旗叶蜡质含量不同小麦近等基因系的抗旱性研究

发布时间：2017-06-06 23:13

  本文关键词：旗叶蜡质含量不同小麦近等基因系的抗旱性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本研究以多蜡质(JM205和JM208)和少蜡质(JM204和JM206)两对蜡质含量不同的近等基因系小麦为试验材料,采用田间旱棚方式控制土壤水分达到中度干旱水平,探讨了干旱胁迫下旗叶蜡质含量对小麦旗叶的水分利用情况、光合特性以及产量的影响,从基因转录、蜡质含量、形态结构、抗旱生理、产量形成四方面进行全面系统的研究。结果表明,不论是正常浇水还是干旱胁迫条件下,多蜡质和少蜡质品系旗叶正面或反面蜡质形态均不同,多蜡小麦品系JM205和JM208旗叶正面和反面均覆盖有大量的蜡质晶体和较大的蜡质块,而少蜡小麦品系JM204和JM206旗叶正面和反面紧覆盖少量蜡质晶体。干旱条件下,多蜡质小麦品系旗叶蜡质含量平均为15.15mg/g,平均高出少蜡质小麦品系79.8%,多蜡质小麦叶片角质层厚度约为1.24μm,少蜡质小麦角质层厚度大约为1.04μm,干旱处理使多蜡小麦叶片角质层厚度显著增加,并且与表皮细胞间出现间隙,这表明小麦旗叶蜡质含量和形态与小麦的抗旱性有关。干旱处理后,多蜡质小麦品系JM205和JM208旗叶水势分别下降了0.19MPa和0.22MPa,而少蜡质小麦品系JM204和JM206旗叶水势分别下降了0.32MPa和0.25MPa。这说明干旱处理后,多蜡质小麦品系旗叶水势下降幅度明显小于少蜡质小品系,而且多蜡质小麦品系水势维持相对较高水平,另外,多蜡质小麦品系水分散失率显著低于少蜡质小麦品系(P0.05),这说明多蜡质小麦品系脱水速度慢,保水能力强。与正常浇水相比较,受到干旱胁迫后,JM206叶片水分利用效率降低了16.3%,JM204叶片的水分利用效率降低了32.2%,干旱胁迫下的多蜡质小麦品系JM205和JM208叶片的水分利用效率与正常条件下的无差异,并且显著高于少蜡质小麦品系JM204和JM206,少蜡质小麦品系旗叶相对含水量较正常浇水条件下增加了5.1%,而多蜡质小麦品系旗叶相对含水量是正常浇水条件下的9.8%。所以,无论是正常浇水还是干旱胁迫条件下,多蜡质小麦品系旗叶的水分利用效率以及相对含水量均明显高于少蜡质小麦品系(P0.05),由此说明,干旱胁迫下,多蜡质小麦品系抗旱节水性高于少蜡质小麦品系。另外,干旱胁迫后,少蜡质小麦品系旗叶平均光合速率下降了9.8%,而多蜡质小麦旗叶平均光合速率下降了7.5%,少蜡质小麦品系旗叶的光合速率下降幅度较大,并且干旱条件下的多蜡质品系光合速率较高。与正常浇水相比较,干旱胁迫后,多蜡质品系JM205和JM208旗叶的Gs平均减小了5.1%,而少蜡质品系小麦JM204和JM206旗叶的Gs明显增加,平均增加了14.9%,,与此同时,多蜡质小麦品系旗叶E较正常浇水时平均减小10.1%,但是,少蜡质小麦品系旗叶E比正常浇水条件下增加了13.5%。干旱胁迫条件下,光合速率的下降导致细胞间隙CO_2的浓度增加,多蜡质小麦品系旗叶Ci平均增加了4.3%,少蜡质小麦品系旗叶Ci平均增加了7.5%,多蜡质小麦品系Ci增加幅度小于少蜡质小麦品系。说明多蜡小麦品系抗旱性能更好。与正常浇水相比,干旱胁迫后,多蜡小麦品系旗叶Fv/Fm平均下降幅度为74.9%,而少蜡小麦品系旗叶Fv/Fm平均下降幅度更大,平均下降幅度是正常浇水条件下的105.1%。以上研究结果表明,旗叶蜡质能够减轻干旱胁迫造成的Fv/Fm下降,使旗叶维持较高的光合速率。在正常浇水条件下,整个生育期少蜡质小麦品系的蜡质相关基因的相对表达量是先减少后增加的。抽穗期少蜡质小麦JM204和JM206旗叶蜡质相关基因相对表达量低于多蜡质小麦JM205和JM208,到开花期时,蜡质不同小麦品系蜡质合成相关基因较抽穗期时相对表达量都减少,而到灌浆期时,基因表达量又相对提高。