两种冠温型冬小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态

 于2001～2003年对河南省主要推广的3个冬小麦 (Triticum aestivum)品种冠温特征、籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态进行了研究。结果表明：‘豫麦50’在灌浆后期冠层温度明显降低,表现为冷尾型,而‘豫麦34’、‘豫麦70’冠层温度有上升的趋势,表现为暖尾型 ,在灌浆末期冷尾型与暖尾型小麦冠层温度相差超过2.5 ℃。不同冠温小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态表现出差异：暖尾型小麦清蛋白、球蛋白积累量在灌浆后期显著高于冷尾型品种,最终醇溶蛋白积累量品种间差异不显著,麦谷蛋白积累量在花后15 d以前差异不显著,但开花 20 d后暖尾型小麦麦谷蛋白积累量增大,与冷尾型小麦差异达到1%显著水平,最终麦谷蛋白与总蛋白质含量比例亦表现出同样的趋势,麦谷蛋白含量与灌浆中、后期冠层温度和整个灌浆期平均冠层温度均达到显著正相关,相关系数分别为0.7781、0.865、0.968 7;不同冠温型 小麦淀粉组分积累量与直/支差异不大,但淀粉糊化特性表现出明显的差异,除稀懈值外, 暖尾型小麦与冷尾型小麦峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、糊化时间、糊化温度和反弹值差异分别达到1%显著水平。     

花后高温对持绿型小麦叶片衰老及籽粒淀粉合成相关酶的影响

试验选用持绿型冬小麦(Triticum aestivum) ‘豫麦66’ (‘Ym66’)和‘潍麦8号’ (‘Wm8’)为研究材料, 以当地生产上起主导作用的冬小麦品种‘小偃22’ (‘XY22’)和‘小偃6号’ (‘XY6’)为对照。花后用塑料薄膜搭建成增温棚进行高温处理, 测定各品种绿叶数目、叶绿素和丙二醛(MDA)含量及叶片细胞膜透性, 并研究籽粒灌浆成熟期高温对持绿型小麦籽粒淀粉合成相关酶及粒重的影响。结果表明, 高温处理后, 各品种的绿叶数目和叶绿素含量都减少, MDA含量和膜透性都增加, 说明高温加速了小麦叶片衰老。同时, 各品种籽粒中与淀粉合成相关的酶(蔗糖合成酶(SS)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、可溶性淀粉合酶(SSS))活性都低于正常生长下的籽粒中的酶活性, 其中高温对籽粒SS和AGPP活性的影响不显著,而对籽粒SSS活性的影响显著(p = 0.015)。品种间比较, 持绿型小麦在两种处理下, 都表现出较多的绿叶数目和较高的叶绿素含量; 且3种与淀粉合成相关的酶活性也都高于非持绿型小麦, 说明持绿型小麦酶活性受高温抑制程度较小。相关性分析表明, 所有品种籽粒SS、AGPP、SSS活性都与籽粒灌浆速率成极显著的正相关(相关系数r分别为0.905、0.419和0.801)。因而, 持绿型小麦不仅具有较好的持绿特性, 而且籽粒中与淀粉合成相关的3种酶活性都较高, 这有利于其籽粒淀粉的合成, 从而增加籽粒产量。     

