;寒凝大地发春华[N];黑龙江经济报;2010年
2 晓文;河北新近审定的冬小麦品种[N];农民日报;2002年
3 乔文汇;黑龙江成功推广种植冬小麦[N];粮油市场报;2010年
4 本报实习记者 王静 实习生 刘爽;为了大地的丰收[N];伊犁日报(汉);2010年
5 通讯员 康会敏 杨佩茹 记者 刘廉君;我国节水高产冬小麦品种全国累计推广逾7000万亩[N];科技日报;2010年
6 赵青王晓英;贵德大力引进推广优良冬小麦品种[N];农民日报;2007年
7 甘种;甘肃重点发展优质强筋和弱筋麦[N];农资导报;2007年
8 本报记者 乔林生;天气多变令麦价坚挺[N];期货日报;2007年
9 李海峰;誓言不息[N];天水日报;2008年
10 范迎春;东农育出我国首个寒地冬小麦品种[N];黑龙江经济报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄玲;河南中部不同年代主栽冬小麦品种水分利用特性差异及其机理研究[D];中国农业科学院;2013年
2 聂兆君;两个冬小麦品种吸收利用土壤钼的差异及其调控机制[D];华中农业大学;2014年
3 韩巧霞;冬小麦药隔形成初期冻胁迫的基因表达谱与蛋白质组学研究[D];河南农业大学;2013年
4 付连双;土壤水分对寒地冬小麦越冬性的影响[D];沈阳农业大学;2011年
5 刘丽杰;低温下ABA调控冬小麦糖代谢及抗寒基因表达的研究[D];东北农业大学;2013年
6 陈晓杰;中国冬小麦抗旱指标评价、种质筛选及重要性状与SSR标记的关联分析[D];西北农林科技大学;2013年
7 喻敏;冬小麦不同基因型的钼效率及其生理基础[D];华中农业大学;2000年
8 郑延海;盐胁迫对不同冬小麦品种的影响及钾营养对其缓解机理研究[D];山东农业大学;2007年
9 徐春英;冬小麦氨基酸代谢与抗旱性关系的研究[D];中国农业科学院;2008年
10 彭正萍;缺磷对两个冬小麦品种磷吸收、体内分配和循环的影响[D];中国农业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邱新强;不同年代代表性冬小麦品种的需水特性及其对水分胁迫的响应特性分析[D];中国农业科学院;2012年
2 毛琳;21个冬小麦品种根系的丛枝菌根真菌研究[D];兰州大学;2012年
3 白雪娇;冬小麦氮素营养及其冠层生物理化参量高光谱遥感监测[D];西北农林科技大学;2013年
4 刘平湘;不同类型冬小麦品种抗晚霜冻能力鉴定及相关生理指标研究[D];河南农业大学;2010年
5 李冠甲;干旱胁迫下不同冬小麦品种形态及生理性状差异[D];河南农业大学;2012年
6 石亮;不同冬小麦品种(系)光合及荧光特性的比较研究[D];西北农林科技大学;2010年
7 王兴;外源激素调控冬小麦抗寒性的研究[D];东北农业大学;2010年
8 冯玉磊;寒地冬小麦返青期低温响应的生理特性与蛋白质组分析[D];东北农业大学;2012年
9 梁威威;不同抗旱性冬小麦品种对干旱胁迫的生理响应[D];河南农业大学;2011年
10 徐海成;冬小麦不同茎蘖生产力差异及其生理生化基础[D];山东农业大学;2013年
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