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低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。随着全球气候变化,极端气候频繁发生,低温对作物的安全生产带来巨大威胁。黄淮地区是中国最大的小麦产区,该地区经常发生春季低温(俗称倒春寒)灾害,此时小麦正处于生殖生长期,对低温十分敏感,若此时期遭遇低温天气将严重影响小麦的安全生产。为了保证小麦的高产稳产,提高小麦对低温胁迫的耐受性至关重要。因此,本研究以烟农19(抗倒春寒)和新麦26(不抗倒春寒)为供试品种,在小麦孕穗期外源喷施1mg L-1、1.50 mg L-1和2 mg L-1的独脚金内酯(GR-24),进行不同水平(4℃、0℃和-4℃)的低温胁迫,持续时间为4 h,探究外源施用合成GR-24对孕穗期低温胁迫下小麦的生理和农艺性状的影响,为揭示GR-24提高孕穗期小麦抗低温胁迫能力的生理机制及小麦抗倒春寒的预防措施提供理论依据。试验结果如下:(1)在4℃、0℃、-4℃条件下,与对照(清水处理)相比,喷施2 mg L-1的GR-24后新麦26的根系长度分别增加了10.23%、12.05%和13.09%;地上部分长度分别增加了9.40%、7.50%和6.24%;叶片干重分别增加了19.22%、21.34%和26.50%;穗干重分别增加了20.18%、28.36%和31.47%。相同条件下,而烟农19中根系长度分别增加了12.32%、13.24%和14.50%;地上部分长度分别增加了6.33%、5.50%和4.17%;叶片干重分别增加了11.41%、12.35%和16.60%;穗干重分别增加了19.40%、16.30%和23.25%。(2)孕穗期低温胁迫显著降低了小麦叶片光合参数。在4℃、0℃和-4℃条件下,与对照(清水处理)相比,两品种新麦26和烟农19喷施2 mg L-1的GR-24后叶片净光合速率(Pn)分别提高了11.24%、9.13%、10.08%和12.25%、10.12%、13.23%;气孔导度(Gs)分别降低了14.38%、11.33%、13.42%和12.44%、10.17%、11.06%;胞间CO2(Ci)浓度分别降低了3.50%、4.26%、2.60%和5.17%、3.29%、3.35%;而对蒸腾作用无显著影响。(3)两品种小麦的穗、叶(旗叶和二叶)、穗下节间和根中SOD、POD、CAT酶活性和MDA含量均发生显著变化。在4℃、0℃和-4℃条件下,与对照(清水处理)相比,新麦2和烟农19在喷施2 mg L-1的GR-24后在穗部和叶片的SOD酶活性分别增加了23%、26%、31%和18%、25%、32%;POD酶活性在穗和叶片中分别增加了29%、34%、40%和19%、23%、31%;CAT酶活性在穗和叶片中分别增加了33%、37%、48%和11%、13%、19%。相同条件下,烟农19中SOD酶活性在穗和叶片中分别增加了26%、33%、39%和26%、33%、39%;POD酶活性在穗和叶片中分别增加了35%、41%、51%和22%、26%、35%;CAT酶活性在穗和叶片中分别增加了43%、51%、77%和17%、20%、21%。此外,我们发现两个品种穗下节间和根中SOD、POD和CAT酶活性也呈现相同的趋势。同时,相同条件下,新麦26穗和叶中MDA含量分别降低了31%、37%、39%和42%、48%、47%;烟农19中穗和叶中MDA含量分别降低了33%、45%、43%和44%、51%、54%。穗下节间和根中MDA含量也呈现相同的变化趋势。(4)在不同低温胁迫条件下,叶片喷施GR-24有利于提高植株各器官的可溶性糖和蔗糖含量。在4℃、0℃、-4℃条件下,与对照(清水处理)相比,新麦26在喷施2mg L-1的GR-24后穗和叶片中可溶性糖含量分别增加了47%、36%、34%和10%、12%、16%;蔗糖含量分别增加了12%、26%、48%和11%、17%、29%。相同条件下,烟农19中穗和叶片中可溶性糖含量分别增加了48%、42%、45%和14%、19%、20%;蔗糖含量分别增加了21%、38%、63%和17%、25%、34%。(5)外源施用GR-24后,两个品种在株高、穗下节间长、穗粒数、千粒重和单株籽粒产量方面均有较大程度提高。在4℃、0℃和-4℃条件下,与对照(清水处理)相比,新麦26和烟农19在喷施2 mg L-1的GR-24后株高分别增加了3.50%、14.50%、21.80%和2.60%、9.80%、18.50%;穗粒数分别增加了4.80%、6.39%、7.20%和5.51%、7.25%、8.23%;千粒重分别增加了3.19%、2.36%、4.21%和4.32%、4.60%、3.35%;单株产量分别增加了8.89%、10.60%、11.49%和9.77%、11.59%、12.60%。(6)田间试验证明,GR-24叶面喷施能有效抵御倒春寒的危害。与对照处理(清水处理)相比,GR-24的各个浓度水平对LSC都有效,但S3(2 mg L-1)在改善光合特性方面更有效。与对照(清水处理)相比,YN19和XM26的净光合速率(Pn)分别提高了10.13%和8.74%,气孔导度(Gs)分别降低了9.41%和11.28%,胞间CO2浓度(Ci)分别降低了4.60%和6.31%;而对蒸腾速率(Tr)无影响。光合系统效率的提高导致农艺性状的提高。与对照相比,YN19和XM26两个品种的株高分别提高了7.80%和5.66%,穗长分别提高了3.10%和2.60%,有效分蘖分别提高了5.33%和3.79%,穗粒数分别提高了5.65%和4.85%,千粒重分别提高了3.98%和3.94%,籽粒产量分别提高了11.72%和9.25%。以上试验结果表明,叶面喷施2 mg L-1的GR-24有利于减轻LSC的负面影响,减少产量损失。在LSC发生前及时叶面喷施GR-24对抵抗LSC的影响非常有效。