脱驯化对寒地冬小麦耐寒性相关生理指标的影响

摘要

在我国主要小麦种植主要以冬小麦种植为主，和春小麦相比，冬小麦的生育期长，产量潜力高;品质好并且改良空间大;夏季成熟，能与其他作物进行交替种植，实现两年三作或一年两作的种植方式，有利于提高单位面积作物产量。黑龙江省冬季冷冻持续时间较长，最低气温过低。年降雪量在年际之间波动幅度较大，进入封冻期之前秋季自然气温波动剧烈，常常导致冬小麦低温驯化不够充分，第二年早春有经常出现倒春寒的现象，其他国家和地区的冬小麦不能直接在黑龙江省种植，常由于越冬返青率波动太大，不能在生产上大面积应用，所以黑龙江省一直是春小麦的主产区。因此只有培育出能够在黑龙江省能稳定安全越冬的冬小麦品种，才有可能实现冬小麦在黑龙江地区的大面积应用。东农冬麦1号是东北农业大学在黑龙江省选育的冬小麦新品种，其最大突破是该品种能在黑龙江省-30℃～-45℃的低温条件下安全越冬，表现出极强的耐寒性。
　　2011年哈尔滨地区秋季冬小麦的低温驯化期室外温度波动变化较大，出现明显的脱驯化过程，给‘东农冬麦1号’的低温驯化过程带来影响，以至于第2年‘东农冬麦1号’在哈尔滨地区越冬返青率不足20％。因此，研究经充分抗寒锻炼的冬小麦经历不同温度脱驯化后植株的耐寒机制对培育高寒地区冬小麦种植品种具有重要意义。
　　本试验以抗寒性不同的两个冬小麦品种为试验材料进行田间和实验室试验，研究在其生长的低温驯化阶段分别对其进行脱驯化及低温处理，测定不同脱驯化及低温处理条件后冬小麦植株的成活率及其生理特性，从而为寒地冬小麦高寒地区抗寒育种提供理论依据。本试验主要研究结果如下:
　　1.抗寒品种东农冬麦1号在5个取样时期不同的脱驯化及低温处理下植株的成活率均高于不抗寒品种济麦22。自然低温驯化条件下的冬小麦植株在10月31日（低温驯化20天）时已经得到了充分的驯化。抗寒品种东农冬麦1号在20℃脱驯化2d再-12℃3d下成活率最低，各个取样日期下的成活率为0％～65％。20℃脱驯化2d再-12℃3d对不抗寒品种济麦22的成活率的影响更大，济麦22成活率的变化在0％到40％。两个试验品种11月5日取样在20℃脱驯化2d再-12℃3d下成活率都为0％;10℃脱驯化2d对植株成活率的影响不大，甚至个别取样日期下脱驯化植株的成活率会高于未发生脱驯化处理的植株。
　　2.两试验品种均在20℃脱驯化2d再-12℃3d处理下植株伤害最重，相对电导率值变大。抗寒品种东农冬麦1号相对电导率最大值为69.00％，不抗寒品种济麦22电导率最大值为73.00％，抗寒品种东农冬麦1号经历相同温度脱驯化处理后再低温处理，低温处理持续时间越长，植株相对电导率值越高。
　　3.东农冬麦1号和济麦22都是在20℃脱驯化2d后再-12℃3d植株的膜脂过氧化程度最重，抗寒品种在11月5日膜脂过氧化程度最重，与其该处理下11月5日植株成活率为0％相对应，不抗寒品种济麦22也在11月5日取样时膜脂过氧化程度最重。
　　4.两个品种经历相同的脱驯化处理后再经历低温处理，低温处理时间越长，植株的SOD酶活性越弱。低温驯化的早期发生脱驯化植株的SOD酶活性较高，脱驯化发生的越晚植株的SOD酶活性越低，东农冬麦1号10月31日发生脱驯化植株的SOD酶活性最高。
　　抗寒品种东农冬麦1号在5个时期各个处理下POD酶活性变化无规律，在10月21日取样的各个处理之间差异不显著(P＜0.01)。不抗寒品种济麦22在10月21日和10月26日取样时10℃脱驯化2d后再-12℃1d处理POD酶活性最大，11月5日和11月10日取样未脱驯化处理的POD酶活性最大。
　　5低温驯化期间抗寒品种东农冬麦1号植株抗氧化剂GSH含量高于济麦22;在5次取样均表现为-12℃3d持续低温处理使抗寒品种东农冬麦1号植株GSH含量升高;10月26日后取样东农冬麦1号和济麦22为脱驯化温度越高及脱驯化后低温持续时间越长植株GSH含量越低，脱驯化显著降低GSH含量，10月21日后取样两个试验品种经历20℃脱驯化后再-12℃3d处理植株GSH含量为脱驯化处理中最低值。
　　6.低温和脱驯化处理后糖分含量变化表现为，抗寒品种东农冬麦1号植株分蘖节可溶性糖和蔗糖含量均高于不抗寒品种济麦22。发生脱驯化处理后东农冬麦1号和济麦22可溶性糖和蔗糖含量均下降，20℃脱驯化后再-12℃3d处理对两个试验品种的可溶性糖含量影响最大，10月26日取样20℃脱驯化后再-12℃3d处理相对于CK1可溶性总糖和蔗糖含量都下降的最多，东农冬麦1号可溶性总糖含量下降了104.85mg/g，济麦22下降了76.61mg/g，东农冬麦1号蔗糖含量下降了86.96mg/g，济麦22下降了48.91mg/g。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 植物抗寒性研究进展

