论文部分内容阅读
小麦穗器官表现出较强的光合特性和抗逆性,其在水分亏缺下灌浆期对籽粒产量贡献不可忽略。深入探究小麦穗部高光合及抗旱特性机制,对旱作小麦育种具有一定的理论指导意义。本研究采用盆栽试验,选用西北地区主栽旱作小麦品种,测定水分亏缺下旗叶和穗净光合速率及叶绿素荧光参数等生理指标,分析叶绿素降解关键酶和抗氧化酶活性及基因表达指标,利用透射电镜观察小麦旗叶及颖片叶绿体结构,为揭示小麦穗器官的抗旱生理机制提供理论依据,获得如下主要结果:1.水分亏缺下小麦旗叶净光合速率在整个灌浆期均呈现下降趋势,穗净光合速率6 DAA达到峰值。12、18 DAA旗叶净光合速率分别下降20%,23.1%,而穗净光合速率下降幅度小于旗叶（7.9%,20%）。水分亏缺下旗叶叶绿素荧光信号18 DAA显著降低（P<0.05）;Fv/Fm,NPQ和ΦPSⅡ值分别降低33.9%,20.4%,18.3%,而穗器官中颖片和外稃降低幅度较小,颖片叶绿素分别降低16.0%,14.9%,11.9%。水分亏缺下,颖片、外稃、芒叶绿素含量18,24 DAA降幅小于旗叶。表明相比于旗叶,水分亏缺下小麦穗器官颖片、外稃、芒在灌浆中后期保持较高的光合能力,颖片光系统Ⅱ在灌浆中后期也保持较高的活力。2.水分亏缺下旗叶和芒CHL（叶绿素酶）,PPH（脱镁叶绿素酶）活性均呈现先升后降的趋势,叶绿素酶活性18 DAA达到峰值,脱镁叶绿素酶活性24 DAA达到峰值。穗器官中叶绿素酶活性花后24 DAA达到峰值,脱镁叶绿素酶活性整个灌浆期一直升高。叶绿素酶,脱镁叶绿素酶基因表达趋势与酶活趋势一致,18-24 DAA旗叶叶绿素酶基因表达量分别是颖片的1.24和1.21倍;脱镁叶绿素酶基因表达量分别是颖片的1.24,1.18倍。水分亏缺下花后24 DAA旗叶叶绿体体积变小,有质体小球出现叶绿体基粒片层开始出现紊乱现象,相比而言颖片叶绿体体积变大,叶绿体保持完整的结构,基粒片层依然清晰可见且含量丰富,质体小球含量较旗叶低。3.水分亏缺下,小麦中活性氧含量增加,与之对应的抗氧化酶活性也升高。18 DAA旗叶O2·-与H2O2出现较明显的颜色变化,且在灌浆中后期颜色显现较穗部各器官明显。三种抗氧化酶在五种器官中0-6 DAA活性均很小,旗叶与芒中SOD,POD,CAT酶活0-18 DAA均保持升高的趋势,24 DAA开始下降,而颖片与外稃从0 DAA酶活升高24DAA达到峰值后下降,灌浆中后期颖片酶活均高于旗叶。基因表达量趋势与酶活性趋势一致,24-30 DAA颖片CAT表达量显著高于旗叶（P<0.05）,分别为旗叶中1.55,1.53倍,而Cu/Zn-SOD表达量18-30 DAA分别为旗叶中的1.21,1.74倍。综上,灌浆后期小麦穗部表现较高的光合特性及光系统Ⅱ活性,叶绿体结构完整,叶绿素降解起始较晚,抗氧化潜力较强,证明小麦穗部在灌浆后期具有维持高光效及延缓衰老的有利条件。