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花前干旱锻炼对花后干旱逆境下小麦产量和品质形成的影响及其生理机制

作　者: 汪波
导　师: 姜东
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 小麦干旱锻炼产量品质光合记忆效应
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

干旱是影响小麦生产的主要逆境之一,灌浆期是小麦籽粒产量和品质形成的关键时期,因此灌浆期干旱严重降低小麦籽粒产量,影响品质。本研究试图探讨开花前短暂干旱锻炼对花后干旱的缓解效应及其生理机制。试验一：本研究在盆栽试验条件下进行,花前设置正常供水和干旱胁迫处理,干旱胁迫时期为五叶一心期、七叶一心期和九叶一心期,连续重复刺激,进行强化,每个时期处理时间为5天,土壤含水量维持在田间持水量的50-60%,花后7天设置正常供水(CK,相当于田间持水量70-80%)、轻度干旱胁迫(MS,土壤含水量维持在田间持水量的50-60%)和重度干旱胁迫(SS,土壤含水量维持在田间持水量的35-45%)三个水分处理,处理时间为10天,试验共六个处理：花前干旱锻炼和花后重度干旱处理(DS)、花前不进行干旱锻炼而花后重度干旱处理(CS)、花前干旱锻炼和花后轻度干旱处理(DM)、花前不进行干旱锻炼而花后轻度干旱处理(CM)、花前进行干旱锻炼而花后不进行干旱处理(DC)、花前和花后都不干旱的对照处理(CC)六个处理。进而研究了花前干旱锻炼对花后干旱逆境下小麦旗叶光合荧光特性、碳/氮代谢等的影响。主要研究结果如下：1.花前干旱锻炼提高了花后干旱逆境条件下小麦旗叶光合能力。与未锻炼处理相比,花前干旱锻炼显著提高了花后干旱逆境条件下小麦旗叶的叶绿素含量(SPAD)、气孔导度(Cs)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、实际光化学效率(ΦPSII),进而提高了电子传递速率和光化学效率,最终提高了旗叶光合能力。2.花前干旱锻炼调控了花后干旱逆境条件下小麦碳氮积累与转运,提高了籽粒产量,影响了籽粒和面粉的品质。与未锻炼处理相比,花前干旱锻炼显著提高了花后光合同化量及其对籽粒的贡献率,最终显著提高了籽粒干物质积累量；花前干旱锻炼虽然提高了花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率,但更显著降低了花前积累氮素运转量及其对籽粒氮素的贡献率,进而导致籽粒蛋白质含量和积累量降低；花前干旱锻炼显著提高了花后干旱逆境下小麦的千粒重,进而显著提高了籽粒产量；花前干旱锻炼提高了支链淀粉、总淀粉和支/直比,降低了面粉峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最终粘度、回冷值和峰值时间,但对糊化温度无显著影响；花前干旱锻炼提高了总蛋白质、醇溶蛋白和GMP含量,而减少了籽粒清蛋白、球蛋白、谷蛋白、谷/醇比和不溶性蛋白的含量。综上所述,花前干旱锻炼显著提高了花后干旱逆境条件下小麦旗叶光合能力和抗过氧化胁迫能力,并有效调节了营养器官的碳/氮转运,最终显著提高了花后干旱胁迫下的小麦籽粒产量,并影响了籽粒品质。试验二：在砂培试验条件下,采用15N同位素标记技术,研究了花后渗透胁迫对小麦籽粒产量、蛋白质组分含量及其各组分中氮素来源的影响。本研究结果表明,与对照相比,花后渗透胁迫处理小麦旗叶叶绿素含量、气孔导度、蒸腾速率和光合速率均显著低于对照。花前贮藏干物质的运转量、运转率和对籽粒干物质积累的贡献率均为花后渗透胁迫处理显著高于对照,籽粒干物质积累量、花后光合产量同化量和其对籽粒的贡献率则显著低于对照。花后渗透胁迫条件下,花前营养器官贮藏氮素转运量(RANP)、运转率(RENP)和花后氮素积累量及其对籽粒氮的贡献率(NAP)均显著高于对照。花后渗透胁迫处理清蛋白、醇溶蛋白、总蛋白含量和各蛋白质组分中来自花前氮素的比例较高,来源于花后氮素的量较低。