干旱条件下,少蜡质小麦JM204和JM206的蜡质相关基因相对表达量持续增加,多蜡质JM205和JM208的蜡质相关基因相对表达量在生育期是先增加然后随干旱胁迫时间延长而下降。这说明受干旱胁迫后,不同蜡质小麦通过提高蜡质合成相关基因的表达量,从而提高旗叶中蜡质含量,以抵御干旱胁迫。干旱条件下,多蜡质小麦品系的平均籽粒产量则高于少蜡质小麦品系,平均高出3.73%。且多蜡质小麦JM205和JM208的抗旱指数(TOL)和干旱易感指数(SSI)分别为825.86、351.33、0.92和0.41;少蜡质小麦JM204和JM206的抗旱指数(TOL)和干旱易感指数(SSI)分别为1120.64、1267.85、1.21和1.42,说明多蜡质小麦品系比少蜡质小麦品系更抗旱。本研究利用近等基因系小麦发现蜡质能够提高小麦的抗旱性,旗叶蜡质含量可以作为小麦抗旱品种的选择指标。
【关键词】：小麦 近等基因系 蜡质含量 抗旱性
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 中文摘要7-9
• Abstract9-12
• 1 前言12-26
• 1.1 蜡质的结构功能14-16
• 1.1.1 蜡质含义和结构14-16
• 1.1.2 蜡质的生物功能16
• 1.2 蜡质的生物合成转运途径及蜡质组分16-20
• 1.3 蜡质对生物胁迫的影响20-21
• 1.3.1 蜡质对抵御病菌危害的影响20
• 1.3.2 蜡质对植食性昆虫的影响20-21
• 1.4 蜡质对非生物胁迫的影响21-25
• 1.4.1 蜡质对温度、CO_2浓度、紫外线辐射等非生物胁迫的响应22-23
• 1.4.2 蜡质与环境污染23
• 1.4.3 蜡质对植物抗旱性的影响23-25
• 1.5 本实验的目的意义25-26
• 2 材料与方法26-31
• 2.1 实验材料和设计26
• 2.2 测定指标与方法26-30
• 2.2.1 蜡质含量测定27
• 2.2.2 扫描电镜样品的制备与观察27
• 2.2.3 土壤水势、旗叶水势和旗叶水分散失速率的测定27-28
• 2.2.4 小麦旗叶光合特性和叶绿素荧光参数的测定28
• 2.2.5 蜡质合成相关基因表达量的测定28-30
• 2.2.6 近等基因系产量测定和抗干旱胁迫衡量指标30
• 2.3 数据分析30-31
• 3 结果与分析31-45
• 3.1 干旱胁迫对不同蜡质近等基因系小麦蜡质的影响31-35
• 3.1.1 干旱胁迫对不同蜡质近等基因系小麦叶片蜡质含量的影响31-33
• 3.1.2 干旱胁迫对不同蜡质近等基因系小麦叶片蜡质结构的影响33-35
• 3.2 干旱胁迫对不同蜡质含量小麦近等基因系旗叶水分利用情况的影响35-38
• 3.2.1 干旱胁迫对小麦近等基因系旗叶水势和水分散失速率的影响35-36
• 3.2.2 干旱胁迫对不同蜡质小麦近等基因系旗叶水分利用效率和相对含水量的影响36-38
• 3.3 干旱胁迫对不同蜡质小麦近等基因系旗叶光合特性的影响38-41
• 3.3.1 干旱胁迫对小麦近等基因系旗叶光合特性的影响38-39
• 3.3.2 干旱胁迫对不同蜡质小麦近等基因系旗叶荧光参数的影响39-41
• 3.4 干旱胁迫对不同蜡质小麦近等基因系旗叶蜡质相关基因表达量的影响41-43
• 3.5 小麦近等基因系籽粒产量比较和抗旱性评价43-45
• 4 讨论45-49
• 4.1 干旱胁迫对小麦旗叶蜡质含量及形态的影响45
• 4.2 旗叶蜡质对小麦旗叶水分利用情况和光和特性的影响45-47
• 4.3 旗叶蜡质含量对小麦旗叶蜡质相关基因表达的影响47
• 4.4 旗叶蜡质可以提高小麦抗旱性47-49
• 5 结论49-50
• 参考文献50-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间发表论文情况64

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本文编号：427710