灌浆前期高温和干旱胁迫对小麦籽粒蛋白质含量和氮代谢关键酶活性的影响

为探讨花后逆境胁迫影响小麦籽粒氮代谢及蛋白质合成的生理机制,采用盆栽和人工气候室模拟花后高温的方式,研究了灌浆前期短暂高温和干旱胁迫对两个不同品质类型小麦品种籽粒蛋白质含量、组分及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)活性的影响。结果表明,灌浆前期高温、干旱及其复合胁迫均显著提高两品种籽粒蛋白质及组分含量,但降低谷/醇比。逆境胁迫使蛋白质积累量和粒重显著下降,其中高温处理使两品种蛋白质产量分别下降20.7%和12.4%,粒重下降23.2%和24.0%;干旱胁迫使两品种蛋白质产量分别下降16.2%和11.9%,粒重下降18.0%和16.0%;复合胁迫使两品种蛋白质产量分别下降26.1%和15.8%,粒重下降29.9%和28.9%。高温、干旱及其复合胁迫下两品种籽粒氮代谢关键酶活性升高。花后8,17,23,29 d的GS活性和花后11,17 d的GPT活性与蛋白质含量呈显著或极显著正相关,花后23,35 d的GS和花后8,17,23 d的GPT活性与蛋白质产量呈显著或极显著负相关,花后8,17,23,29,35 d的GS和花后8,11,17,23 d的GPT活性与籽粒产量呈显著或极显著负相关。试验条件下,高温处理对籽粒蛋白质合成的影响大于干旱胁迫,二者具有叠加效应,强筋小麦品种郑麦366受逆境胁迫的影响较大。     

灌浆期高温对冬小麦籽粒氨基酸含量和组成的影响

以强筋小麦品种郑麦366和中筋小麦品种洛旱2号为材料,采用盆栽和人工气候室模拟的方法,研究了花后不同时段(灌浆前期即花后5 d,灌浆中期即花后15 d)和持续时间(处理2 d和4 d)的高温胁迫对籽粒氨基酸含量和积累量(以单粒中氨基酸含量表示)的影响。结果显示:(1)高温胁迫显著增加了小麦籽粒中必需氨基酸(EAA)、非必需氨基酸(NAA)和总氨基酸(TAA)含量,但降低了其积累量和EAA/TAA,2品种表现一致;(2)灌浆前期高温胁迫对2品种籽粒氨基酸含量的影响大于灌浆中期,而对氨基酸积累量的影响则相反;(3)高温持续时间对籽粒氨基酸含量的影响在2品种间存在差异,洛旱2号籽粒赖氨酸、EAA、NAA和TAA含量均随高温持续时间的延长显著增加,而郑麦366籽粒中上述指标仅在高温胁迫4 d下较对照增加显著;(4)从受高温胁迫的影响看,籽粒EAA/TAA对高温时段更敏感,而氨基酸含量表现为更易受高温持续时间的影响;(5)高温时段与持续时间的互作效应体现在:灌浆前期籽粒氨基酸积累量2品种均以高温胁迫4 d的影响最大,而灌浆中期则均以高温2 d的降幅最大。上述结果表明,小麦籽粒氨基酸及其组分对高温胁迫的响应不仅在品种间存在差异,且受高温时段和持续时间的影响。     

水分和氮源类型对小麦根际土壤酶活性和氮素利用效率的影响

本研究以‘郑麦366'(强筋)和‘百农207'(中筋)两个小麦品种为试验材料,分别在全生育期不灌水(W₁)和拔节+抽穗灌两水(W₂)条件下,研究了氯化铵(NT₁)、硝酸钙(NT₂)、尿素(NT₃)和硝酸铵钙(NT₄)4种氮源类型对小麦土壤供氮能力、产量和氮素利用效率的影响,以期为小麦高产高效生产提供理论和技术支撑。结果表明: 1)随着土层深度的增加,开花期土壤中铵态氮和硝态氮含量呈下降趋势。在W₂条件下,0～60 cm土层铵态氮、硝态氮含量,根际土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均低于相应W₁条件下,其中强筋小麦郑麦366平均分别下降10.0%、13.3%、7.5%、2.8%和3.9%。2)两个小麦品种0～60 cm土层铵态氮含量均表现为在NT₁和NT₃处理下显著高于其他处理;而硝态氮含量则在NT₂和NT₃处理下显著高于其他处理。与NT₁和NT₂处理相比,NT₃和NT₄提高了灌浆中、后期土壤脲酶和蔗糖酶活性。3)两个小麦品种在NT₃和NT₄处理下籽粒产量和氮素利用效率较高;其中在W₂条件下,郑麦366在NT₃和NT₄处理下的产量较NT₁处理分别增加14.9%和20.7%,NUE分别增加25.6%和13.9%。4)相关分析结果表明, 0～20 cm土壤硝态氮含量、20～40 cm土壤铵态氮含量分别与小麦产量、氮素利用效率呈显著正相关。两种水分条件下,施用尿素和硝酸铵钙均提高了灌浆中、后期根际土壤酶活性,有利于籽粒产量和氮素利用效率的提高。