小麦倒伏与茎秆木质素代谢的关系及其对籽粒产量和淀粉特征的影响

小麦倒伏与茎秆木质素代谢的关系及其对籽粒产量和淀粉特征的影响

作者:师大云端图书馆 时间:2015-06-16 分类:论文格式 喜欢:2990
师大云端图书馆

【摘要】小麦是世界关键的粮食作物之一。由于我国人口增长对小麦需求量的增加以及其种植面积的减少,决定了今后我国小麦生产应该基于单产的提高来满足对小麦的需求。倒伏是持续提高小麦单产的主要限制因素,是小麦持续高产、优质生产的主要障碍。倒伏会大幅度降低小麦籽粒产量。倒伏发生的内在原因主要是小麦茎秆抗折力弱。木质素是植株茎秆木质部、维管束的主要成分,与茎秆的发育质量、机械强度、茎秆抗病虫侵害能力以及茎秆抗折力之间存在密切关系。然而,关于小麦茎秆发育过程中木质素代谢积累与茎秆抗倒伏能力的关系及调控途径,以及倒伏对不同年代小麦品种减产的影响及减产的机理尚不明确,已成为小麦高产栽培迫切需要解决的问题。本研究选用不同年代、抗倒伏能力差异大的小麦品种为试验材料,通过设置不同的外源生长调节剂、弱光以及人工倒伏等处理措施,系统研究小麦茎秆发育过程中木质素的合成积累与茎秆抗倒伏性形成的内在生理生化机制,以及倒伏的发生对不同年代小麦品种籽粒产量及淀粉特征的影响,为增强小麦茎秆质量及小麦抗倒伏能力的调控途径提供理论依据,对今后小麦品种选育及小麦抗倒栽培生产有重要的意义。主要研究结果如下:(1)茎秆木质素积累与小麦抗倒性能的关系相关分析表明,小麦茎秆基部第二节间的木质素积累量与节间的抗折强度及茎秆抗倒伏指数呈显著正相关,而与小麦在成熟期倒伏面积大小呈显著负相关,这说明茎秆中木质素积累量的提高能提高小麦茎秆的抗折力,高的茎秆木质素积累量能显著增强小麦的抗倒伏性能进而降低小麦倒伏发生的风险。从节间形成后0-28d是茎秆木质素含量积累的快速期及其相关酶活性的高活跃期。外源生长调节剂能通过影响内源GA3及IAA含量,以此调控木质素合成与积累,进而影响茎秆机械强度。相关分析表明,小麦茎秆茎秆木质素积累与苯丙氨酸转氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶(TAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和过氧化物酶(POD)活性呈显著正相关,与茎秆内源IAA及GA3含量呈显著负相关,结果表明茎秆中木质素合成酶活性及内源激素含量均能显著影响茎秆木质素的积累,进而显著影响小麦基部节间的机械抗折力及小麦的抗倒性能。(2)外源生长调节剂对小麦茎秆木质素积累及抗倒伏性能的影响喷施多效唑显著降低了小麦的株高及基部茎秆节间的长度,而增加了基部第二节间的直径、壁厚、充实度以及木质素合成关键酶的活性与木质素积累量,而喷施赤霉素的结果与之相反。喷施多效唑延迟了倒伏发生的时期,而赤霉素处理却使倒伏发生的时期提前。结果说明,喷施多效唑和赤霉素显著影响小麦倒伏发生的几率,不仅是通过改变小麦的株高而且还通过影响茎秆基部节间的机械强度,尤其是改变了基部节间木质素积累量及相关酶活性的高低。在未发生倒伏的安装有支撑网(+net)的处理中小麦产量显著高于发生倒伏的没有安装有支撑网(-net)的处理。在未发生倒伏情况下,喷施多效唑处理的籽粒产量显著低于未喷施生长调节剂处理,而赤霉素处理下的籽粒产量较对照未表现出显著变化,说明喷施外源生长抑制剂是否对籽粒产量有积极的作用要看实际生产中倒伏是否发生,当倒伏未发生或程度极微时,喷施抑制剂可能会造成籽粒产量的降低。(3)弱光处理对小麦茎秆木质素积累及抗倒伏性能的影响较对照,弱光处理显著降低了小麦基部第二节间木质素积累快速期的木质素合成关键酶PAL、TAL、CAD及POD的活性。弱光处理极显著降低了小麦茎秆木质素积累量,降低了小麦抗倒伏能力。与对照相比,弱光处理抑制了小麦茎秆内的TaPAL、TaCAD及TaPOD基因的表达,说明光能调控茎秆生育过程中的木质素合成关键酶基因的表达,也说明光可能主要通过转录水平调控茎秆木质素合成关键酶的活性,进而调控小麦茎秆木质素的合成与积累。