外源L-谷氨酸对花后干旱胁迫下小麦干物质积累分配、籽粒灌浆特性及品质形成的调控效应

【目的】谷氨酸(Glu)具有调节植物生长,提高作物抗逆能力的功效。研究外源L-谷氨酸(L-Glu)对灌浆期干旱胁迫下小麦干物质积累分配及转运、光合参数、灌浆特性、农艺性状及品质特性的影响,为进一步研究谷氨酸提高小麦耐旱性奠定理论基础。【方法】以新疆主栽冬小麦品种新冬18号和新冬22号为试验材料,在抽穗期、开花期分别喷施0、2、4 mmol/L的L-Glu溶液,开花后进行大田干旱胁迫(DT)和适水处理(WT)。在开花初期和花后10、20、30天(即灌浆初期、中期、后期),测定了小麦干物质积累分配及转运、光合特性、灌浆特性、农艺性状及品质等相关指标。【结果】外源喷施L-Glu可以显著增加开花后干旱胁迫下地上部总干物质积累量,其中DT-G2、DT-G4处理显著高于DT-G0处理。与DT-G0处理相比,DT-G2和DT-G4处理有效提高了开花后干旱胁迫下干物质积累对籽粒干物质积累的贡献率,新冬18号小麦分别增加24.65%、24.28%,新冬22号小麦分别增加28.44%、16.03%;与DT-G0处理相比,DT-G2、DT-G4处理提高了灌浆期光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))、叶肉瞬时羧化效率(P_(n)/C_(i))及籽粒灌浆平均速率,其中DT-G2、DT-G4处理下新冬18号小麦籽粒灌浆平均速率分别较DT-G0增加15.17%和3.59%,新冬22号小麦分别增加19.92%和14.70%;与DT-G0处理相比,DT-G2处理显著提高了2个小麦品种的千粒重,DT-G4处理显著降低了2个小麦品种的湿面筋含量。【结论】抽穗期、开花期喷施外源L-Glu可以显著增加开花后干旱胁迫下小麦地上部总干物质积累量,降低灌浆后期小麦干物质在营养器官的分配比例,同时提高开花后干旱胁迫下旗叶的光合速率及蒸腾速率,进而促进小麦穗部干物质的分配,提高小麦籽粒的灌浆速率,延长灌浆持续时间,最终在降低干旱胁迫下粒重损失的同时提高籽粒品质。

花后干旱对春小麦籽粒淀粉含量及淀粉形成关键酶活性的影响

为了研究花后干旱对春小麦籽粒淀粉形成影响的机理,缓减春小麦花后干旱危害,以宁夏春小麦宁春4号和宁春47号为供试材料,在盆栽条件下,人工模拟花后干旱,测定了春小麦籽粒淀粉含量及淀粉形成关键酶活性。结果表明：花后干旱胁迫显著降低春小麦籽粒淀粉含量,使宁春4号和宁春47号的直链淀粉下降9.78%～30.07%,支链淀粉下降9.02%～19.92%,淀粉总含量下降9.25%～22.82%;干旱使两品种的淀粉形成关键酶（ADPG-PPase、UDPG-PPase、SSS和SBE）活性下降,从而对淀粉品质产生影响。因此,应采取相应栽培技术缓解花后干旱危害,提高春小麦产量和品质。

喷施叶面肥对花后干旱春小麦光合特性的影响

【目的】本文研究了喷施叶面肥对花后干旱胁迫下春小麦叶片叶绿素含量、光合参数及产量性状的影响。【方法】以宁春4号为材料,不喷施任何肥料的处理作为对照CK,叶面肥分别设置喷施清水、2%尿素、2%磷酸二氢钾、8%微肥、10%SOD叶面肥、10%复合氨基酸、2%富硒肥、8%旱地龙和4%农家宝共8个处理,采用盆栽试验。【结果】与喷施清水的对照相比,喷施不同种类的叶面肥处理均显著提高了小麦叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率及气孔导度,增加了穗粒数、穗粒重、千粒重和经济系数。说明喷施叶面肥能有效缓解花后干旱对春小麦叶片光合特性和产量的影响。【结论】以喷施2%尿素、2%磷酸二氢钾及4%农家宝效果较好,其中净光合速率和千粒重分别增加41.93%、24.57%、27.98%和30.32%、26.92%、27.67%。