花后土壤水分状况对小麦籽粒淀粉和蛋白质积累关键调控酶活性的影响

在温室盆栽条件下,以2个不同蛋白质含量的冬小麦(Triticum aestivum L．)品种皖麦38和扬麦9为材料,研究了花后第4天开始的土壤干旱(SRWC=45％～50％)和渍水对籽粒蛋白质和淀粉积累关键调控酶活性的影响。小麦叶片和籽粒的测定结果均表明,小麦源库器官中籽粒蛋白质和淀粉积累的关键调控酶活性变化趋势在2个品种间基本一致。与对照(SRWC=75％～80％)相比,干旱和渍水均明显降低了花后旗叶中蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性,而氨基酸含量和谷氨酰胺合成酶(GS)活性略有下降。干旱和渍水均降低了籽粒库蔗糖合成酶(SS)和结合态淀粉合成酶(GBSS)活性,可溶性淀粉合成酶(SSS)活性降低尤甚。其中干旱处理下SS的下降比渍水更为明显。与对照相比,渍水明显降低了籽粒谷丙转氨酶(GPT)和GS活性,而干旱的影响较小。相关性分析结果表明籽粒淀粉产量和含量与SPS,SSS和GBSS活性的关系比与SS活性的关系更为密切,籽粒蛋白质产量和含量与叶中GS和籽粒中GPT活性的关系比与籽粒中GS关系活性更为密切。这些结果表明小麦源库器官中调控籽粒蛋白质和淀粉积累的关键酶活性变化是花后不同水分状况影响籽粒淀粉和蛋白质特性的重要因素。     

硫营养对小麦籽粒淀粉合成及相关酶活性的影响

在田间条件下,研究了施硫对小麦籽粒淀粉合成及相关酶活性的影响.结果表明:在0～20 cm土层土壤有效硫含量为5.84 mg/kg的地块上施硫不仅提高了小麦籽粒中蔗糖的含量,而且催化蔗糖降解代谢的蔗糖合成酶(SS)活性提高,利于籽粒蔗糖的降解.施硫显著提高了灌浆期间籽粒可溶性淀粉合成酶(SSS)活性,并使腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPase)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性在灌浆中、后期维持在较高水平,对直链和支链淀粉的合成都起促进作用, 使总淀粉积累增加,千粒重提高,产量增加.     

施肥对小麦冠层温度的影响及其与生物学性状的关联

利用红外测温仪等研究了不同施肥处理对小麦冠层温度的影响。结果表明 :不同施肥处理可改变小麦基因型的冠层温度 ,对于同一基因型品种 ,养分胁迫越严重 ,冠层温度越高 ;籽粒灌浆期旗叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、蒸腾速率、净光合速率及一些农艺性状与冠层温度呈显著负相关。这表明 ,优良的生物学性状和较低的冠层温度相联系 ,冠层温度的高低可能成为反映水、肥等栽培措施是否科学合理的便捷而较准确的指标     

小麦开花后旗叶中蔗糖合成与籽粒中蔗糖降解

在小麦开花后,旗叶中蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性在开花后14d内一直维持较高水平,蔗糖合成酶（SS）的活性在开花后14-28d较高,蔗糖的含量与SPS活性呈显著正相关,籽粒中蔗糖合成酶（SS）在开花后28d内一直维持较高的活性;与此相对应,籽粒蔗糖的含量在开花后28d内呈明显的下降趋势。而旗叶和籽粒中SS活性均与籽粒淀粉的积累速率呈极显著正相关。     

株行距对小麦旗叶蔗糖代谢及产量的影响

为了选择小麦适宜的行株距配置方式,在大田高产栽培条件下,研究了行距与株距对花后旗叶蔗糖代谢及籽粒产量的影响.结果表明:小麦旗叶蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、可溶性糖、蔗糖含量和灌浆速率随籽粒灌浆进程呈单峰变化;随着行距增加,叶片蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶活性及蔗糖含量呈上升趋势,而随株距缩小则下降,行距20 cm和株距3.33 cm的处理(RP3)其蔗糖代谢优势明显,表明行株距搭配合理,促进光合产物向蔗糖的分配转化,为籽粒灌浆提供充足的物质供应;与其他处理比较,RP3处理在灌浆前期可溶性糖含量高,在灌浆中后期含量稳定,且下降相对缓慢;RP3处理籽粒灌浆高峰晚,灌浆前期慢,后期快,植株衰老缓慢,底物供应充足,在花后28-35 d仍维持0.28 mg·d~(-1)灌浆强度;产量构成因素随行距增加而升高,随株距缩小而降低,RP3处理行株距搭配合理,空间比例适宜,产量构成因素协调,产量显著提高.     

