干旱锻炼对后代小麦植株耐旱性影响的机制研究

发布时间：2022-12-10 05:46

　　干旱是影响小麦生长发育过程及产量稳定的最主要的环境胁迫之一。锻炼（适度胁迫）能提高植物对后续胁迫的耐性,植物对胁迫的这种响应被称为“胁迫记忆”。有研究表明,生育前期干旱锻炼能提高小麦生育后期耐旱性及高温耐性。本研究以小麦品种宁麦13经连续三年灌浆期干旱锻炼得到的经一代（T1）、连续两代（T2）、连续三代（T3）干旱锻炼及未经干旱锻炼（TO）的种子为试验材料,采用水培试验和盆栽试验,对前代干旱锻炼对后代小麦耐旱性的影响及其机制进行了探究。本研究主要包括3个试验:（1）以宁麦13为材料,采用水培试验,在五叶期进行20%PEG渗透胁迫处理,于处理前、处理0.5 h、1h、3 h、6 h、12 h、24 h、48 h取样,研究小麦响应干旱胁迫的渗透调控机制;（2）水培试验,T1、T2、T3及T0材料于五叶期进行PEG渗透胁迫处理,探究前代干旱锻炼对后代小麦苗期耐旱性的影响及其生理机制;（3）盆栽试验,T1、T2、T3及T0材料于花后10天进行干旱胁迫处理,探究前代干旱锻炼对后代小麦灌浆期耐旱性的影响及其生理机制。主要研究结果如下:1.小麦叶片响应干旱胁迫的渗透调控机制干旱胁迫显著降低了植株水势... 