花后干旱对春小麦荧光动力学参数的影响

春小麦在生育后期频繁遭受干旱危害,产量下降,研究干旱引起产量下降的机制对采取合理的农艺措施延缓干旱危害具有重要意义。在盆栽条件下研究花后干旱对春小麦叶绿体荧光动力学参数的变化,结果表明,宁春4号和宁春47号的荧光参数Fo、Fm、Fv/Fo、Fv/Fm、PI值在干旱胁迫下整体呈下降趋势,其中Fo较对照平均下降18.77%-44.36%,Fm下降29.87%-79.66%,Fv/Fo下降幅度达34.13%-84.73%,Fv/Fm下降31.25%-66.03%;且PSⅡ单位反应中心荧光参数ABS/RC和DI0/RC升高了21.54%和38.16%,TR0/RC和ET0/RC下降了16.83%和15.36%。随着水分胁迫的加剧,重度胁迫与对照处理有显著差异,说明导致PSⅡ的光化学过程发生紊乱,使光合电子传递及光合磷酸化都受到阻碍,从而影响光合速率,最终影响小麦产量。

花后干旱对春小麦光合特性及产量的影响

为研究花后干旱条件下春小麦光合特性及产量的变化，测定了不同水分胁迫条件下小麦叶片各项光合指标的变化。结果表明：旗叶的蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和水分利用效率随着干旱程度的加剧变化显著，光合速率下降37．67％～86．45％；重度和中度胁迫下Pn的下降主要是非气孔因素造成的，而轻度胁迫下是气孔关闭引起的，最终导致植株早衰，影响小麦籽粒灌浆，使产量降低10．70％～21．20％。

花后干旱对西藏青稞叶片水势、光合生理、籽粒表型和产量的影响

【目的】探索高原环境下青稞花后干旱胁迫响应模型及青稞受旱程度的快速、有效的检测方法,为青稞节水高产栽培提供理论依据和技术参考。【方法】利用干旱棚进行青稞盆栽模拟花后干旱,设轻度(对照灌水量的75%,LD)、中度(对照灌水量的50%,MD)和重度(对照灌水量的25%,HD)干旱胁迫处理,采用WP4C水势仪、LI-6400XT和OS5P便携式脉冲调制叶绿素荧光仪,分别测定叶水势(LWP)、叶蒸发冷却值(ΔT)、光合气体交换参数和叶绿素荧光变量;成熟后获取产量数据;利用数字图像法对籽粒表型进行定量分析,并依粒二维面积大小将籽粒划分大、中、小3个粒级。【结果】干旱水平与叶水势呈线性正相关,而与叶蒸发冷却值(ΔT)呈线性显著负相关(P<0.05),两者均能灵敏反映青稞受旱程度。LD、MD和HD处理与CK相比,干旱胁迫导致旗叶净光合速率(P_n)、气孔导度(gs)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、最大荧光(F_m)、PS II的最大量子效率(F_v/F_m)、PS II的实际光量子产量(ΦPSII)、光化学淬灭(qP)、光合电子传递的相对速率(ETR)呈降低趋势,而气孔限制(L_s)、初始荧光(F_o)、非光化学淬灭(NPQ)呈上升趋势,且MD和HD处理较CK对以上参数差异明显。随着干旱胁迫的加重,青稞千粒重、籽粒产量、单株粒重、干物质积累量和经济系数降低趋势愈明显。相关分析表明,干旱胁迫诱导gs降低,直接导致?T上升,间接引起FWP下降,使得Fo、NPQ上升,F_m、F_v/F_m、ΦPSII、ETR、qP和P_n降低,进而引起粒二维面积、粒周长、粒长和粒宽减小,而粒圆度值增大;小粒占比明显增加,而大粒占比明显下降。【结论】LWP和?T对青稞花后干旱胁迫反映灵敏,可作为评价其受旱的指标。随着干旱胁迫加重,青稞旗叶光合和叶绿素荧光参数的变化加大,并造成5个籽粒表型性状值及粒级逐渐减小,最终导致千粒重、单穗粒重、籽粒产量、干物质积累量和经济系数下降。

