山西冬春混播區(qū)冬小麥品種技術(shù)選擇及抗寒分子機(jī)制分析

山西冬春混播區(qū)冬小麥品種技術(shù)選擇及抗寒分子機(jī)制分析通過對(duì)山西冬春混播區(qū)小麥生產(chǎn)現(xiàn)狀的調(diào)研發(fā)現(xiàn)：該區(qū)與其他冬春混播區(qū)相比土壤營養(yǎng)較低,冬小麥品種更新?lián)Q代速度慢,種質(zhì)資源嚴(yán)重匱乏,品種抗寒性低等是導(dǎo)致該區(qū)冬小麥產(chǎn)量低,品質(zhì)差的主要原因。針對(duì)以上問題,本文主要進(jìn)行了冬小麥的品種篩選,并對(duì)篩選出的品種從土壤肥力和外源物質(zhì)供應(yīng)方面研究對(duì)其產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的影響。另外,為揭示高抗寒冬小麥品種北移1號(hào)的抗寒分子機(jī)制,利用抑制差減雜交技術(shù)構(gòu)建了該品種低溫脅迫相關(guān)基因的cDNA文庫。具體研究結(jié)果如下：1.通過引種試驗(yàn)表明：引進(jìn)的11個(gè)品種中,山農(nóng)129、中麥175、長6878、京冬17號(hào)和長4738在當(dāng)?shù)胤N植產(chǎn)量較為穩(wěn)定,山農(nóng)129和中麥175在兩年度的產(chǎn)量評(píng)比試驗(yàn)中均位于前三。山西冬春混播區(qū)以往最適宜播期在9月18日至9月25日,隨著全球氣溫升高趨勢(shì),本試驗(yàn)得出山農(nóng)129在山西冬春混播區(qū)的適宜播期為9月25日至9月30日,播量以每畝225kg·hm-2處理合適,產(chǎn)量構(gòu)成三因素協(xié)調(diào),產(chǎn)量水平高,是該區(qū)域適宜的播期和播量選擇。肥密試驗(yàn)中,2500公斤／畝雞糞+20公斤／畝嘉胺磷復(fù)合肥配施,300kg·hm-2播量處理的中麥175產(chǎn)量最高,穗粒數(shù)、千粒重均最大。水肥耦合試驗(yàn)中,山農(nóng)129在低氮+M4灌水模式組合中,產(chǎn)量三因素高而協(xié)調(diào),中氮+M3處理第二,高氮+M4處理第三。2.有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量、籽粒品質(zhì)的影響,研究表明：京冬17有機(jī)肥+氮肥處理蛋白質(zhì)含量最高且MNPK全量施肥產(chǎn)量最高。山農(nóng)129的蛋白質(zhì)組分含量均高于其他品種,品種與肥料均與籽粒的加工品質(zhì)顯著相關(guān)。濕面筋與干面筋含量的最高值都出現(xiàn)在N肥處理中。表明N處理顯著提高了小麥籽粒的面筋含量。3.外源碳氮供應(yīng)對(duì)開花期冬小麥穗部籽粒發(fā)育與淀粉、蛋白質(zhì)含量的關(guān)系,研究表明：山農(nóng)129和新冬21在蔗糖與谷氨酰胺處理濃度80S/8G時(shí)淀粉含量最高,籽粒蛋白質(zhì)含量的最高值出現(xiàn)在140S/14G處理中,且山農(nóng)129蛋白質(zhì)含量高于新冬21。籽粒清蛋白、球蛋白與總蛋白含量變化一致。籽粒醇溶蛋白和麥谷蛋白含量在30S/2G-80S/8G濃度范圍內(nèi)呈逐漸增加的趨勢(shì),110S/11G和140S/11G處理含量大幅度下降。4.外源激素對(duì)冬小麥穗部籽粒發(fā)育與品質(zhì)形成的生理影響,研究表明：山農(nóng)129脫落酸處理的籽粒干重與對(duì)照相比明顯降低,表現(xiàn)為脫落酸<CK<玉米素,而籽粒蛋白質(zhì)含量則表現(xiàn)為脫落酸>CK>玉米素。外源脫落酸降低了山農(nóng)129旗葉GS和GPT活性,而玉米素處理則提高了小麥旗葉GS活性但降低了GPT活性。山農(nóng)129籽粒中GS和GPT活性的變化與旗葉不同。穗培養(yǎng)7d和14d,脫落酸處理籽粒GS和GPT活性先升后降,而玉米素處理提高了小麥籽粒GS和GPT活性。5.低溫對(duì)冬小麥細(xì)胞內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化與抗寒性的關(guān)系,研究表明：就葉肉細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)變化而言,-20℃下,四個(gè)品種相比,北移1號(hào)葉脈突起度高,葉肉細(xì)胞排列緊密,其次是中麥175和山農(nóng)129,長6878和前三個(gè)品種相比柵欄組織胞間隙增大,海綿組織疏松混亂。就根系細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)變化而言,-20℃下,北移1號(hào)細(xì)胞結(jié)構(gòu)完好,山農(nóng)129較細(xì)胞結(jié)構(gòu)較疏松,根部細(xì)胞排列緊密,細(xì)胞較小,導(dǎo)管較小的抗寒性越強(qiáng)。6.利用抑制差減雜交(SSH)技術(shù)構(gòu)建低溫脅迫條件下北移1號(hào)的正向差減cDNA文庫,對(duì)陽性克隆測(cè)序,隨機(jī)挑取286個(gè)陽性克隆,測(cè)序得到269條有效序列；EST聚類分析后得到82個(gè)unigenes,經(jīng)BLAST相似性搜索,得到63條與已知基因同源的EST；通過GO分類和KEGG分析表明,63個(gè)基因涉及14條代謝途徑,適應(yīng)低溫脅迫主要是由細(xì)胞內(nèi)部功能差異造成的,還可能受到一些轉(zhuǎn)錄因子和激酶的調(diào)控；利用qPCR方法分析9個(gè)基因在北移1號(hào)與山農(nóng)129中的表達(dá)模式,發(fā)現(xiàn)在-20℃條件下北移1號(hào)的基因表達(dá)水平較山農(nóng)129顯著增強(qiáng)。進(jìn)一步分析低溫脅迫下9個(gè)基因在北移一號(hào)根、莖、葉和分蘗節(jié)4種組織中的表達(dá)模式,結(jié)果表明：Hsp27,Hsp70、Map及Warbl7的表達(dá)模式相似,在根和分蘗節(jié)的相對(duì)表達(dá)量較高；Tps在根的表達(dá)量較高；Wcsl9和Wcsl20的表達(dá)模