套袋对梨果实发育过程中糖组分及其相关酶活性的影响

以翠冠和黄金梨为试材,测定套袋和未套袋(对照)梨果实发育时期果实中蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇含量以及蔗糖代谢相关酶酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖组分积累与酶活性的关系进行了分析.结果表明:(1)两梨品种套袋果实在发育过程中蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨醇和糖代谢相关酶活性变化趋势与对照基本一致,套袋果实糖含量均低于对照但差异不显著,而各相关酶活性在两类果实间差异表现各异.(2)在梨果实发育早期,果实中以分解酶类为主,糖分积累低;发育后期以合成酶类为主,糖分积累多.(3)两品种套袋和对照果实AI活性与葡萄糖含量均呈显著或极显著正相关,SS合成方向活性与蔗糖含量均为极显著正相关,且翠冠对照果SPS活性与蔗糖含量呈极显著正相关.可见,套袋通过提高果实发育早期转化酶(Inv)活性,降低果实后期蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)的活性来影响糖分积累,从而影响梨果品质.     

去果河套蜜瓜源叶碳水化合物及其相关酶昼夜变化特征

以河套蜜瓜为试材,在果实迅速膨大期通过去果处理改变库源关系,研究源叶净光合速率,蔗糖、还原糖和淀粉含量及其代谢相关酶活性的昼夜变化规律。结果表明:(1)源叶的净光合速率为单峰曲线,无明显的"光合午休"现象,去果处理对其无影响。(2)源叶中蔗糖和还原糖含量的昼夜变化为单峰曲线,蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶合成方向活性的昼夜变化为双峰曲线,蔗糖合成酶分解方向、酸性转化酶和中性转化酶活性的昼夜变化无明显规律,改变库源关系对这些指标均无显著影响;蔗糖含量升高受蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶合成方向正调控,而蔗糖含量降低则受多种酶的共同调节。(3)源叶中淀粉含量和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性的昼夜变化为单峰曲线,去果处理可以显著提高淀粉含量和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,淀粉含量升高受腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶正调控。     

钾对小麦旗叶蔗糖和籽粒淀粉积累的影响

 利用冬小麦品种‘鲁麦22’(Triticum aestivum cv. `Lumai 22’)在大田条件下研究了钾素对小麦旗叶蔗糖和籽粒淀粉积累及其有关酶活性的影响。结果表明,钾素有利于提高旗叶光合速率,增强开花后旗叶磷酸蔗糖合成酶活性,提高旗叶中蔗糖的含量;从而提高了灌浆期间籽粒中蔗糖的供应,增强了籽粒中蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性,加速了淀粉积累速率,提高了粒重和产量。     

开放式空气CO2浓度增高对水稻冠层微气候的影响

利用位于江苏省无锡市安镇的我国唯一的农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)系统平台,于2001年8月26日至10月13日(水稻抽穗至成熟期)进行水稻作物冠层微气候连续观测,以研究FACE对水稻冠层微气候特征的影响.结果表明,FACE降低了水稻叶片的气孔导度,FACE与对照水稻叶片气孔导度的差异上层叶片大于下层叶片,生长前期大于生长后期.FACE使白天水稻冠层和叶片温度升高,这种差异生长前期大于生长后期;但FACE对夜间水稻冠层温度的影响不明显.在水稻旺盛生长的抽穗开花期,晴天正午前后FACE水稻冠层温度比对照高1.2℃;从开花至成熟期,FACE水稻冠层白天平均温度比对照高0.43℃.FACE对冠层空气温度也有影响,白天水稻冠层空气温度FACE高于对照,这种差异随太阳辐射增强而增大且冠层中部大于冠层顶部;冠层中部空气温度FACE与对照的差异(T_face-T_ambient)日最大值在0.47～1.2℃之间,而冠层顶部的T_face-T_ambient日最大值在0.37～0.8℃之间.夜间水稻冠层空气温度FACE与对照差别不大,变化在±0.3℃之内.而FACE对水稻冠层空气湿度无显著影响,表明FACE使水稻叶片气孔导度降低,从而削弱了植株的蒸腾降温作用,导致水稻冠层温度和冠层空气温度升高,改变了整个水稻冠层的温度环     