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摘要 7-9ABSTRACT 9-12第一章文献综述 12-28 1 引言 12 2 干旱对小麦生理生化过程的影响 12-15 2.1 干旱对叶片光合、荧光的影响 12-14 2.2 对同化物转运的影响 14-15 2.3 对内源激素的影响 15 3 小麦对干旱逆境的适应与机理 15-17 3.1 小麦对干旱的形态适应性 15-16 3.2 渗透调节物质 16 3.3 活性氧清除系统 16-17 4 植物对非生物逆境的记忆效应 17 5 干旱对小麦籽粒产量和品质的影响 17-18 5.1 对籽粒产量的影响 17-18 5.2 对籽粒品质的影响 18 6 稳定性同位素技术 18-19 7 试验目的和意义 19-20 参考文献 20-28第二章前期渗透处理对灌浆期渗透胁迫下小麦籽粒产量和品质的影响 28-46 1 材料与方法 29-30 1.1 试验设计 29 1.2 取样与测定方法 29-30 1.3 数据分析 30 2 结果与分析 30-38 2.1 对籽粒产量和旗叶叶片光合特性的影响 30-33 2.2 对籽粒品质的影响 33-38 3 讨论 38-40 3.1 对籽粒产量和旗叶叶片光合特性的影响 38-39 3.2 对籽粒淀粉组成及其含量的影响 39 3.3 对籽粒淀粉糊化特性的影响 39-40 3.4 对籽粒蛋白质含量的影响 40 4 结论 40-41 参考文献 41-46第三章花前干旱诱导对花后干旱条件下的产量和品质的影响 46-66 1 材料与方法 47-49 1.1 试验设计 47 1.2 测定项目与方法 47-48 1.3 数据计算与统计分析 48-49 2 结果与分析 49-57 2.1 对旗叶叶绿素含量、光合、荧光特性的影响 49-52 2.2 对小麦花前贮藏物质运转和花后同化的影响 52-53 2.3 对小麦产量及其构成因素的影响 53-54 2.4 对小麦籽粒品质的影响 54-57 3 结论 57-60 3.1 对产量和光合同化的影响 57-59 3.2 对小麦籽粒淀粉品质的影响 59 3.3 对蛋白品质及其形成的影响 59-60 4 结论 60 参考文献 60-66第四章花后渗透胁迫对小麦籽粒产量和氮素分配的影响 66-80 1 材料与方法 67-68 1.1 试验设计 67 1.2 取样与测定方法 67 1.3 数据计算与统计分析 67-68 2 结果与分析 68-73 2.1 对产量及产量形成因素的影响 68-70 2.2 对蛋白质组成及氮素分配的影响 70-73 3 讨论 73-75 3.1 对小麦籽粒产量和产量形成的影响 73-74 3.2 对小麦籽粒蛋白质组分含量及其形成的影响 74-75 4 结论 75 参考文献 75-80第五章讨论与结论 80-92 1 讨论 80-84 1.1 花前水分胁迫锻炼对花后水分逆境下小麦籽粒产量和品质性状的影响 80-81 1.2 花前水分逆境锻炼对花后水分逆境下小麦叶片叶绿素含量、光合和荧光特性的影响 81-83 1.3 花前干旱锻炼对花后干旱下小麦籽粒物质转运和的影响 83 1.4 花前渗透胁迫锻炼对花后渗透胁迫下小麦籽粒淀粉粒的影响 83-84 1.5 花后干旱对花后吸收的氮素在小麦籽粒产量和品质分配的影响 84 2 结论 84-85 3 本研究的创新之处 85 4 研究展望 85-86 参考文献 86-92致谢 92

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