高温和弱光对不同品质类型小麦品质形成的影响及其生理机制

【摘要】： 温度和光照是影响小麦籽粒产量和品质形成的重要环境因子。明确花后高温和弱光逆境对小麦籽粒产量和品质形成的影响及其生理机制对于深化小麦品质生理生态理论，指导专用小麦抗逆栽培具有重要的理论和实践意义。本研究以蛋白质含量差异显著的小麦品种扬麦9号(低蛋白)、豫麦34(高蛋白)为材料，利用人工气候室设置高温和弱光处理，综合研究了高温和弱光条件下不同类型小麦籽粒品质形成、光合特性、物质运转及衰老的变化规律，明确了花后高温与弱光逆境对小麦籽粒品质形成的生理调控作用，为深化和拓展小麦品质生理生态，指导专用小麦优质栽培提供了理论基础。 获得的主要研究结果如下： 1．高温显著促进了灌浆前期蛋白质、淀粉及其组分的含量，显著提高了籽粒醇溶蛋白含量，导致籽粒蛋白质含量显著升高；但对灌浆后期淀粉合成不利。弱光显著影响了灌浆后期蛋白质、淀粉的合成，使籽粒谷蛋白显著升高，提高了籽粒蛋白质含量，弱光显著抑制了灌浆后期支链淀粉的合成．高温、弱光提高了灌浆前期籽粒HMW-GS的积累速率，使HMW-GS积累的高峰期提前；弱光极大促进了豫麦34灌浆后期HMW-GS的积累，扬麦9号则相反。因此持续高温对蛋白质和淀粉的合成不利；弱光对蛋白质的合成有利，对淀粉的合成不利。两品种间比较，豫麦34的蛋白组分和HMW-GS的积累对温度和光照较敏感，扬麦9号淀粉的合成受温度和光照影响更大。 2．温度和光照逆境对小麦旗叶造成伤害的生理机制不同，高温下旗叶叶绿素含量下降，但叶绿素含量的下降要晚于光合速率，因此前期光合速率的下降不是由叶绿素的减少引起的，是由非气孔限制如叶肉细胞活性下降或光破坏引起的。弱光下叶绿素和光合速率均没有明显下降，但气孔导度较低，气孔开放程度不够，气孔导度的降低是弱光下旗叶光合产物合成受抑的主要原因。高温下旗叶的Fv／Fm值和F PSⅡ值降低，光能过剩，导致光抑制或是光破坏。温度和光照在实际光化学效率FPSⅡ值上表现出明显差异，弱光处理下的旗叶FPSⅡ值显著低于高温处理，表明高温和弱光条件下能量利用效率机制上存在主要差异，弱光降低了PSⅡ中心能量利用的能力。 3．弱光条件下旗叶MDA含量、SOD、CAT活性都明显高于高温处理，MDA含量和SOD、CAT酶活性同时升高，因此弱光下活性氧能及时被SOD、CAT酶清除，对光合机构起到有效的保护作用，光合速率没有下降；旗叶内肽酶活性低，与之对应的可溶性蛋白质含量高，但蛋白质降解慢，有利于衰老的延缓。高温下旗叶MDA含量升高，SOD、CAT酶活性先升高后下降；高温提高了内肽酶活性，显著降低了旗叶可溶性蛋白质含量，加速了蛋白质的降解，随着高温胁迫时间的延长，高温对光合机构造成严重破坏以致在后期光合速率急剧下降，加速了衰老。高温、弱光提高旗叶羧肽酶活性和游离氨基酸含量，尤其是弱光，有利于游离氨基酸的积累，从而有利于籽粒蛋白质的合成．两品种比较发现，高蛋白品种豫麦34旗叶具有较低的蛋白质含量和较高的内肽酶活性，而低蛋白品种扬麦9号旗叶具有较高的蛋白质含量和较低的内肽酶活性，因此旗叶蛋白质水解酶活性的高低与籽粒蛋白质含量高低有关。 4．高温显著降低了植株可溶性总糖含量，缩短了灌浆期，因此显著降低了花后同化物的积累；弱光下可溶性糖下降较高温缓慢，因此花后同化物质的积累所受影响小于高温。高温和弱光都提高了旗叶游离氨基酸含量，但高温下灌浆期严重不足导致高温下花后氮素积累显著下降；而弱光下虽然花前贮藏氮素的再运转受到抑制，但花后氮素积累量的显著升高，导致弱光下籽粒含氮量相对升高。高温和弱光互作无论对花前或花后物质的积累和运转都产生极为不利的影响，扬麦9号物质的运转和积累受弱光的影响小于豫麦34。 综上所述，高温提高了氮素的同化和再转运，但降低了光合速率、加速了衰老；弱光显著提高了氮素的同化积累，抑制了氮素的再转运，延缓了衰老。因此，光合产物的积累、氮素同化和再运转以及衰老进程的综合作用造成不同温度和光照处理下籽粒产量和蛋白质、淀粉品质形成的差异。

【关键词】：小麦 温度 光照强度 淀粉 蛋白质 品质
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S512.1
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