春性和半冬性小麦植株氮素积累与运转特征差异

以江苏省6个半冬性和9个春性小麦品种为材料,研究两类型小麦品种在大田条件下的氮素积累、运转和分配差异.结果表明: 施氮量相同条件下,半冬性小麦群体植株平均氮素积累量在越冬始期-拔节期低于春性小麦群体,孕穗期-成熟期高于春性小麦群体;氮素阶段累积量在越冬始期-拔节期两类型群体间差异不显著,开花-成熟期半冬性群体显著高于春性群体.半冬性小麦平均总氮素转运量、花后积累量显著高于春性小麦;两种类型小麦总氮素转运率、积累氮贡献率、总转运氮贡献率差异均不显著.半冬性小麦营养器官中叶片氮素转运量、转运率、转运氮贡献率均低于春性小麦,茎鞘氮素转运量、转运率、转运氮贡献率则高于春性小麦,茎鞘氮素转运量差异达显著水平;同一类型内不同品种间植株氮素积累量、总氮素运转量、花后氮素积累量、总氮素转运率、总转运氮贡献率等均存在差异.生产中应根据不同品种吸收、利用、运转氮素能力的差异,合理运筹生育期氮肥用量和施用比例,提高氮肥利用率.     

基于生理指标与籽粒产量关系的小麦品种抗冻性分析

以20个冬小麦品种为材料进行盆栽试验,对其在低温胁迫条件下功能叶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性,丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、可溶性糖含量以及籽粒产量、千粒重和籽粒形态性状进行测定.结果表明：拔节初期麦苗经-4 ℃低温胁迫后,不同品种冬小麦籽粒形态性状和产量性状均发生变化,绝大多数小麦品种籽粒长宽比、圆度和不育小穗数均增加,籽粒等效直径和面积及千粒重和籽粒产量均下降.通径分析表明,拔节初期低温处理后,功能叶SOD活性和可溶性糖含量是影响籽粒产量的主导因素,其中SOD活性对籽粒产量的直接影响较大,直接通径系数为-0.578.以籽粒产量下降的百分数作为小麦抗冻性评价的标准,可将20个小麦品种划分为3类：强抗冻类型的济麦19、济麦20、良星99、山农1135、山农8355、泰山23、泰山9818、汶农6号和烟农21,弱抗冻类型的临麦2号、潍麦8号、烟农19和淄麦12号,而其余7个品种属中度抗冻类型.苗期综合评价值（D值）与籽粒产量下降的百分数之间呈显著负相关(r=-0.512*),说明小麦苗期抗冻性强有利于获得较高的籽粒产量.苗期是小麦抗冻性鉴别选择的重要时期.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻冠层微气候的影响

