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在自然条件下,作物经常遭受多种非生物胁迫的伤害。小麦(Triticum aestivum L.)是全球重要的粮食作物,在开花灌浆期,经常遭受高温和干旱胁迫,严重抑制其光合作用,进而影响小麦的产量和品质。目前关于高温、干旱等胁迫对小麦的影响研究,多数集中在单一胁迫的影响。植物对多重胁迫共存的响应具有复杂性,不同胁迫因子组合能够产生加强、重叠或者拮抗效应。因此不同类型的胁迫不能简单相加,很难用单一胁迫的结果解释植物对共胁迫的响应。本试验以四个斯洛伐克冬小麦品种Torysa、Ilona、Arida和Eva为实验材料(其中Torysa对高温和干旱胁迫较敏感;Ilona具有较好的高温和干旱抗性;Arida抗旱性较强;Eva对干旱胁迫敏感),研究不同抗性小麦品种对高温、干旱和高温干旱共胁迫的响应机制,为培育耐高温和干旱共胁迫的小麦品种提供理论基础。主要研究结果如下:(1)同Torysa和Eva相比,抗性品种Ilona和Arida能在高温、干旱和共胁迫下维持较高的叶片相对含水量(RWC),积累大量的脯氨酸,表明抗性强的品种Ilona和Arida在胁迫条件下能通过渗透调节维持较好的水分状况。(2)同Torysa和Eva相比,Ilona和Arida能在干旱和共胁迫下维持较高的抗氧化酶(APX、CAT、POD和SOD)活性,减轻O2·-、H2O2和MDA的过量积累。单一高温胁迫下小麦叶片中只有SOD活性显著增加。同Torysa和Eva相比,Ilona和Arida具有较高的抗氧化能力,能够减轻ROS对光合机构的损伤。(3)高温、干旱和共胁迫下,小麦叶片光合速率(Pn)显著降低,尤其在共胁迫下Pn下降幅度更大。与Torysa和Eva相比,Ilona和Arida在高温、干旱和共胁迫下能够维持较高的气孔导度(Gs)、卡尔文循环关键光合酶(sFBPase、GAPDH、Aldolase和Rubisco)活性、叶绿体Ca2+-ATPase和Mg2+-ATPase活性,从而维持较高的光合速率。(4)高温、干旱和共胁迫下,小麦叶片Fv/Fm和PIABS显著降低,VJ和VI显著增加,表明线性电子传递链中从QA到QB的电子传递受阻,小麦叶片发生PSⅡ光抑制。与Torysa和Eva相比,Ilona和Arida在高温和干旱共胁迫下能够维持较高的Fv/Fm、PIABS、(37)PSⅡ、NPQ和qP,减轻过剩光能对PSⅡ的损伤,从而维持较高的PSⅡ活性。(5)高温、干旱和共胁迫下,小麦叶片的(37)PSⅠ和ETR(I)显著下降,小麦叶片发生PSⅠ光抑制。与Torysa和Eva相比,Ilona和Arida在胁迫下具有较高的Y(ND)以及较低的Y(NA),表明Ilona和Arida叶片中氧化态P700大量积累,可以减轻小麦叶片中光合电子传递链的过度还原,不易受光氧化损伤。(6)与Torysa和Eva相比,Ilona和Arida在高温和干旱共胁迫下能够显著上调小麦叶片中抗氧化基因(Cu-Zn SOD和APX)和热激蛋白基因(HSP70和HSP90)的表达。(7)在大田干旱胁迫条件下,四个小麦品种的叶片光合速率均显著降低,千粒重下降。与Torysa和Eva相比,Ilona和Arida品种在干旱胁迫下能够维持较高的叶片光合速率,籽粒千粒重降低程度较小。综上所述,高温、干旱和共胁迫下不同小麦品种的生理生化特征存在显著差异,主要集中在抗氧化、光合作用和基因表达方面。Ilona和Arida品种在高温和干旱共胁迫中具有较好的抗性,而Torysa和Eva对共胁迫较敏感。在光合作用方面,与Torysa和Eva品种相比,Ilona和Arida在高温干旱胁迫下能够维持较高的净光合速率,与其较高的气孔导度、卡尔文循环关键酶活性及相关基因的表达有关。Ilona和Arida叶片中PSⅠ和PSⅡ光抑制程度显著低于Torysa和Eva,其光保护机制是通过热耗散和线性电子传递的调节来缓解光合电子传递链的过度还原,保护光合机构。在大田干旱胁迫条件下,Ilona和Arida具有较高的籽粒千粒重,与较高的净光合速率有关。在分子水平上,高温和干旱共胁迫会诱导小麦叶片中的抗氧化基因和热激蛋白基因显著上调来提高高温和干旱共胁迫抗性。同一胁迫下,Ilona和Arida叶片中抗氧化基因和热激蛋白基因表达量要高于Torysa和Eva。