【文章页数】：159 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 文献综述
    1 干旱胁迫对小麦生长发育的影响
    2 干旱锻炼提高小麦耐旱性的可能机制
        2.1 渗透调节
        2.2 活性氧清除系统
        2.3 茎秆果聚糖再活化
        2.4 根系生长响应
        2.5 脱落酸
        2.6 “第二信使”
        2.7 耐旱相关基因和蛋白的表达
    3 干旱锻炼提高后代小麦耐旱性的遗传机制
        3.1 DNA甲基化
        3.2 组蛋白修饰
    4 本研究目的和意义
    5 技术路线
    参考文献
第二章 小麦叶片响应干旱胁迫的渗透调控机制
    1 材料与方法
        1.1 试验设计
        1.2 测定项目与方法
            1.2.1 水势及渗透势
            1.2.2 渗透调节物质含量
            1.2.3 叶片P5CS及BADH活性
            1.2.4 叶片RNA提取,cDNA合成及荧光定量PCR
        1.3 统计分析
    2 结果与分析
        2.1 PEG渗透胁迫对小麦叶片水势及渗透势的影响
        2.2 PEG渗透胁迫对小麦叶片渗透调节物质含量的影响
        2.3 PEG渗透胁迫对小麦叶片渗透调节相关酶活性的影响
        2.4 PEG渗透胁迫对渗透调节相关基因表达量的影响
    3 讨论与小结
    参考文献
第三章 干旱锻炼增强后代小麦植株苗期耐旱性的生理机制
    1 材料与方法
        1.1 试验设计
            1.1.1 干旱锻炼
            1.1.2 PEG渗透胁迫
        1.2 测定项目与方法
            1.2.1 水势及渗透势
            1.2.2 干物质量、根冠比及根系形态
            1.2.3 气孔形态观察
            1.2.4 光合荧光特性
            1.2.5 抗氧化系统
            1.2.6 脯氨酸含量及P5CS、PDH活性
            1.2.7 根系激素含量
            1.2.8 RNA提取,cDNA合成及荧光定量PCR
        1.3 统计分析
    2 结果与分析
        2.1 干旱锻炼后代小麦植株苗期渗透胁迫下地上部生理生化响应
            2.1.1 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下植株及气孔形态的影响
            2.1.2 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下叶片水分状况及光合荧光特性的影响
            2.1.3 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下叶片抗氧化能力的影响
            2.1.4 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下叶片脯氨酸含量的影响
        2.2 干旱锻炼后代小麦植株苗期渗透胁迫下的根系生长响应
            2.2.1 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下根系形态的影响
            2.2.2 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下根系激素含量的影响
            2.2.3 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下根系抗氧化能力的影响
            2.2.4 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下根系水势及渗透势的影响
            2.2.5 干旱锻炼对后代小麦渗透胁迫下根系脯氨酸含量的影响
    3 讨论与小结
        3.1 干旱锻炼对后代小麦苗期PEG渗透胁迫缓减效应的地上部响应机制
        3.2 干旱锻炼对后代小麦苗期PEG渗透胁迫缓减效应的根系响应机制
    参考文献
第四章 干旱锻炼增强后代小麦灌浆期耐旱性的生理机制
    1 材料与方法
        1.1 试验设计
            1.1.1 干旱锻炼
            1.1.2 花后干旱胁迫
        1.2 测定项目与方法
            1.2.1 叶片水势及渗透势
            1.2.2 光合荧光特性
            1.2.3 抗氧化系统
            1.2.4 脯氨酸、甜菜碱含量及P5CS、PDH、BADH活性
            1.2.5 叶片ABA含量
            1.2.6 干物质积累及转运
            1.2.7 茎秆果聚糖含量
            1.2.8 茎秆果聚糖再活化相关酶活性
            1.2.9 RNA提取,cDNA合成及荧光定量PCR
            1.2.10 DNA提取,启动子克隆,启动子序列顺式作用元件及CpG岛预测
            1.2.11 亚硫酸氢盐测序PCR
            1.2.12 TA克隆及转化
        1.3 统计分析
    2 结果与分析
        2.1 干旱锻炼对后代小麦灌浆期干旱胁迫下籽粒产量的影响
        2.2 干旱锻炼对后代小麦灌浆期干旱胁迫下物质积累及转运的影响
        2.3 干旱锻炼对后代小麦灌浆期干旱胁迫下光合及荧光特性的影响
        2.4 干旱锻炼对后代小麦灌浆期干旱胁迫下抗氧化能力的影响
        2.5 干旱锻炼对后代小麦灌浆期干旱胁迫下旗叶水分状况的影响
        2.6 干旱锻炼对后代小麦灌浆期干旱胁迫下渗透调节的影响
            2.6.1 脯氨酸、甜菜碱含量
            2.6.2 脯氨酸、甜菜碱代谢酶活性及基因表达量
            2.6.3 P5CS、BADH启动子DNA甲基化水平
        2.7 干旱锻炼对后代小麦灌浆期干旱胁迫下叶片ABA含量的影响
    3 讨论与小结
        3.1 干旱锻炼缓解后代小麦灌浆期干旱胁迫的光合及物质转运机制
        3.2 干旱锻炼有助于提高后代小麦干旱胁迫下叶片抗氧化能力
        3.3 干旱锻炼通过增加后代小麦干旱胁迫下脯氨酸及甜菜碱积累维持叶片水分状况
        3.4 干旱锻炼提高后代小麦耐旱性的可能遗传机制
    参考文献
第五章 讨论与结论
    1 讨论
        1.1 小麦叶片响应干旱胁迫的渗透调控机制
        1.2 干旱锻炼增强后代小麦植株苗期耐旱性的生理机制
            1.2.1 干旱锻炼增强后代小麦植株苗期耐旱性
            1.2.2 干旱锻炼提高后代小麦苗期耐旱性的渗透调节机制
            1.2.3 干旱锻炼有助于维持后代小麦植株渗透胁迫下根系生长
        1.3 干旱锻炼增强后代小麦灌浆期耐旱性的生理机制
            1.3.1 干旱锻炼缓解后代小麦灌浆期干旱胁迫的光合及物质转运机制
            1.3.2 干旱锻炼诱导后代小麦干旱胁迫下脯氨酸及甜菜碱积累
            1.3.3 干旱锻炼提高后代小麦灌浆期耐旱性的可能遗传机制
    2 结论
    3 本研究的创新之处
    4 研究展望
    参考文献
附录
攻读博士学位期间完成论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦ARF基因家族生物信息学分析及在干旱胁迫下的表达特性研究[J]. 孙仁玮,刘永杰,王翔,张荃,张立平,孙辉,王永波,高建刚,杨卫兵,赵昌平,高世庆,韩俊.  植物遗传资源学报. 2018(01)
[2]2017年世界小麦产业发展及趋势分析[J]. 卢昱嘉,李雪,姜楠.  中国市场. 2017(26)
[3]PEG胁迫对不同小麦品种幼苗抗旱生理指标的影响[J]. 谢燕,张庆龙,胡玲,王法宏,李豪圣,孔令安.  麦类作物学报. 2017(07)
[4]干旱胁迫对小麦花后不同器官果聚糖代谢和转运的影响[J]. 杨德龙,栗孟飞,刘媛,程洪波,常磊,柴守玺.  麦类作物学报. 2016(02)
[5]小麦TaMAPK2基因的克隆及表达分析[J]. 胡伟,颜彦,马占兵.  西北植物学报. 2014(10)
[6]PEG胁迫及复水对不同抗旱性小麦幼苗脯氨酸代谢关键酶活性的影响[J]. 姜淑欣,刘党校,庞红喜,吕金印.  西北植物学报. 2014(08)
[7]渗透胁迫下不同抗旱性小麦品种的幼苗叶片抗氧化特性差异[J]. 李冠甲,王志强,梁威威,林同保.  河南农业大学学报. 2012(05)
[8]中国小麦生产发展潜力研究报告[J]. 赵广才,常旭虹,王德梅,杨玉双,冯金凤.  作物杂志. 2012(03)
[9]生长素响应因子与植物的生长发育[J]. 刘振华,于延冲,向凤宁.  遗传. 2011(12)
[10]气候变化对中国冬小麦生产的影响[J]. 蔡剑,姜东.  农业环境科学学报. 2011(09)

硕士论文
[1]小麦DREB2转录因子的自然等位变异的发掘[D]. 潘丽.电子科技大学 2010



本文编号：3716181