【摘 要】
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近年来,我国冬麦区干旱、高温等多种逆境频发,小麦产量和品质受到显著影响。本研究对小麦在干旱、高温及其互作胁迫下的响应进行分析,以期为优质小麦品种抗旱改良和栽培技术集成提供一定理论依据。本试验于2017-2019年在陕西杨凌西北农林科技大学南校区温室和农业农村部西北地区小麦生物学与遗传育种重点实验室进行,以大面积推广种植的优质强筋早熟多抗小麦西农979为材料,分析灌浆期不同阶段干旱、高温及其互作胁迫
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（编号:2017YFD0300202）；
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近年来,我国冬麦区干旱、高温等多种逆境频发,小麦产量和品质受到显著影响。本研究对小麦在干旱、高温及其互作胁迫下的响应进行分析,以期为优质小麦品种抗旱改良和栽培技术集成提供一定理论依据。本试验于2017-2019年在陕西杨凌西北农林科技大学南校区温室和农业农村部西北地区小麦生物学与遗传育种重点实验室进行,以大面积推广种植的优质强筋早熟多抗小麦西农979为材料,分析灌浆期不同阶段干旱、高温及其互作胁迫对小麦生长、籽粒品质及其合成关键酶基因表达的影响。主要结论如下:1.对旗叶生理的影响:（1）持续干旱胁迫下,旗叶相对含水量下降,光合作用显著受到抑制;旗叶可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量增加;灌浆前期干旱胁迫使过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性升高,随着干旱胁迫时间延长,CAT和APX活性较对照持续下降,POD和CAT活性先下降后升高。（2）灌浆期不同时期高温胁迫使净光合速率下降;灌浆前期高温胁迫促进脯氨酸积累,抑制可溶性蛋白和可溶性糖积累,中期抑制可溶性球蛋白、可溶性糖和脯氨酸积累,后期促进可溶性糖积累;灌浆前期和中期高温胁迫分别胁迫使APX、CAT活性升高,后期CAT、SOD和APX活性升高,POD活性下降。（3）灌浆期不同时期干旱高温互作胁迫使旗叶相对含水量显著下降,光合作用显著受到抑制;灌浆前期互作胁迫抑制可溶性蛋白和可溶性糖积累,促进脯氨酸积累,中期促进可溶性蛋白和脯氨酸积累,抑制可溶性糖积累,后期促进可溶性糖和脯氨酸积累;灌浆期前期和中期互作胁迫使POD、CAT和SOD活性下降,后期互作胁迫使其活性升高,而灌浆前期互作胁迫使APX活性升高,随着处理时间的推迟,其活性先降低再升高。2.对农艺性状的影响:干旱、高温及其互作胁迫导致小麦灌浆期明显缩短。持续干旱胁迫和干旱高温互作胁迫使籽粒千粒重显著下降,成熟籽粒长、宽减小;灌浆期不同时期高温胁迫导致成熟籽粒长（灌浆中期除外）、宽减小,千粒重显著下降,且高温发生越早影响越大。持续干旱胁迫和干旱高温互作胁迫使株高显著降低,前期高温胁迫使株高降低。3.对籽粒淀粉的影响:（1）持续干旱胁迫使籽粒淀粉及其组分含量减少,成熟籽粒直/支比降低。高温胁迫使籽粒直链淀粉含量增加,成熟籽粒直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量减小,直/支比升高。（2）在干旱胁迫下,各阶段籽粒A型淀粉粒积累数量低于对照,且花后20 d A型淀粉粒较对照不饱满,有裂痕。在灌浆前期,高温及其与干旱互作条件下的淀粉积累速度较快。4.对籽粒蛋白质的影响:（1）持续干旱胁迫和干旱高温互作胁迫使籽粒蛋白质含量增加,高温胁迫使籽粒蛋白质含量减少。对成熟籽粒蛋白质及其组分研究表明,持续干旱胁迫使总蛋白含量增加,醇溶蛋白含量减少,谷蛋白含量增加,谷/醇比显著升高,灌浆前期高温胁迫和互作胁迫使醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白含量增加,其中互作胁迫下,谷/醇比显著升高,灌浆中期高温胁迫使醇溶蛋白含量增加,谷蛋白含量减少,总蛋白含量减少,谷/醇比显著降低,互作胁迫使醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白含量增加,灌浆后期高温胁迫使醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白含量减少,互作胁迫使醇溶蛋白和谷蛋白含量增加。（2）持续干旱胁迫下,灌浆前期和中期谷蛋白大聚体（glutenin macropolymer,GMP）含量增加,灌浆后期GMP含量减少,随着高温胁迫发生时间的推迟,GMP含量显著增加,干旱高温互作胁迫仅在灌浆中期发生时GMP含量增加,灌浆期不同时期干旱、高温及其互作胁迫均使成熟籽粒GMP含量增加。5.RNA-Seq分析发现:灌浆前期高温及其与干旱互作使蔗糖合成酶、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、束缚态淀粉合成酶、可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶基因显著上调表达,灌浆后期高温及其与干旱胁迫使淀粉分支酶基因部分基因从显著上调变为下调,灌浆后期干旱高温互作胁迫对谷氨酰胺和谷氨酸合成影响较显著,谷氨酸合成下游基因谷氨酰胺合成酶关键基因和谷氨酸合成酶关键基显著上调表达。
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