花后干旱对春小麦籽粒淀粉含量及淀粉形成关键酶活性的影响

为了研究花后干旱对春小麦籽粒淀粉形成影响的机理,缓减春小麦花后干旱危害,以宁夏春小麦宁春4号和宁春47号为供试材料,在盆栽条件下,人工模拟花后干旱,测定了春小麦籽粒淀粉含量及淀粉形成关键酶活性。结果表明：花后干旱胁迫显著降低春小麦籽粒淀粉含量,使宁春4号和宁春47号的直链淀粉下降9.78%～30.07%,支链淀粉下降9.02%～19.92%,淀粉总含量下降9.25%～22.82%;干旱使两品种的淀粉形成关键酶（ADPG-PPase、UDPG-PPase、SSS和SBE）活性下降,从而对淀粉品质产生影响。因此,应采取相应栽培技术缓解花后干旱危害,提高春小麦产量和品质。

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。

不同水分条件下磷肥运筹对小麦籽粒淀粉粒理化性状的影响

【目的】小麦淀粉理化性质不仅受品种基因型控制,也受环境生态因素与栽培措施的影响。探究不同水分条件下磷肥运筹对小麦籽粒淀粉粒理化特性的影响,可为科学施用磷肥提供理论依据。【方法】选用‘新冬20号’为试材,分别设置花后干旱胁迫(DT,灌水量为5625 m^(3)/hm^(2))和适水灌溉(WT,灌水量为9000m^(3)/hm^(2))两个水分处理,每个水分条件下分别设置3种磷肥(P_(2)O_(5) 10^(5) kg/hm^(2))施用方式:P1 (小麦返青期一次性施用)、P2 (小麦返青和拔节期分别追施50%)、P3 (小麦返青、拔节和灌浆期分别按40%、30%和30%比例追施)。于小麦成熟后收获籽粒,提取淀粉粒并测定平均粒径、直支比、晶体结构、酶解特性、热特性和糊化特性。【结果】DTP1和DTP2处理的淀粉粒平均粒径比WTP1和WTP2处理分别降低5.92%和7.61%,而DTP3处理比WTP3处理则升高13.29%;DT条件下淀粉粒平均粒径表现为P3>P2>P1,而WT条件下表现为P2>P1>P3。DT条件下,不同磷运筹之间直支比差异不显著;WT条件下,直支比表现为P1>P2>P3。不同的水分条件并未明显改变淀粉粒基本形态,DT条件下表面破损淀粉粒数量多于WT,其中DTP3处理下表面破损的淀粉粒数量最多。WTP3处理的淀粉粒具有较多的淀粉微通道。DT条件下P1和P2处理的淀粉粒内部通道蛋白数量低于P3处理;WT条件下,P2处理的淀粉粒内部通道蛋白数量最少,P3处理最多。DT条件下P1、P2和P3处理的结晶度分别比WT条件下相应的处理增加66.50%、0.55%和46.20%。关于淀粉,起始温度各处理间以WTP3最高,WTP1最低;DTP3峰值温度显著低于WTP3;对于终止温度,WT条件下各处理间差异显著,其中P3最高,P1最低;对于热焓值,DTP2和DTP3均高于相应的WT处理。DTP3/WTP3组内的糊化参数有5项达到显著差异,DTP2/WTP2组内糊化参数有3项达到显著差异,DTP1/WTP1组内仅有1项糊化参数达到显著差异。相关分析表明,平均粒径与崩解值呈显著正相关,淀粉总量与结晶度呈极显著正相关,淀粉直/支值仅与终值粘度呈显著正相关,籽粒千粒重与糊化温度呈显著负相关,籽粒磷含量对淀粉糊化特性有显著负效应,结晶度与淀粉低谷粘度、终值粘度均呈显著正相关。【结论】干旱胁迫下磷肥分3次施用(小麦返青、拔节和灌浆期分别按40%、30%和30%比例追施),相对于其他施磷方式可显著提高胚乳淀粉粒平均粒径,增加内部通道蛋白数量,返青期一次施磷相对于其他施磷方式可显著提高胚乳淀粉粒结晶度。正常灌溉时,返青期一次施磷可显著提高胚乳淀粉粒的直支比。籽粒中磷含量与糊化特性存在显著相关性,因此在生产上可通过调节水分和选择在不同生育期按不同比例施磷来生产不同加工品质的小麦。