土壤水分胁迫对小麦籽粒品质形成的影响及激素调控研究

【摘要】： 理解小麦籽粒品质形成的生理机制及调控原理对于深化小麦品质生理生态研究和指导专用小麦调优栽培具有重要的理论意义和应用前景。本论文以不同类型专用小麦品种为材料，综合研究了适宜土壤水分、干旱和渍水状况对小麦籽粒品质形成、光合特性、C／N物质运转和相关酶活性的影响，探讨了内、外源激素对小麦籽粒品质形成的调控机制，进一步明确了干旱和渍水条件下生长调节剂对小麦籽粒品质的调控作用。主要研究内容和结果如下： 在温室盆栽条件下，以黑小麦76、皖麦38、扬麦10、扬麦9四个籽粒蛋白质含量不同的小麦(Triticum aestivum L．)基因型为材料，研究了花后土壤干旱(SRWC=45％～50％)、渍水和适宜水分条件(SRWC=75％～80％)下小麦籽粒蛋白质和淀粉等主要品质特性。结果表明，干旱显著提高了各品种籽粒蛋白质含量、谷蛋白含量及谷蛋白／醇溶蛋白比值，并显著提高了籽粒湿面筋和干面筋含量。渍水显著降低了籽粒谷蛋白含量及谷蛋白／醇溶蛋白比值。干旱和渍水均显著降低了籽粒淀粉产量。干旱和渍水对各品种籽粒面筋指数、沉降值和降落值的影响较为复杂，对不同品种的影响并不一致。且与对照水分处理相比，干旱和渍水逆境下不同小麦品种的不同籽粒品质特性间的相关性很低，表明极端土壤水分状况使得小麦籽粒的各项品质特征指标与正常水分状况下差异明显，从而改变了各类专用小麦的籽粒品质。 在同一温室内盆栽控水试验中，研究了正常土壤水分供应、干旱和渍水条件下四个小麦品种旗叶净光合速率和叶绿素含量的动态变化，营养器官花前贮藏同化物再运转与花后同化物输入籽粒量，以及成熟期籽粒蛋白质与淀粉产量和含量的差异。结果表明，干旱和渍水均缩短了各品种花后旗叶的光合速率高值持续期(PAD)和叶绿素含量缓降期(RSP)，水分处理间的PAD和RSP变化趋势为对照＞渍水＞干旱。各品种处理间叶片、茎鞘、颖壳等营养器官花前贮藏同化物的运转率均为对照＞干旱＞渍水。而花后同化物输入籽粒量为对照＞渍水＞干旱，花后同化氮素输入籽粒量为对照＞干旱＞渍水。各品种蛋白质产量为对照最高，渍水最低，不同水分处理间的差异达到显著水平。干旱处理显著提高了各品种籽粒蛋白质含量，而渍水与对照间的差异均不显著。干旱和渍水均显著降低了淀粉产量，不同水分处理对淀粉含量的影响因品种不同有所差异。 在温室盆栽控水试验中，以两个冬小麦品种皖麦38和扬麦9号为材料，研究了花后土壤干旱、渍水和适宜水分状况对小麦源、库器官中与籽粒蛋白质和淀粉积聚相关的调控酶活性的影响。发现小麦旗叶和籽粒中与籽粒蛋白质和淀粉积聚相关的关键 土壤水分胁迫对小麦籽粒品质形成的影响及激素调控研究 调控酶活性变化趋势在两个品种间基本一致。与对照相比，干早和渍水均明显降低了 花后旗叶中蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性，而氨基酸含量和谷氨酞胺合成 酶(GS)活性略有下降。干早和渍水均降低了籽粒库蔗糖合成酶(55)和结合态淀 粉合成酶(GBSS)活性，可溶性淀粉合成酶(555)活性降低尤甚。其中干早状况下 SS的下降比渍水更为明显。与对照相比，渍水明显降低了籽粒谷丙转氨酶(GPT)和 GS活性，而干旱的影响较小。相关性分析结果表明，籽粒淀粉产量和含量与SPS， 555和GBSS活性的关系比与55活性更为密切，籽粒蛋白质产量和含量与叶中GS 和籽粒中GPT活性的关系比与籽粒中的GS活性更为密切。 在温室盆栽控水试验中，在花后10天(籽粒伸长阶段)和20天(籽粒灌浆阶段)， 用酶联免疫法(E LISA)测定了四个品种小麦植株源库器官内源脱落酸(ABA)、赤霉素 (GA卜3)、叫垛乙酸(IAA)和玉米素核糖昔(ZR)的含量水平。发现四个品种的内源 激素水平变化模式相似。干旱和渍水条件下ABA水平明显高于对照。与对照相比， 干旱和渍水状况下整株(根、叶和籽粒)GAI+3水平在花后10天变化较小，但在花后 20天明显下降。干早和渍水状况下内源IAA水平的变化依器官和生长阶段不同，花 后20天，整株(根、叶和籽粒)中IAA水平在干旱和渍水状况下明显下降。与对照 相比，干旱和渍水状况下，花后10天和20天中根、叶和籽粒ZR水平均显著下降。 以温室盆栽的皖麦38、扬麦9号两个冬小麦品种为材料，在花后土壤干旱 (RWC=45一50%)和渍水状况下，分别施用生长调节剂及自由基形成抑制剂和清除剂 6一BA(0 .05~ol/L)，自由基OH.清除剂苯甲酸钠SBN(1~ol几)，光合磷酸化和光 合速率促进剂NaHSO:(2 nlnlol几)，分析了不同生长调节物质对水分胁迫下小麦光合 特性、不同器官中物质运转和籽粒蛋白质及淀粉品质的影响。发现三种生长调节物质 均不同程度地减轻了花后逆境水分状况引起的小麦旗叶净光合速率和叶绿素含量的 快速下降，并减轻了花后同化物和同化氮素输入籽粒量的显著下降，通过延缓花后光 合功能和花后氮素同化功能的衰退，提高了花后同化物对籽粒重以及花后同化氮素对 籽粒总氮的贡献率，改善了逆境水分状况下的小麦籽粒蛋白质和淀粉品质。 利用小麦穗离体培养手段，研究了外源激素ABA和CTK对小麦籽粒蛋白质积聚 进程中光合特性、氮运转、相关氮素代谢酶和籽粒蛋白质含量和

【关键词】：冬小麦 籽粒品质 蛋白质和淀粉 土壤干早 渍水 激素 生理调控 酶活性
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：S512.1
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