利用位于江苏省无锡市安镇的我国唯一的农田开放式空气CO2 浓度增高 (FACE)系统平台 ,于2 0 0 1年 8月 2 6日至 10月 13日 (水稻抽穗至成熟期 )进行水稻作物冠层微气候连续观测 ,以研究FACE对水稻冠层微气候特征的影响 .结果表明 ,FACE降低了水稻叶片的气孔导度 ,FACE与对照水稻叶片气孔导度的差异上层叶片大于下层叶片 ,生长前期大于生长后期 .FACE使白天水稻冠层和叶片温度升高 ,这种差异生长前期大于生长后期 ;但FACE对夜间水稻冠层温度的影响不明显 .在水稻旺盛生长的抽穗开花期 ,晴天正午前后FACE水稻冠层温度比对照高 1.2℃ ;从开花至成熟期 ,FACE水稻冠层白天平均温度比对照高 0 .4 3℃ .FACE对冠层空气温度也有影响 ,白天水稻冠层空气温度FACE高于对照 ,这种差异随太阳辐射增强而增大且冠层中部大于冠层顶部 ;冠层中部空气温度FACE与对照的差异 (Tface-Tambient)日最大值在 0 .4 7～ 1.2℃之间 ,而冠层顶部的Tface-Tambient日最大值在 0 .37～ 0 .8℃之间 .夜间水稻冠层空气温度FACE与对照差别不大 ,变化在± 0 .3℃之内 .而FACE对水稻冠层空气湿度无显著影响 ,表明FACE使水稻叶片气孔导度降低 ,从而削弱了植株的蒸腾降温作用 ,导致水稻冠层温度和冠层空气温度升高 ,改变了整个水稻冠层的温度环     

Differences in Sugar Accumulation and Mobilization between Sequential and Non-Sequential Senescence Wheat Cultivars under Natural and Drought Conditions

Wheat leaf non-sequential senescence at the late grain-filling stage involves the early senescence of younger flag leaves compared to that observed in older second leaves. On the other hand, sequential senescence involves leaf senescence that follows an age-related pattern, in which flag leaves are the latest to undergo senescence. The characteristics of sugar metabolism in two sequential senescence cultivars and two non-sequential senescence cultivars under both natural and drought conditions were studied to elucidate the underlying mechanism of drought tolerance in two different senescence modes. The results showed that compared to sequential senescence wheat cultivars, under natural and drought conditions, non-sequential senescence wheat cultivars showed a higher leaf net photosynthetic rate, higher soluble sugar levels in leaves, leaf sheaths, and internodes, higher leaf sucrose synthase (SS) and sucrose phosphate synthase (SPS) activity, and higher grain SS activity, thereby suggesting that non-sequential senescence wheat cultivars had stronger source activity. Spike weight, grain weight per spike, and 100-grain weight of non-sequential senescence cultivars at maturity were significantly higher than those of sequential senescence cultivars under both natural and drought conditions. These findings indicate that the higher rate of accumulation and the higher mobilization of soluble sugar in the leaves, leaf sheaths and internodes of non-sequential senescence cultivars improve grain weight and drought tolerance. At the late grain-filling stage, drought conditions adversely affected leaf chlorophyll content, net photosynthetic rate, soluble sugar and sucrose content, SS and SPS activity, gain SS activity, and weight. This study showed that higher rates of soluble sugar accumulation in the source was one of the reasons of triggering leaf non-sequential senescence, and higher rates of soluble sugar mobilization during leaf non-sequential senescence promoted high and stable wheat yield and drought tolerance.     

低温条件下拔节期小麦叶片内源激素含量和抗氧化酶活性的变化

以扬麦16和徐麦30为试验材料,利用人工气候室模拟低温逆境,研究拔节期-3 ℃和-5 ℃低温胁迫对小麦植株受冻率、叶片内源激素含量和抗氧化酶活性的影响.结果表明： 随着处理温度的降低、胁迫时间的延长,小麦植株冻害等级与冻害指数增加,-5 ℃处理72 h两品种五级冻害率均为100%.低温处理结束当天,小麦叶片中内源激素脱落酸（ABA）、玉米素核苷（ZR）含量、抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性随胁迫程度加重呈先升高后降低的趋势;处理结束后3 d,ABA、ZR含量及抗氧化酶活性较处理结束当天升高;至处理结束后6 d,与自然生长的对照处理接近.低温胁迫叶片中赤霉素（GA₃）含量下降,处理结束后3和6 d,扬麦16叶片中GA₃含量呈上升趋势,徐麦30则表现为先升高后下降.-5 ℃ 72 h重度胁迫处理叶片中ABA、ZR、GA₃含量和SOD、POD、CAT活性均较对照显著下降.相关分析表明,较高的ABA、ZR含量、SOD、POD、CAT活性以及较低的GA₃含量可减缓低温胁迫对小麦植株的伤害.     

