不同小麦品种植株地上部Cu的积累和分配规律研究

以'长5864'、'济麦20'和'中普绿麦1号'3个小麦品种为材料,研究了常规大田种植条件下植株地上部Cu的积累分配规律.结果表明:(1)随生育期推进,小麦叶片和叶鞘Cu含量在前期呈波动变化,于起身期(或拔节期)出现峰值之后逐渐降低,其茎秆、穗部和籽粒中Cu含量则持续下降.(2)小麦植株地上部Cu的积累量在三叶期-返青期增长缓慢,返青期-抽穗期急剧增长,抽穗期-灌浆末期缓慢增加,并以拔节期-抽穗期为Cu积累高峰期;叶片、叶鞘、茎秆及穗轴+颖壳中Cu的积累量在抽穗期(或灌浆初期)达到峰值,籽粒Cu积累量则持续增加.(3)灌浆末期,植株地上部各器官Cu含量以叶片最高,穗轴+颖壳最低;Cu积累量以籽粒最高,穗轴+颖壳最低;籽粒中Cu的分配比例为51.20%,其主要来自营养器官的转移,并以茎秆Cu对籽粒的贡献率最高.(4)小麦植株地上部Cu的含量和积累量存在品种间差异,其中'中普绿麦1号'植株Cu含量较高,而'长5864'植株Cu积累量较高.     

As(Ⅲ)胁迫对小麦发芽过程中木聚糖酶活性及基因表达动态变化的影响

采用室内水培方法,研究了不同浓度As（Ⅲ）胁迫对小麦发芽过程中籽粒、幼根、幼叶3个部位在培养180h内木聚糖酶活性的动态变化。并以小麦稳定表达的肌动蛋白基因作为对照,利用半定量RT-PCR技术,对小麦木聚糖酶基因的表达进行了研究。结果表明,小麦发芽过程中3个部位木聚糖酶活性平均值大小顺序为籽粒〉幼芽〉幼根。随着As（Ⅲ）浓度升高,籽粒中木聚糖酶活性呈现低促高抑的趋势,幼根和幼叶中木聚糖酶活性呈上升趋势。4个浓度As（Ⅲ）处理后木聚糖酶基因表达强度依次为25mg／L〉5mg／L〉0mg／L〉0．1mg／L。     

硅对铜胁迫下小麦幼根细胞超微结构的影响

为探索硅对重金属铜胁迫下小麦的缓解作用,以矮抗58为供试材料,采用室内溶液培养法,研究不同浓度重金属铜(0、15、30 mg·L^-1)胁迫及铜胁迫下添加外源硅(50 mg·L^-1)对小麦幼苗生长、根系活力及根尖超微结构的影响.结果表明: 铜处理下,小麦幼苗根长、株高和根系活力均极显著低于对照(P＜0.01),加硅处理后小麦根长、株高和根系活力与单一铜处理相比均有所提高.铜胁迫下,小麦根尖细胞壁和细胞膜均遭到不同程度的破坏,细胞间空隙加大、细胞器消失;加硅处理后,虽然与对照相比,部分细胞和细胞器仍有变形,但细胞结构基本保持完好.综上,外源硅能在一定程度上缓解重金属铜对小麦幼苗生长及细胞组分的胁迫.
     

耕层调控与有机肥处理下麦田土壤和小麦冠层结构特性及其相互关系

本研究基于5年的耕作定位试验,设置深耕(DT)、深耕有机肥(DTF)、浅耕(ST)、浅耕有机肥(STF)、免耕(NT)和免耕有机肥(NTF)处理,以期通过改良耕层土壤结构,优化小麦冠层结构特性.结果表明: 同一耕作处理下,增施有机肥可降低土壤容重、提高土壤孔隙度,提高20～40 cm土层2～5和0.25～2 mm粒级土壤团聚体含量,降低>5 mm粒级团聚体含量、>0.25 mm粒级团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD).与其他处理相比,NTF处理改善了0～20 cm土层土壤容重、增加土壤孔隙度;DTF处理降低了40～60 cm土壤容重和>0.25 mm粒级机械团聚体的稳定性,增加了土壤透气性.花后各时期,有机肥处理的叶片角度指数降低,叶面积指数(LAI)和旗叶净光合速率(P_n)提高.STF处理的角度指数最低,DTF处理的P_n最高,显著大于其他处理.通径分析表明,自变量容重、孔隙度、>0.25 mm粒级团聚体的数量(R_0.25)和MWD对因变量角度指数、LAI和P_n的直接通径系数均达到极显著水平.0～20 cm土层,MWD值增大有利于P_n和LAI的提高;20～40 cm土层,土壤容重在一定范围内的增加可优化叶夹角,提高冠层透光率;40～60 cm土层,高的土壤容重和低的孔隙度限制了LAI和P_n的增加.综上,豫中补灌区增施有机肥下的深耕或浅耕处理有利于改良土壤结构、增加土壤通透性,优化冠层结构,提高冠层受光率、叶面积指数和光合速率.     

