宁糯麦一号对干旱胁迫的部分生理响应机制

摘要

以江苏省农科院提供的新品种宁糯麦1号,江苏省大面积推广麦镇麦5号和宁麦14号为研究材料,研究了干旱胁迫下各个不同生长时期的旗叶光合特性和生理生化功能的变化规律。以期在理论水平上初步揭示水分胁迫对各个不同时期小麦叶片的影响,同时可以为新品种宁糯麦1号的育种提供理论上依据。主要研究结果如下:
　　 1.在PEG6000(聚乙二醇)进行模拟干旱胁迫下,宁糯麦1号幼苗叶片相对含水量和叶绿素含量均呈下降趋势,叶绿素荧光参数Fo升高,Fv/Fm和PI(abs)降低,其电导率呈上升趋势。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)与过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降,丙二醛(MDA)含量则呈上升趋势,而超氧阴离子(O2)含量先上升,然后下降最后再上升。叶绿体结构发生的变化不明显,主要是嗜锇滴明显增多。干旱导致膜脂过氧化伤害,致使叶片的叶绿体结构遭到破坏,叶绿体内嗜锇滴明显增多。对于O2-则和三种保护酶出现相反的趋势,不同浓度干旱胁迫下O2-产生速率与SOD,CAT和POD均产生显著负相关,O2-产生速率降低相应地降低H2O2和OH·的生成,从而减轻膜伤害。MDA含量持续升高,是由于活性氧自由基积累,三种保护酶活性失衡所致。干旱胁迫下,叶片相对含水量持续降低,叶绿素含量与Fv/Fm和PI(abs)均下降,Fo升高,电导率及MDA含量持续升高,以及抗氧化酶活性下降引起膜脂过氧化加剧的同时,叶绿体也同样遭到一定程度的破坏导致小麦幼苗各项生理机能发生紊乱。
　　 2.干旱胁迫下,宁糯麦1号,镇麦5号和宁麦14号三种小麦不同时期叶片相对含水量,电导率以及叶绿素含量较对照均下降；丙二醛含量与超氧阴离子产生速率较对照升高；三种抗氧化酶活性以及游离脯氨酸和可溶性糖含量均升高。从本实验可以看出,在干旱胁迫下,各个时期叶片相对含水量降低,叶绿素含量下降,电导率及MDA含量升高,导致膜脂过氧化加剧,抗氧化保护酶活性升高以及渗透调节物质升高,起到保护的作用。且三种小麦在抽穗扬花期相对含水量及膜脂过氧化相对于对照均比其他时期变化幅度更大,说明在此时期对水分胁迫最敏感,三种保护酶和渗透调节物质也在此时期升高幅度最大,从而维持细胞的正常生理生化代谢。对三种小麦进行比较发现,其中镇麦5号相对含水量,叶绿素含量和膜脂过氧化升高幅度最低,宁麦14号次之,最后宁糯麦1号,研究结果表明,抗旱性强弱分别为:镇麦5号>宁麦14号>宁糯麦1号。
　　 3.干旱胁迫下,CaCl2对宁糯麦1号和宁麦14号两种小麦扬花期叶绿素荧光参数和光合作用的影响。结果表明:干旱胁迫下小麦的叶绿素荧光参数Fo升高,Fv和Fv/Fm降低。干旱胁迫降低小麦的净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),气孔导度(Gs)和细胞间隙CO2浓度(Ci)。叶面喷施10 mmol·L-1CaCl2处理下,两种小麦的Fo较干旱胁迫有所下降,Fv、Fv/Fm和Pn、Tr、Gs、Ci较干旱胁迫均有所升高,说明CaCl2对干旱胁迫有明显缓解作用。干旱胁迫对宁糯麦1号影响更大,宁麦14号次之,10 mmol·L-1CaCl2对宁糯麦1号修复效果明显。