花后短暂高温渍水逆境对冬小麦产量和品质影响机理及其氮素调控

论文摘要

高温和渍水是黄淮麦区南部和长江中下游麦区冬小麦（Triticum aestivum L.）生育中后期主要气象灾害因子，随着全球气候变暖，其发生程度及频数都逐渐增加，严重影响小麦产量和品质。氮素是小麦生长发育所必需的大量营养元素之一，合理的氮肥营养是缓解逆境胁迫，调控作物生长、群体发育、提高同化能力的重要措施。试验选用“烟农19”为材料，采用盆栽方式于2010-2012连续两个年度在研究了花后不同时期短暂高温渍水逆境胁迫对冬小麦生理生态、产量和品质的影响及其氮素调控效应，以期为黄淮南部麦区和长江中下游麦区冬小麦后期叶面喷肥防衰和抗渍高产栽培技术提供理论基础。主要研究结果如下：1花后短暂高温渍水逆境对冬小麦植株生理的影响及其氮素调控（1）花后短暂高温胁迫、渍水胁迫、高温渍水双胁迫均使冬小麦膜脂过氧化程度加剧，旗叶SOD、POD、CAT活性短暂小幅升高后随即显著下降， MDA含量显著高于对照，加速植株衰老。上述逆境胁迫均显著降低小麦根系活力，抑制叶绿体生物合成，叶片叶绿素含量下降，Pn、Gs持续低于对照，Ci持续升高，高温使Tr短暂升高后显著降低，渍水、高温渍水双胁迫均导致小麦旗叶Tr持续低于对照。（2）短暂高温和渍水胁迫互作显著，高温极显著地加重了渍水危害。各逆境胁迫对冬小麦植株生理各指标的不良效应大小为高温渍水双胁迫>渍水胁迫>高温胁迫；籽粒形成期逆境不良胁迫效应显著大于籽粒乳熟期胁迫。（3）氮素补偿缓解各逆境的不良胁迫。（4）旗叶Ci的变化与Pn变化趋势相反，说明光合作用的主要限制因素是非气孔因素，由气孔关闭造成的影响较小。2花后短暂高温渍水逆境对冬小麦灌浆特性及产量构成因素的影响及其氮素调控（1）花后短暂高温胁迫、渍水胁迫、高温渍水双胁迫均可显著减小冬小麦籽粒体积，降低灌浆速率，缩短灌浆历期，减少穗粒数，降低千粒重与产量，而对穗数无显著影响。（2）高温与渍水交互作用显著，高温加重渍水逆境危害；各逆境不良影响程度为高温渍水双逆境>渍水逆境>高温逆境；籽粒形成期逆境的不良效应比籽粒乳熟期大。（3）氮肥补偿可显著增加冬小麦籽粒体积，提高灌浆速率，延长灌浆历期，提高千粒重与产量，对穗数、穗粒数无显著影响。（4）花后短暂高温渍水情况下，小麦最终千粒重与各灌浆速率参数的相关性大于与各灌浆历期参数的相关性，决定千粒重的主要是籽粒灌浆速率，而各历期参数属次要影响；冬小麦产量与中后期灌浆速率的关联性大于与渐增期灌浆速率的关联性。3花后短暂高温渍水逆境对冬小麦籽粒蛋白质合成与积累的影响及其氮素调控（1）花后短暂高温胁迫下小麦旗叶GS、籽粒GPT活性先小幅升高，不久显著下降；花后短暂渍水胁迫、高温渍水双胁迫均持续降低旗叶GS、籽粒GPT活性。高温降低籽粒蛋白质累积量，提高蛋白质及各组分含量，降低谷醇比。渍水则降低蛋白质累积量、蛋白质及各组分含量、谷醇比。高温渍水双胁迫提高了醇溶蛋白含量，降低了蛋白质累积量、谷蛋白含量和谷醇比，对清蛋白、球蛋白含量无显著影响。（2）高温和渍水对旗叶GS、籽粒GPT活性、蛋白质累积量的交互效应显著，对蛋白质及各组分含量与谷醇比交互效应不显著。各因素对旗叶GS、籽粒GPT活性、蛋白质累积量、谷醇比的影响程度为高温+渍水>渍水>高温，对蛋白质及组分含量的影响程度为渍水>高温+渍水>高温。籽粒形成期逆境胁迫对旗叶GS、籽粒GPT活性、蛋白质累积量的不良效应显著大于籽粒乳熟期的不良效应，而两时期对蛋白质及组分含量、谷醇比的效应差异不显著。（3）叶面喷氮补偿氮素营养，提高旗叶GS、籽粒GPT活性、籽粒蛋白质累积量、蛋白质含量、清蛋白含量、球蛋白含量及谷蛋白含量，但对醇溶蛋白含量无显著影响，提高谷醇比。（4）相关分析表明，试验中蛋白质合成关键酶活性与籽粒产量、蛋白质累积量、谷醇比显著正相关，与蛋白质含量无显著相关。4花后短暂高温渍水逆境对冬小麦籽粒淀粉合成与积累的影响及其氮素调控（1）花后短暂高温胁迫、渍水胁迫、高温渍水双胁迫均抑制了淀粉合成原料蔗糖向籽粒的供应，也抑制了淀粉合成系统酶活性，从而导致籽粒淀粉积累量降低。花后高温胁迫下小麦籽粒SS、ADPGPPase、SSS、GBSS活性先小幅升高，不久显著下降。花后渍水胁迫、高温渍水双胁迫均持续降低籽粒SS、ADPGPPase、SSS、GBSS活性。花后高温对籽粒GBSS活性的不良影响比对籽粒ADPGPPase、SSS活性的不良影响小，导致淀粉含量下降，直链淀粉含量上升，支链淀粉含量下降，支直比下降。渍水造成籽粒淀粉含量、支链淀粉含量显著低于对照，对直链淀粉含量影响不显著，支直比下降。（2）高温渍水对淀粉合成相关指标的互作显著，可见高温极显著地加重了渍水危害。籽粒形成期逆境胁迫降低了小麦籽粒蔗糖含量，籽粒SS、ADPGPPase、SSS、GBSS活性，淀粉累积累量下降，不同时期对淀粉组分含量、支直比影响不显著。（3）氮素补偿提高淀粉合成相关酶的活性、淀粉累积量与支直比，降低直链淀粉含量，对淀粉含量，支链淀粉含量无显著影响。5花后短暂高温渍水逆境对冬小麦面粉加工品质的影响及其氮素调控（1）花后短暂高温提高了面粉的湿面筋含量，改善了粉质参数、拉伸参数，而对糊化温度影响不显著，对其它淀粉糊化参数产生不利影响。