拔节期低温对不同基因型小麦生理及产量的影响
低温冷(冻)害是小麦常见的自然灾害之一。近些年来,受气候变化的影响,极端气候频发,小麦遭遇低温倒春寒危害的可能性逐渐增大。此外,全球变暖导致越冬温度逐渐提高,冬小麦提前拔节,也会进一步加剧春季低温危害。通过室内盆栽低温处理的方式,研究拔节期低温对不同穗型小麦品种生理特性的影响,以期探讨冬小麦抗低温倒春寒的机理,为提高小麦抗春季低温能力提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验材料
试验于2009~2011年在山东省农业科学院试验田进行。盆栽,供试材料为生产上大面积推广的多穗型小麦品种济麦22、邯6172和大穗型小麦品种临麦4号、潍麦8号。试验用土取自0~30cm大田耕层,土壤碱解氮63.2mg/kg,速效磷11.3mg/kg,速效钾132.5mg/kg,有机质11.5g/kg。盆直径为30cm,高30cm,埋入大田后,盆内土壤与盆外大田齐平。播种前每盆施复合肥3.2g,拔节期结合浇水每盆施尿素2.0g。土壤浇透沉实后于10月初播种,3叶期定苗,每盆留小麦10株。
1.2低温胁迫处理
待小麦生长至拔节期(雌雄蕊原基分化期)后,将盆从大田取出,移入人工气候室中。气候室内空气相对湿度70%±7%,温度误差±1℃。降温过程参照自然条件下夜间降温模式,以2℃/h的速率缓慢降温至设定温度后,维持5h,再缓慢升温至室温。共设3个温度水平:常温15℃(CK),-1℃,-3℃。
低温处理后,将所有处理分为两组:第一组,处理完毕后分别于0、3和6d取第一片完全展开叶对各项指标进行测定;第二组,低温处理完毕后重新埋回大田,成熟后调查产量及产量构成情况,3次重复。
1.3测定项目及方法
可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法;可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法;脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮法;MDA含量测定采用硫代巴比妥酸显色法;SOD活性测定参考文献[1]的方法,吸取20mL酶液,加入3mL反应液,4000lx下光照30min,560nm比色,以抑制NBT光化还原50%为一个酶活性单位;POD活性测定参考文献[1]的方法略作修改,吸取20mL酶液,加入3mL反应液(28μL愈创木酚、19μL30%H2O2、0.1mol/LpH6.0的磷酸缓冲液50mL),470nm比色,每隔1min读数一次,共读3次,以每分钟吸光度变化值表示酶活性的大小。
2结果与分析
2.1不同处理对小麦叶片可溶性糖含量的影响
细胞内的可溶性糖作为一种重要的渗透调节物质,其含量的增加能够减缓原生质的脱水胁迫,防止细胞过早结冰。试验结果表明,在处理当天,与对照相比,-1℃及-3℃低温处理均使小麦叶片内的可溶性糖含量增加,且温度越低,增加越明显。之后随时间增加,不同温度处理间的可溶性糖含量差异依然十分明显。品种间比较发现,常温下可溶性糖含量为济麦22>邯6172>临麦4号>潍麦8号;-1℃低温处理后,可溶性糖含量为潍麦8号>济麦22>邯6172>临麦4号;-3℃低温处理后,可溶性糖含量为济麦22>潍麦8号>临麦4号>邯6172。3d及6d后,济麦22、潍麦8号的可溶性糖含量依然较高,而临麦4号的可溶性糖含量不论在何种温度下都始终处于较低水平。处理后3d及6d,常温处理可溶性糖含量均逐渐增加,-1℃及-3℃处理除邯6172外,其余同样逐渐增加。
2.2不同处理对小麦叶片可溶性蛋白含量的影响
由于可溶性蛋白的胶体亲水性强,其含量增加能够明显提高细胞的持水力,因此其含量增加同样有助于提高植物的抗寒能力[2]。由图1可以看出,在处理当天,与对照相比,-1℃低温处理使小麦叶片内可溶性蛋白含量增加;-3℃低温处理使济麦22、邯6172可溶性蛋白含量略微增加,临麦4号明显增加,而潍麦8号略微降低。品种间比较发现,常温下临麦4号可溶性蛋白含量明显低于其他品种;-1℃低温处理后,品种间含量差异不明显;-3℃低温处理后,潍麦8号可溶性蛋白含量明显低于其他品种。3d及6d,济麦22可溶性蛋白含量变为最高。处理后3d及6d,济麦22可溶性蛋白含量逐渐增加,潍麦8号-1℃可溶性蛋白含量逐渐降低,其余品种可溶性蛋白含量变化不明显。
2.3不同处理对小麦叶片脯氨酸含量的影响
脯氨酸具有溶解度高,在细胞内积累无毒性,水溶液水势较高等特点。因此脯氨酸同样是一种良好的植物抗冷性保护物质[3]。由图2可以看出,在处理当天,与对照相比,-1℃低温处理使潍麦8号小麦叶片内脯氨酸含量略微增加,其余品种明显增加;-3℃低温处理使所有小麦品种明显增加。之后随天数增加,经低温处理的小麦叶片脯氨酸含量始终保持较高。品种间比较发现,脯氨酸含量整体上济麦22最高,邯6172次之,临麦4号再次,潍麦8号最低。处理后不同时间比较发现,随处理时间延长,常温下,济麦22、临麦4号脯氨酸含量逐渐增加;-1℃下,除临麦4号外其余逐渐增加;-3℃下,除济麦22基本未变以及临麦4号先增高后降低外,其余逐渐增加。
2.4不同处理对小麦叶片SOD活性的影响
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