此外,弱光处理显著增加了小麦植株高度及基部第二节间长度,显著降低了基部第二节间的直径、壁厚、茎秆充实度及小麦茎秆的抗折力。弱光条件下两品种倒伏发生的时期提前,实际倒伏面积增大,说明弱光极显著降低了小麦的抗倒伏能力,加重了倒伏发生的几率。(4)倒伏对不同年代小麦品种籽粒产量的影响各倒伏处理均显著降低了小麦籽粒产量,且不同时期倒伏处理造成的减产量不同,表现为拔节期-成熟期倒伏(J-M-倒伏)>开花期-成熟期倒伏(A-M-倒伏)>乳熟期-成熟期倒伏(M-M-倒伏),这说明倒伏对产量的影响程度与倒伏发生的时期密切相关。倒伏造成减产的原因主要与小麦单位面积穗粒数及籽粒粒重的减少有关。J-M-倒伏造成的单位面积粒数相对损失量显著高于籽粒粒重相对减少量,而A-M-倒伏及M-M-倒伏造成的单位面积粒数相对损失量要低于籽粒粒重相对减少量,且J-M-倒伏处理造成的单位面积粒数相对损失量要高于A-M-倒伏及M-M-倒伏处理,这说明早期倒伏(J-M-倒伏)造成小麦减产的原因主要是降低了单位面积穗粒数,而后期倒伏(花后倒伏)造成的减产主要与籽粒粒重的降低有关。在所有处理条件下,近代品种(济麦22、山农15)较早期品种(蚰子麦、碧蚂1号)均有的较高的单位面积粒数和籽粒产量。对不同小麦品种来讲,倒伏造成的小麦近代品种减产量显著高于早期品种的减产量,尽管不同小麦品种的最大产量值差别很大,但倒伏造成的两个近代品种产量的相对减少量显著低于早期品种的相对减少量,说明倒伏引起的小麦相对产量的损失随着品种所处年代的递进是逐渐减少的。早期倒伏(J-M-倒伏)显著降低了开花期小麦茎秆中的可溶性糖含量。较对照,J-M-倒伏及A-M-倒伏显著降低了成熟期小麦茎秆中的可溶性糖含量,而M-M-倒伏对成熟期茎秆中的可溶性糖含量没有影响,这说明早期倒伏(J-M-倒伏)不仅显著降低了单位面积穗粒数,同时也显著降低了植株茎秆中所贮存的用于花后支持籽粒灌浆的物质含量。不同时期倒伏造成的成熟期生物量减产量表现为J-M-倒伏>A-M-倒伏>M-M-倒伏,这说明倒伏弱化了小麦植株的生长,且弱化程度与倒伏发生时期的早晚有密切的关系。J-M-倒伏显著减弱了小麦花前及花后的作物生长,而A-M-倒伏及M-M-倒伏仅仅减弱了花后的作物生长。各倒伏处理均显著降低了小麦的收获指数,且倒伏造成的早期品种的收获指数减少量显著高于近代品种,说明品种选育增强了近代品种对倒伏造成的减产的抵抗潜力。在各倒伏处理条件下,去库处理均显著增加了小麦籽粒粒重,且早期倒伏(J-M-倒伏)去库处理条件下粒重的增量较其他倒伏去库处理更为显著。尽管花后倒伏严重弱化了小麦的生长,但对所有品种来说,倒伏条件下去库处理的粒重变化与未倒伏处理的粒重变化结果一致。进一步分析倒伏造成的粒重下降的原因:倒伏的发生弱化了小麦植株的生长或减少了茎秆中储存的用于减缓花后光合产物不足时籽粒灌浆可利用的碳水化合物含量(早期倒伏),导致了倒伏小麦在籽粒灌浆期表现出很强的源限制,即倒伏造成的籽粒粒重的降低可能由花后的源强的大幅度下降直接引起的。(5)倒伏对小麦籽粒淀粉含量及粒度分布特征的影响无论小麦倒伏与否,小麦成熟期籽粒淀粉粒度体积及表面积均表现出典型的双峰曲线分布,峰谷出现在9.9μm粒径左右,在这个位置淀粉粒被分为A-型和B-型淀粉颗粒;淀粉粒度数目分布表现为单峰分布,最大粒径存在于<0.8μm,表明成熟期籽粒大部分淀粉粒的直径<0.8μm。小麦籽粒灌浆期倒伏显著影响了成熟期籽粒中A-型和B-型淀粉粒体积和表面积所占百分比。倒伏极显著改变了不同分布范围的B-型淀粉粒体积、表面积所占比例,这说明小麦籽粒中所含的B-型对花后灌浆期小麦倒伏的响应较A-型淀粉粒更为敏感。与未倒伏相比,各倒伏处理对成熟期籽粒A-型和B-型淀粉粒数目所占百分比均没有显著影响,但是显著增加了A-型淀粉粒体积百分数、降低了B-型淀粉粒体积百分数,这说明在小麦籽粒灌浆期倒伏发生后小麦籽粒中用于淀粉形成的有限的物质最先供应淀粉粒的生长,而不是生成更多的淀粉粒。