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水分亏缺对不同抗旱性小麦穗部光呼吸特性及其关键酶基因表达的影响

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摘要

第一章 综述

1.1 前言

1.2 国内外研究现状及进展

1.2.1 小麦非叶器官的光合作用

1.2.2 植物光呼吸分子机理的研究

1.2.3 光呼吸生理意义的研究

1.3 选题目的及意义

第二章 水分亏缺对不同抗旱性小麦穗部光合特性的影响

2.1 材料与试验设计

2.1.1 试验材料

2.1.2 试验设计

2.2 测定项目和方法

2.2.1 小麦旗叶和穗部净光合速率(PN)的测定

2.2.2 小麦旗叶和穗部叶绿素含量的测定

2.2.3 小麦旗叶和穗部相对含水量(RWC)的测定

2.2.4 数据统计与分析

2.3 结果与分析

2.3.1 水分亏缺对小麦旗叶和穗部净光合速率(PN)的影响

2.3.2 水分亏缺对小麦旗叶和穗苞片叶绿素含量的影响

2.3.3 水分亏缺对小麦旗叶和穗部蒸腾速率的影响

2.3.4 水分亏缺对小麦旗叶和穗苞片RWC的影响

2.4 讨论

第三章 水分亏缺对不同抗旱性小麦旗叶和穗部光呼吸的影响

3.1 材料与试验设计

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验设计

3.2 测定项目和方法

3.2.1 CO2响应曲线的测量

3.2.2 黎明前旗叶和穗部温度、呼吸速率的测量与计算

3.3.2 水分亏缺对小麦旗叶和穗部光呼吸日变化的影响

3.4 讨论

第四章 水分亏缺下不同抗旱性小麦旗叶和穗部GO和GS活性和基因表达差异

4.1 试验材料与试验设计

4.2 测定项目和方法

4.2.1 旗叶和颖壳、外稃中GO、GS活性测定

4.2.2 总RNA的提取(TRIzol法)

4.2.3 基因组DNA的去除

4.2.4 cDNA的合成

4.2.5 实时荧光定量PCR(qReal-time fluorescent quantitative PCR)

4.2.6 数据分析

4.3 结果与分析

4.3.1 水分亏缺下小麦旗叶和穗苞片GO活性的变化

4.3.2 水分亏缺对小麦不同光合器官谷氨酰胺合成酶(GS)活性的影响

4.3.3 水分亏缺对小麦不同光合器官GO和GS基因表达的影响

4.4 讨论

第五章 对水分亏缺下不同抗旱性小麦产量性状的影响

5.1 材料与试验设计

5.2 测定项目和方法

5.2.1 小麦产量性状

5.2.2 小麦水分利用效率(WUE)

5.2.3 数据统计与分析

5.3 结果与分析

5.3.1 水分亏缺对不同抗旱性小麦产量性状指标的影响

5.3.2 水分亏缺对不同抗旱性小麦收获指数和水分利用效率的影响

5.4 讨论

结论及展望

参考文献

缩略词

致谢

作者简介

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摘要

小麦穗部在水分胁迫下具有显著的生理生化优势。光呼吸是植株正常生长不可或缺的代谢途径,对植株的正常生长,尤其是在水分胁迫下有重要作用。本研究采用盆栽试验,选用不同抗旱性小麦品种,测定旗叶和穗部净光合速率、光呼吸速率、产量性状等生理指标及光呼吸关键酶活性和基因表达差异。获得以下主要结果:
  1.水分亏缺下不同抗旱性小麦西农928、陕229旗叶净光合速率随灌浆进程呈下降趋势,并且对水地品种陕229旗叶花后24d PN影响较大。西农928和陕229穗部PN均呈先增后降趋势。水分亏缺使其灌浆前期(花后6d)PN分别下降了13.5%和26.4%。表明水分亏缺对两个小麦品种穗部净光合的影响发生在整个灌浆期,水分亏缺对干旱敏感品种小麦穗部光合速率影响更为显著。
  2.旗叶和穗部Pr随灌浆进程呈先升后降趋势,12d达到峰值。水分亏缺下旱地品种西农928旗叶Pr灌浆后期(花后24d)增幅显著,增加了105.7%(P<0.05);而水分敏感品种陕229整个灌浆期增幅较小,灌浆后期(花后24d)下降了23.6%(P<0.05)。穗部比旗叶增幅显著,西农928与陕229花后12d分别升高101.97%和90.97%,且两个品种穗部Pr均高于对照。
  3.旗叶中乙醇酸氧化酶(GO)活性先升后降。旱地品种西农928花后12d GO活性上升了136.8%(P<0.05),其余时期也有明显增幅;水分敏感品种陕229花后12d上升57.2%(P<0.05)。灌浆期颖壳和外稃中GO活性先升后降。光呼吸与GO活性变化趋势一致。水分亏缺下旗叶GS活性总体均表现为下降趋势。灌浆中期(花后12d)西农928旗叶光呼吸关键酶谷氨酰胺合成酶(GS)活性上升7.51%,陕229则下降16.7%(P<0.05)。西农928穗部颖壳GS活性在灌浆后期(花后24d)下降34.2%(P<0.05),外稃中GS活性花后24d下降了27.1%(P<0.05);陕229分别下降了44.7%和57.8%(P<0.05)。GO基因表达量的变化早于GO活性变化,花后3d GO基因表达明显上调,且在西农928中比在陕229中上调明显。而GS基因表达趋势与酶活性结果相近,花后5d下调更明显,表明基因对酶活性起主要作用,基因对水分胁迫的响应比酶活性更早。
  4.水分亏缺条件下,西农928及陕229的千粒重均显著降低(P<0.05),分别为8.14%和11.51%;干旱敏感品种陕229的产量性状和收获指数分别下降了41.4%,16.05%(P<0.05),而抗旱品种西农928下降相对较小;水分亏缺下,西农928的WUE降低21.74%(P<0.05),而陕229的下降36.02%(P<0.05)。

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