灌浆期高温对小麦旗叶与非叶器官光合和抗氧化酶活性的影响

为揭示小麦叶与非叶器官抗氧化系统对灌浆期高温胁迫的反应特征,探讨不同品种和不同器官耐热性差异机制,以小麦强耐热品种石家庄8号和弱耐热性品种河农341为材料,于灌浆期用塑料膜搭棚进行增温处理（花后第8天至第22天）,研究高温胁迫对旗叶光合速率（Pn）、叶绿素含量、旗叶和非叶器官中丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性的影响。高温处理下,两品种Pn比正常温度下（对照）低18.7%~24.9%,叶绿素含量低5.7%~6.2%;旗叶、旗叶鞘、穗下节、颖片和籽粒的MDA含量和Pro含量均升高,其中MDA升高幅度为旗叶〉非叶器官,Pro升高幅度为非叶器官〉旗叶。旗叶、颖片、籽粒的SOD活性和旗叶、旗叶鞘、籽粒的CAT活性以及旗叶、旗叶鞘、颖片的POD活性在高温胁迫初期即诱导增强,而其他器官的抗氧化酶活性则在高温持续一段时间后诱导增强,之后随着高温的持续各器官抗氧化酶活性多表现为低于对照,高温解除后旗叶鞘、穗下节、颖片的SOD活性和旗叶、颖片、籽粒的POD活性有恢复迹象,高温对其他器官的SOD和POD活性以及所有器官的CAT活性造成不可逆影响;总体来看,非叶器官持续抗氧化能力和耐热性强于叶片。石家庄8号叶与非叶器官细胞膜稳定性、抗氧化酶活性均高于河农341,显示其整株耐热性强于河农341,这是石家庄8号在高温胁迫下产量下降幅度低于河农341的重要生理基础。因此认为,非叶器官在小麦适应灌浆期高温逆境中发挥重要作用。

花后干旱对冬小麦光合、抗氧化特性和C4光合酶活性的影响

干旱是限制小麦增产最主要的非生物胁迫之一。为探究不同抗旱性冬小麦品种对花后干旱的响应,本试验以干旱敏感型品种“京冬18”和抗旱型品种“农大211”为材料,调查了花后干旱及复水后冬小麦的旗叶光合特性、丙二醛含量、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量以及各器官C4光合酶活性的变化。结果表明:花后干旱显著降低了“京冬18”的千粒重,而对“农大211”的千粒重无显著影响;与“京冬18”相比,“农大211”在干旱胁迫下叶片的SPAD值和净光合速率相对较高,F_(v)/F_(m)值相对稳定,丙二醛含量的增幅相对较小,SOD和POD活性及可溶性蛋白和脯氨酸含量的增幅相对较大;穗部(颖壳和籽粒)C4光合酶(PEPC、NADP-ME和PPDK)活性高于旗叶,且在干旱胁迫下被诱导增强;复水后,各项指标得到不同程度的恢复;相关分析表明,花后干旱下穗部C4光合酶活性增幅与旗叶脯氨酸含量及抗氧化酶活性增幅呈显著正相关。综上,花后干旱胁迫降低了小麦旗叶光合能力,加速了膜脂过氧化和叶绿素降解,最终影响到籽粒产量;抗旱性较强的品种在干旱胁迫下通过增强穗部C4光合酶活性、旗叶渗透调节及抗氧化能力,维持了粒重,减缓了产量的下降。

小麦茎鞘非结构性碳水化合物代谢与调控研究进展

小麦遭遇逆境时花后光合作用减弱,茎鞘非结构性碳水化合物（NSC）作为主要灌浆物质来源对产量贡献率可达20%~50%。因此,了解茎鞘NSC的代谢规律,明确栽培管理措施和遗传育种改良对NSC代谢的影响,对于充分发挥NSC在小麦抗逆稳产中的作用具有重要意义。以小麦茎鞘NSC主要成分——果聚糖为例,概述了NSC的结构与合成、运输与降解;分析了小麦茎鞘NSC的功能,特别是对低温冻害和高温干旱逆境的响应;讨论了品种选择、水分管理、氮肥运筹等栽培措施对茎鞘NSC的调控作用;展望利用茎鞘NSC进行抗逆育种的前景。