小麦籽粒灌浆期倒伏的发生导致了成熟期小麦籽粒中淀粉含量、组分含量及淀粉产量的显著降低,且倒伏发生的越早减产越严重。然而,倒伏显著提高了籽粒直/支比例;相关性分析表明淀粉直/支比与粒径<9.9μm淀粉粒体积所占比例呈显著负相关,而与>22.8μm淀粉粒体积所占的比例呈显著正相关,这说明小麦籽粒灌浆期倒伏发生后成熟期小麦籽粒淀粉直/支比的提高可能是由>22.8μm淀粉粒的所占百分数的增加导致的。
【作者】彭佃亮;
【导师】王振林;
【作者基本信息】山东农业大学,生物化学与分子生物学,2014,博士
【关键词】小麦;倒伏;减产;木质素;生长调节剂;弱光;

【参考文献】
[1]刘延英.“酒后代驾”法律问题研究[D].兰州大学,民商法(专业学位),2013,硕士.
[2]王仁君.理科综合能力测试中的生物学综合试题命题研究[D].曲阜师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[3]邓志.骨宝丸治疗2型糖尿病骨质疏松症的临床研究[D].广州中医药大学,中医内科学(专业学位),2013,硕士.
[4]徐世文.杆式抽油机运行状态监测的研究[D].沈阳工业大学,检测技术与自动化装置,2004,硕士.
[5]王国华.基于ISO9000的高校实验教学质量管理体系研究[D].浙江工业大学,2011.
[6]卞靓.Chinese-English Translation of Public Signs in Tourist Attractions: from Functionalist Approach[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[7]严泰来,朱德海,张晓东.应用“3S”技术,在农业科学研究中贯彻科学发展观[J].中国农业大学学报,2005,06:16-20.
[8]张柯.数字音频设备的控制及嵌入式网络模块的设计与实现[D].西安电子科技大学,电路与系统,2010,硕士.
[9]孙玉蝶.三维纳米结构热点及其表面增强拉曼散射的研究[D].中国科学技术大学,材料物理与化学,2014,硕士.
[10]董晓洁.基于时间帧的P2P混合信任模型的研究和改进[D].大连海事大学,计算机技术(专业学位),2013,硕士.
[11]刘溪溪.面向模糊图像的鲁棒双目视觉里程计研究[D].浙江大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[12]田志慧.城市轨道交通接驳公交线网优化研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2014,硕士.
[13]郑园琴.新型DNA自组装模块构建、杂交性能及分析应用[D].中国科学技术大学,分析化学,2012,博士.
[14]陈飞宇.热点应力法及其在起重机金属结构中的应用[D].武汉科技大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[15]殷超.执行和解制度探析[D].中国社会科学院研究生院,民事诉讼(专业学位),2014,硕士.
[16]邓双萍.人泛素偶联酶UBE2C在食管鳞癌组织中的表达情况及临床意义[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[17]陈亮.火电厂主蒸汽温度控制策略的研究[D].新疆大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[18]杨瑞.用于认知雷达的波形和参差滤波器优化算法研究[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2012,硕士.
