水分亏缺对小麦旗叶和穗器官叶绿素降解及抗氧化特性的影响

发布时间：2020-10-30 21:27

　　 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(P0.05);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O_2~(·-)与H_2O_2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(P0.05),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。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S512.1
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略表
第一章 文献综述
    1.1 前言
    1.2 国内外研究现状及进展
        1.2.1 穗光合对小麦籽粒灌浆的贡献
        1.2.2 干旱对小麦光合系统Ⅱ的影响
        1.2.3 干旱对小麦叶绿体超微结构的影响
        1.2.4 干旱对小麦叶绿素降解的影响
        1.2.5 干旱对小麦抗氧化特性的影响
    1.3 选题目的及意义
    1.4 技术路线
第二章 水分亏缺对小麦旗叶与穗光合特性的影响
    2.1 材料与试验设计
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试验设计
    2.2 测定指标及方法
        2.2.1 小麦旗叶及穗光合指标测定
        2.2.2 小麦旗叶及穗器官叶绿素荧光成像测定
        2.2.3 数据分析
    2.3 结果与分析
        2.3.1 水分亏缺对小麦旗叶和穗净光合速率的影响
        2.3.2 水分亏缺对小麦旗叶和穗器官叶绿素荧光特性的影响
    2.4 讨论
第三章 水分亏缺对小麦旗叶与穗器官叶绿素降解及叶绿体结构的影响
    3.1 材料与试验设计
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 试验设计
    3.2 测定指标及方法
        3.2.1 小麦旗叶及穗器官叶绿素含量测定
        3.2.2 小麦旗叶及颖片叶绿体结构观察
        3.2.3 小麦旗叶及穗器官叶绿素酶活测定
        3.2.4 小麦旗叶及穗器官脱镁叶绿素酶活测定
        3.2.5 小麦旗叶及颖片叶绿素降解关键酶基因表达测定
        3.2.6 数据分析
    3.3 结果与分析
        3.3.1 水分亏缺对小麦旗叶和穗器官叶绿素含量的影响
        3.3.2 水分亏缺对小麦旗叶和颖片叶绿体结构的影响
        3.3.3 水分亏缺对小麦旗叶和穗器官叶绿素降解关键酶活性的影响
        3.3.4 水分亏缺对小麦旗叶和颖片叶绿素降解关键酶基因表达的影响
    3.4 讨论
第四章 水分亏缺对小麦旗叶与穗器官抗氧化酶活性及基因表达的影响
    4.1 材料与试验设计
        4.1.1 试验材料
        4.1.2 试验设计
    4.2 测定指标及方法
        4.2.1 小麦旗叶及穗器官NBT, DAB染色活性氧
        4.2.2 小麦旗叶及穗器官抗氧化酶活测定
        4.2.3 小麦旗叶及颖片抗氧化酶基因表达测定
        4.2.4 数据分析
    4.3 结果与分析
        4.3.1 小麦旗叶和穗器官ROS染色结果分析
        4.3.2 水分亏缺对小麦旗叶和穗器官抗氧化酶活的影响
        4.3.3 水分亏缺对小麦旗叶和颖片抗氧化酶基因表达的影响
    4.4 讨论
结论与展望
参考文献
致谢
个人简历

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李玲;王会肖;张玉铭;蔡燕;刘丽芳;;施肥对小麦旗叶光合特性的影响研究[J];中国生态农业学报;2011年06期

2 徐璇;周瑞;谷艳芳;丁圣彦;;不同水氮耦合对小麦旗叶主要光合特性的影响[J];河南大学学报(自然科学版);2010年01期

3 王连敏;王春艳;;春小麦旗叶解剖构造与光合能力关系的研究[J];黑龙江农业科学;1988年03期

4 薛青武,陈培元;灌浆期土壤干旱条件下氮素营养对小麦旗叶光合作用的影响[J];干旱地区农业研究;1989年03期

5 彭学可;卢殿君;张伟;续珍;刘全清;张宏彦;;春季冷害导致的小麦旗叶卷曲现象调研初报[J];中国农学通报;2015年30期

6 李国清;石岩;;秸秆还田对旱地小麦旗叶衰老及产量的影响[J];农学学报;2012年07期

7 张黎萍;荆奇;戴廷波;姜东;曹卫星;;温度和光照强度对不同品质类型小麦旗叶光合特性和衰老的影响[J];应用生态学报;2008年02期

8 牟会荣;姜东;戴廷波;荆奇;曹卫星;;遮荫对小麦旗叶光合及叶绿素荧光特性的影响[J];中国农业科学;2008年02期

9 荷辉民，于国华，周启河，徐坤，张玉娜;不同水分条件下冬小麦旗叶有关光合参数特性研究[J];莱阳农学院学报;1995年02期

10 王佩舒;赵薇;陈景玲;杨喜田;王谦;寇渊博;;高温胁迫对冬小麦旗叶伤害的叶绿素荧光指标初探[J];河南农业大学学报;2016年01期

相关博士学位论文 前4条

1 卢庆陶;大田小麦旗叶衰老过程中的光合作用及其抗氧化代谢研究[D];中国科学院研究生院（植物研究所）;2003年

2 周于毅;冠菌素对小麦耐热性的调控效应及生理机制[D];中国农业大学;2013年

3 王伟青;小麦旗叶灌浆过程中光合作用及其籽粒灌浆之间的关系研究[D];中国海洋大学;2007年

4 梁太波;土壤质地与供氮水平对小麦产量和品质的影响及其生理基础[D];山东农业大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 牛连梅;水分亏缺对小麦旗叶和穗器官叶绿素降解及抗氧化特性的影响[D];西北农林科技大学;2019年

2 杨娜娜;灌浆期高温对小麦旗叶生理及籽粒产量的影响研究[D];河南师范大学;2018年

3 周萍;不同水分和氮素营养水平对滴灌小麦旗叶活性氧代谢及产量的影响[D];石河子大学;2013年

4 王芳;控制我国小麦旗叶性状的遗传位点及候选基因的功能分析[D];河南农业大学;2016年

5 齐学礼;田间及强光高温条件下小麦旗叶光合特性的研究[D];南京农业大学;2008年

6 张冰晶;小麦旗叶衰老相关基因表达图谱的初步研究[D];河北师范大学;2011年

7 刘明超;渍水对不同品种小麦旗叶生理生化特性的影响及其修复研究[D];安徽农业大学;2015年

8 李晓娟;高产小麦旗叶和芒细胞结构及其光合性能的研究[D];中国科学院研究生院（植物研究所）;2006年

9 王杰;小麦旗叶淀粉含量昼夜变化的QTL分析[D];河北农业大学;2014年

10 秦娜;调控小麦旗叶姿态的基因定位与细胞生物学分析[D];河南大学;2011年

本文编号：2863019