1．1．1 细胞膜透性与抗寒性

1．1．2 渗透调节物质与抗寒性

1．1．3 保护酶活性与抗寒性

1．1．4 抗氧化剂与抗寒性

1．2 寒地冬小麦的研究进展

1．2．1 寒地冬小麦育种的研究进展

1．2．2 寒地冬小麦生理生化研究进展

1．3 抗寒锻炼对植物抗寒性的影响

1．4 脱驯化对植物抗寒性的影响

1．5 本试验的研究内容

1．5．1 不同处理条件下冬小麦成活率和相对电导率的调查

1．5．2 低温驯化和脱驯化条件下冬小麦生理基础的比较

1．6 本试验研究的目的及意义

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 取样时期及样品处理

2．3 试验仪器及药品

2．3．1 试验仪器

2．3．2 试验药品

2．4 试验内容及相关生理指标的测定方法

2．4．1 调查植株成活率

2．4．2 相对电导率的测定

2．4．3 丙二醛(MDA)含量的测定

2．4．4 保护酶活性的测定

2．4．5 抗氧化剂GSH含量的测定

2．4．6 糖分含量的测定

2．5 数据处理

3 结果与分析

3．1 脱驯化处理后冬小麦成活率的对比分析

3．2 不同处理下冬小麦相对电导率变化分析

3．3 脱驯化及低温处理后冬小麦植株MDA含量变化分析

3．3．1 低温驯化期冬小麦植株分蘖节MDA含量的变化趋势

3．3．2 不同取样时期各处理之间冬小麦植株丙二醛(MDA)含量变化的比较分析

3．4 抗寒性不同品种冬小麦分蘖节SOD酶活性变化

3．4．1 低温驯化期冬小麦植株分蘖节SOD酶活性变化趋势

3．4．2 不同取样时期各处理之间冬小麦植株SOD活性的变化的比较分析

3．5 抗寒性不同品种冬小麦分蘖节POD酶活性变化

3．5．1 低温驯化期冬小麦植株分蘖节POD酶活性变化趋势

3．5．2 不同取样时期各处理之间冬小麦植株POD酶活性变化的比较分析

3．6 脱驯化及低温处理下冬小麦植株抗氧化剂GSH活性的分析

3．6．1 低温驯化期冬小麦植株分蘖节GSH含量变化趋势

3．7．2 不同取样时期各处理之间冬小麦植株GSH含量变化的比较分析

3．7 不同处理条件下冬小麦植株分蘖节糖代谢的变化

3．7．1 冷驯化期冬小麦植株分蘖节可溶性总糖变化趋势

3．7．2 不同取样时期各处理之间冬小麦植株可溶性总糖含量变化的比较分析

3．7．3 低温驯化期冬小麦植株分蘖节蔗糖含量变化趋势

3．7．4 不同取样时期各处理之间冬小麦植株蔗糖含量变化的比较分析

4．讨论

4．1 脱驯化处理后不同冬小麦品种成活率的变化

4．2 脱驯化处理冬小麦相对电导率和丙二醛(MDA)含量的变化

4．3 脱驯化处理后冬小麦抗氧化酶活性的变化

4．4 脱驯化处理后冬小麦抗氧化剂含量的变化

4．5 脱驯化处理后冬小麦糖含量的变化

5．结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文