[19]杨波,于成龙,宋晓云,赵学爱.莱钢中型加热炉液压控制系统的组成原理与应用[J].冶金自动化,2004,01:72.
[20]罗伟琴.基于QFD与关联规则的新产品开发模型研究[D].浙江大学,创业管理,2013,硕士.
[21]刘梦忆.纵向一体化对企业绩效和技术效率的影响——基于中国汽车上市企业的实证分析[J].广西财经学院学报,2014,03:62-66.
[22]刘琪.小额贷款公司个人贷款信用风险评估研究[D].扬州大学,企业管理,2011,硕士.
[23]徐光亮.蓝牙安全链路管理器设计与实现[D].解放军信息工程大学,军事装备学,2012,硕士.
[24]张鹏.注意训练对社交焦虑个体注意偏向的影响研究[D].山西医科大学,应用心理学,2013,硕士.
[25]韩炳黎.从学生为本的教育理念谈教学模式的创新[J].理论导刊.2006(07)
[26]安克.超临界火电机组协调控制分析[D].华北电力大学,控制工程(专业学位),2012,硕士.
[27]牛培峰.循环流化床锅炉汽温自适应解耦控制系统[J].自动化学报,1999,01:130-135.
[28]赵伟立.100A/1200V Si JBS的设计与参数优化[D].杭州电子科技大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[29]李志江.农村住宅流转的法律问题研究[D].河北经贸大学,民商法学,2013,硕士.
[30]杨振.基于价值链会计的企业成本核算的研究[D].兰州大学,会计学,2013,硕士.
[31]刘宁,曹岩.并行CAPP生成策略的研究(一)[J].一重技术.2005(03)
[32]许飞云,贾民平,钟吉林,周小梅.武钢4~#高炉布料齿轮箱在线状态监测与分析诊断系统[J].冶金自动化,2003,02:51-55.
[33]郑磊.现代与民族融合的经典[D].西南大学,手风琴表演(专业学位),2014,硕士.
[34]张双.会计师事务所审计谈判理论及应用研究[D].首都经济贸易大学,会计学,2013,硕士.
[35]牛兴.双牛头电火花成型机床的动静态特性分析[D].广东工业大学,机械工程(专业学位),2014,硕士.
[36]陈少杰.智能消防中的控制及火源识别系统研究[D].华东交通大学,电机与电器,2013,硕士.
[37]杨春城.基于像素复用技术的硅基OLED微显示像素驱动电路研究[D].吉林大学,微电子学与固体电子学,2014,硕士.
[38]刘凡.金绿洲喷淋肥的使用方法[J].中国农村科技.1998(04)
[39]岳霞.低浊度进水条件下普快滤池运行参数的优化研究[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2014,硕士.
[40]秦云雁.交互式电子白板在中学地理教学中的应用研究[D].曲阜师范大学,教育(专业学位),2013,硕士.
[41]刘冠达.远程心电监护系统的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,计算机技术,2014,硕士.
[42]许小华.IP城域网差别化服务实现技术及其应用研究[D].西北大学,软件工程(专业学位),2014,硕士.
[43]范良瑜.从权力话语角度看外来语翻译[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[44]贾海舰.杜66薄互层稠油油藏地质特征及开发规律研究[D].东北石油大学,地质工程(专业学位),2013,硕士.
[45]张连莲.海权视角下中国海洋法律制度完善对策研究[D].大连海事大学,法学,2013,硕士.
[46]赵任杰.丹酚酸A、B及其分子药对配伍对肾纤维化过程中PDGF-C/PDGFR-α信号途径的干预作用[D].遵义医学院,内科学,2014,硕士.
[47]杨引,樊梦醒,郭智慧,张卉,吴萍,蔡称心.DNA甲基化电化学分析[J].化学进展,2014,12:1977-1986.
[48]王倩.论裁决证成之方法(进路)[D].中国政法大学,法学理论,2014,硕士.
[49]张国顺.参加两个国际安全卫生会议的观感[J].中国安全科学学报.1991(01)
[50]孙亮.面向服务的网络体系结构和路由机制研究[D].北京交通大学,2013.

相关推荐
更多