不同品种小麦叶片对拔节期低温的生理响应及抗寒性评价

以黄淮海麦区参加区试的24个小麦品种为材料,分析了拔节期低温胁迫对其叶片相对电导率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明,低温胁迫后,叶片相对电导率、可溶性糖含量、脯氨酸含量、MDA含量、SOD活性和POD活性均高于对照(P0.01),而可溶性蛋白含量低于对照(P0.01)。小麦叶片各指标存在极显著的品种间差异(P0.01)。以叶片各指标的相对值作为抗寒性指标,采用隶属函数法和极极点排序法计算参试品种的平均隶属度值为0.19—0.63,综合排序值为1.66—4.08。通过K-means聚类,将24个小麦品种聚为5类。其中良星619、丰德存麦1号、B07-4056、石H083-363、山农055843和良星99等6个品种抗寒性最强,宿553、陕农509、A-9、中原6号、徐麦4036、舜麦1718和石麦19等7个品种抗寒性强,尧麦16、C-44、山农05-066、冀麦585和石B05-7388等5个品种抗寒性中等,偃展4110、B-33、B05-6507和石4185等4个品种抗寒性弱,石06-6136和石优20这2个品种抗寒性最弱。相关分析表明,平均隶属度值和综合排序值与相对可溶性糖含量、相对脯氨酸含量、相对POD活性呈正相关(P0.05),与相对MDA含量呈负相关(P0.05)。叶片可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、POD活性及MDA含量可以作为拔节期小麦抗寒性的鉴定评价指标。     

耕作和培肥对豫中区小麦-玉米轮作系统土壤氮平衡和温室气体排放的影响

豫中区作为黄淮海平原粮食的主产地,节能、减排和增效是该区农业发展的重要方向。本研究基于2010年耕作与培肥定位试验,在2018—2019年探究了3种耕作方式(深耕、浅耕和免耕)和2种培肥模式(氮肥和氮肥+有机肥)对土壤氮平衡和温室气体排放的影响。结果表明: 增施有机肥能增加土壤全氮积累量;在小麦和玉米成熟期,0～60 cm土层土壤全氮积累量在浅耕+有机肥处理下最高,分别为8058.53和8299 kg N·hm^-2,较其他处理高3.2%～27.4%和4.3%～7.2%。分析土壤氮素投入与输出可知,增施有机肥处理氮素均表现为盈余,浅耕+有机肥处理盈余量最高,为13.57 kg N·hm^-2,比深耕+有机肥和免耕+有机肥分别高9.52和0.18 kg N·hm^-2;氮损失以硝态氮淋溶为主,占总损失的73.4%～76.9%,其中深耕+有机肥处理硝态氮淋溶量最高,为48.37 kg N·hm^-2,较其他处理高18.9%～35.1%。2018—2019周年全球增温潜势在深耕+有机肥处理下最高,为33070 kg N·hm^-2,较其他处理高6.6%～26.8%;增施有机肥增加了N₂O和CO₂的排放,降低了CH₄的吸收。作物周年产量在深耕+有机肥处理下最高,较其他处理高5.0%～17.1%;但作物收获指数在浅耕+有机肥处理下最高。综上,在保证作物产量、维持氮素平衡和降低温室气体排放方面,推荐的种植模式为浅耕+增施有机肥。     

增施有机肥对冬小麦同化物积累与分配的影响

基于¹³CO₂脉冲标记法,设置单施化肥(CF)和有机肥+化肥(OF)两个处理,通过分析不同施肥模式对麦田土壤和小麦植株中的有机碳含量、光合特性和同化物转化的影响,探讨增施有机肥对冬小麦同化物积累与分配的影响.结果表明: OF处理有利于提高麦田土壤有机碳含量和小麦光合特性,从而提高了小麦植株有机碳含量和干物质积累总量.同一时期标记至成熟与标记后第7天相比,两个施肥处理下叶和茎鞘中的¹³C含量与¹³C分配率均减少;穗部¹³C含量在拔节期和灌浆期均增加,开花期均减少,¹³C分配率各时期均增加.两个施肥处理相比,OF处理有利于灌浆期光合碳向穗部转运与积累,提高小麦穗部的¹³C分配率.相关分析结果表明,干物质积累量与净输入¹³C含量、净输入¹³C分配率呈极显著正相关关系,与植株中有机碳含量呈负相关关系;净输入¹³C含量与净输入¹³C分配率呈极显著正相关关系,与光系统II的最大光能转化效率(F_v/F_m)和净光合速率(P_n)呈负相关关系.综上,增施有机肥能增加麦田土壤有机碳含量,提高小麦的光合能力和光合产物向穗部的转运,最终有利于小麦穗部的同化物积累.     

土壤添加玉米秸秆对小麦Pb毒害缓解效应

采用室内盆栽和网室盆栽的方法研究了Pb污染土壤上玉米秸秆对小麦幼苗生物效应、成熟期籽粒Pb含量和蛋白质含量以及产量性状的影响,探讨了玉米秸秆缓解Pb毒害小麦的生理机制.结果表明,添加3g/kg和6g/kg的玉米秸秆对Pb污染土壤上小麦幼苗生长有明显的促进作用,能有效缓解Pb对小麦的毒害.具体表现为,与对照相比,小麦幼苗根长、芽长、植株干重增大,叶绿素含量和根系活力升高,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)同工酶活性以及丙二醛(MDA)含量下降,小麦成熟期籽粒Pb含量降低,蛋白质含量以及生物产量升高.     

乌拉尔图小麦NAC转录因子的筛选与分析

NAC是植物特有的具有多种功能的一类转录因子,广泛参与植物的生长发育,器官建成及抗逆境胁迫等反应.目前有关NAC转录因子的研究主要针对模式植物(如拟南芥和水稻),而在小麦中的研究相对较少.本文利用生物信息学方法,获得乌拉尔图小麦(Triticum urartu)NAC转录因子家族基因的全长序列,并对其进化关系,生物学功能,染色体定位以及基因复制等进行预测与分析,同时利用荧光定量PCR验证相关转录因子在非生物胁迫下的表达模式.结果显示,共筛选得到87个乌拉尔图小麦全长NAC转录因子,通过进化树分析将其分为7个亚族,其中39个NAC 转录因子被定位在7条染色体上.通过基因复制分析发现,有5对NAC转录因子基因发生了复制.进一步通过荧光定量验证4个NAC转录因子在非生物胁迫下的表达模式,发现4个转录因子均受不同胁迫而上调表达.