Photosynthetic characteristics and enzymatic antioxidant capacity of leaves from wheat cultivars exposed to drought

Two durum (Triticum durum L.), Barakatli-95 and Garagylchyg-2; and two bread (Triticum aestivum L.) wheat cultivars, Azamatli-95 and Giymatli-2/17 with different sensitivities to drought were grown in the field on a wide area under normal irrigation and severe water deficit. Drought caused a more pronounced inhibition in photosynthetic parameters in the more sensitive cvs Garagylchyg-2 and Giymatli-2/17 compared with the tolerant cvs Barakatli-95 and Azamatli-95. Upon dehydration, a decline in total chlorophyll and relative water content was evident in all cultivars, especially in later periods of ontogenesis. Potential quantum yield of PS II (F(v)/F(m) ratio) in cv Azamatli-95 was maximal during stalk emergency stage at the beginning of drought. This parameter increased in cv Garagylchyg-2, while in tolerant cultivar Barakatli-95 significant changes were not observed. Contrary to other wheat genotypes in Giymatli-2/17 drought caused a decrease in PS II quantum yield. Drought-tolerant cultivars showed a significant increase in CAT activity as compared to control plants. In durum wheat cultivars maximal activity of CAT was observed at the milk ripeness and in bread wheat cultivars at the end of flowering. APX activity also increased in drought-treated leaves: in tolerant wheat genotypes maximal activity occurred at the end of flowering, in sensitive ones at the end of ear formation. GR activity increased in the tolerant cultivars under drought stress at all stages of ontogenesis. SOD activity significantly decreased in sensitive cultivars and remained at the control level or increased in resistant ones. This article is part of a Special Issue entitled: Photosynthesis Research for Sustainability: from Natural to Artificial.     

草地贪夜蛾在不同小麦品种上的取食选择性和适应性及其与叶片生化物质含量的关系

【目的】测定草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda在不同小麦品种上的取食选择性及适应性,探索害虫为害与小麦品种间的关系,明确黄淮海麦区主栽小麦品种对草地贪夜蛾的抗性水平,为麦田抗虫品种布局和害虫综合防治提供理论依据。【方法】比较了草地贪夜蛾1和3龄幼虫对15个小麦品种的取食选择性,初步筛选出1和3龄幼虫取食选择性均较高的4个品种和较低的2个品种,测定了此6个品种小麦叶片的生化物质(总蛋白、可溶性糖、总酚、单宁)含量,并通过Pearson相关性分析阐明了幼虫取食选择与叶片生化成分含量间的关系,并观察了草地贪夜蛾在6个小麦品种上的适应性。【结果】草地贪夜蛾1和3龄幼虫对淮麦46、淮麦33、KOK1679和铜麦6号的取食选择性较高,而对鲁原502和烟农21的取食选择性较低。Pearson相关性分析表明,1和3龄幼虫对不同小麦品种叶片的取食选择率与小麦叶片的总蛋白和可溶性糖含量呈正相关,与叶片总酚和单宁含量呈负相关。在不同小麦品种上草地贪夜蛾的生长发育进程存在明显差异,在铜麦6号上的寄主适合度指数最高、幼虫历期最短,而在烟农21上的幼虫历期最长。【结论】草地贪夜蛾对小麦品种适应性不同,其中烟农21对其具有较高的抗性。草地贪夜蛾幼虫偏好在总蛋白和可溶性糖含量高的小麦叶片上取食,而叶片总酚和单宁含量高则会抑制其取食,说明小麦利用营养物质和次生物质的代谢协调其不选择性和抗生性,导致品种间对草地贪夜蛾抗虫性的差异。