花后短暂渍水降低了湿面筋含量，粉质参数、拉伸参数均变劣，对糊化温度影响不显著,提高了其它淀粉糊化参数。由于高温逆境和渍水逆境对小麦籽粒蛋白质含量及组分与淀粉含量及组分具有“对冲”效应，导致与对照相比较，高温渍水双逆境对面粉的淀粉糊化参数产生不利影响，但改善了拉伸参数，而对湿面筋含量与粉质参数无显著影响。（2）不同时期逆境对湿面筋含量与粉质参数、拉伸参数、稀懈值、糊化温度的影响差异不显著，籽粒形成期逆境对峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、反弹值显著大于乳熟期逆境。（3）叶面氮肥补偿提高除糊化温度的其它糊化参数、湿面筋与粉质参数、拉伸阻力，对糊化温度、拉伸面积、延伸度、拉伸比例无显著影响。在花后短暂高温渍水逆境下，叶面氮素补偿主要通过缓解小麦植株早衰，提高蛋白质、淀粉合成相关酶活性而改善蛋白质、淀粉含量与品质,是缓解逆境不良效应，提高小麦产量与品质的有效途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 缩略词（Abbreviations）
• 第一章 花后短暂高温渍水对冬小麦产量和品质的影响机理及其氮素调控的研究进展
• 1 研究意义
• 2 国内外研究现状及分析
• 2.1 高温渍水逆境胁迫对小麦生理生态及产量的影响
• 2.2 高温渍水逆境胁迫对小麦蛋白质含量及品质的影响
• 2.3 高温渍水逆境胁迫对小麦淀粉含量及品质的影响
• 2.4 高温渍水逆境胁迫对面粉加工品质的影响
• 2.5 高温渍水逆境胁迫的氮肥调控效应
• 3 存在问题及研究目标
• 3.1 存在问题
• 3.2 研究目标
• 第二章 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦植株生理的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试验设计
• 1.2 测定项目与方法
• 1.3 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦根系活力影响
• 2.2 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦旗叶衰老的影响
• 2.3 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦叶绿素含量和光合特性的影响
• 3 讨论
• 第三章 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦灌浆特性及产量构成因素的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试验设计
• 1.2 测定项目与方法
• 1.3 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦籽粒体积的影响
• 2.2 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦籽粒灌浆的影响
• 2.3 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦产量构成因素的影响
• 3 讨论
• 第四章 花后短暂高温渍水逆境对冬小麦籽粒品质的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试验设计
• 1.2 测定项目与方法
• 1.3 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 花后短暂高温渍水对小麦蛋白质相关酶活性的影响
• 2.2 花后短暂高温渍水对小麦淀粉合成及其相关酶活性的影响
• 2.3 花后短暂高温渍水对冬小麦面粉加工品质的影响
• 3 讨论
• 第五章 氮素补偿对冬小麦花后短暂高温渍水逆境的调控效应
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试验设计
• 1.2 测定项目与方法
• 1.3 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 氮素补偿对花后短暂高温渍水逆境冬小麦根系活力调控效应
• 2.2 氮素补偿对花后短暂高温渍水逆境冬小麦旗叶衰老调控效应
• 2.3 氮素补偿对花后短暂高温渍水逆境冬小麦叶绿素含量和光合特性的调控效应
• 2.4 氮素补偿对花后短暂高温渍水逆境冬小麦灌浆特性及产量构成的调控效应
• 2.5 氮素补偿对花后短暂高温渍水逆境冬小麦蛋白质合成及其相关酶的调控效应
• 2.6 氮素补偿对花后短暂高温渍水逆境冬小麦淀粉合成及其相关酶的调控效应
• 2.7 氮素补偿对花后短暂高温渍水逆境冬小麦籽粒面粉加工品质的调控效应
• 3 讨论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在读期间发表的学术论文