花前渍水锻炼及乙烯利处理对花后渍水胁迫下小麦抗渍性的影响及其机理

【摘要】渍害是影响小麦生产的重要非生物逆境之一,灌浆期是小麦对渍害的敏感时期,花后遭受渍害会导致小麦严重减产,因此,探索提高小麦抗渍能力的方法及其生理机制具有重要的理论与实践意义。本研究采用盆栽的试验方式,以扬麦16为试验材料,花前设置两个处理时期：七叶一心期和九叶一心期,分别进行为期2天的渍水锻炼处理、叶面喷施乙烯利处理及土壤施用乙烯利处理,花后再分别设对照和渍水处理,渍水处理时间为7天。综合研究了花前渍水锻炼及乙烯利处理对花后渍水条件下小麦的光合特性、膜脂过氧化、叶片蛋白质组学及产量的影响,阐释了花前锻炼及乙烯利处理影响花后渍水渍水胁迫下小麦抗渍能力的生理机制,为实际生产中应用抗渍方法提供了理论依据和技术途径。主要研究结果如下：1.花前渍水锻炼及乙烯利处理对花后渍水逆境下小麦籽粒产量有不同的影响效果与未经锻炼的植株相比,花前渍水锻炼能够显著提高花后渍水胁迫下小麦籽粒千粒重及穗粒数,从而提高籽粒产量；与前期未经处理的植株相比,花前叶面喷施乙烯利能够提高后期渍水逆境下小麦籽粒的千粒重,增加籽粒产量,而花前土壤施用乙烯利反而导致花后渍水胁迫下小麦籽粒产量降低,推论得前期叶面喷施乙烯利对于缓解花后渍水对小麦籽粒的减产效果更佳。2.花前渍水锻炼及乙烯利处理显著提高了花后渍水胁迫下小麦的光合能力花前渍水锻炼后小麦旗叶光合作用受到一定程度的抑制作用,但与未经锻炼的植株相比,花前锻炼能够显著减小花后渍水胁迫下小麦叶绿素含量的下降幅度,增加气孔导度,从而保持较高的净光合速率,花前乙烯利处理同样能够减少渍水逆境下叶绿素的分解,减小花后渍水下小麦光合能力的下降幅度,有利于同化物的积累及产量的提高。3.花前渍水锻炼及乙烯利处理能够减轻花后渍水逆境下小麦膜脂过氧化伤害与花前未经处理的植株相比,花前渍水锻炼及乙烯利处理均能使花后渍水逆境下小麦叶片细胞内MDA的含量保持在较低水平,减小其对细胞及细胞膜的伤害。花前渍水锻炼及叶面喷施乙烯利处理均能够显著提高后期渍水逆境条件下小麦旗叶内可溶性糖含量,可溶性糖的大量积累能够提高细胞的渗透势,同时为其他有机物的合成提供碳架和能量,花前乙烯利处理还可以使小麦叶片在花后渍水下保持较高的相对含水量,从而提高小麦对渍水胁迫的耐受力。4.花前渍水锻炼及乙烯利处理通过调节小麦叶片蛋白质组的表达显著影响花后渍水逆境下小麦的抗渍能力研究表明,花前渍水锻炼能够增加花后渍水逆境下小麦叶片中抗坏血酸过氧化物酶、S-腺苷甲硫氨酸合成酶及异柠檬酸脱氢酶的表达量,从而提高活性氧清除能力、乙烯产生量及能量供应,增强小麦对渍水逆境的耐受力。与未经乙烯利处理的植株相比,花前叶面喷施乙烯利能够提高花后渍水胁迫下异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和ATP合成酶的表达量,从而加快同化物分解,增加机体能量供应,提高小麦对渍害的抗性。综上所述,花前渍水锻炼及乙烯利处理能够显著提高花后渍水胁迫下小麦旗叶的光合能力及活性氧清除能力,并通过调控叶片内蛋白表达来影响小麦的抗渍能力。与未经渍水锻炼的植株相比,花前渍水锻炼处理显著上调了抗坏血酸过氧化物酶、S-腺苷甲硫氨酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶等关键酶类相关蛋白表达,花前叶面喷施乙烯利能够影响花后渍水逆境条件下小麦叶片蛋白质的表达,增加异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、葡萄糖磷酸变位酶、ATP合成酶等关键酶类的表达量,从而调控糖类及能量代谢过程,提高小麦的抗渍能力。对于产量的影响,花前渍水锻炼及叶面喷施乙烯利能够有效缓解花后渍水逆境造成的小麦减产,可以作为生产实践中的抗渍方法。
【作者】孙超；
【导师】李永庚；姜东；
【作者基本信息】南京农业大学，作物栽培学与耕作学，2013，硕士
【关键词】小麦；渍水锻炼；乙烯利；光合特性；叶片蛋白质组学；产量；

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