小麦会-张英华课件

张英华王志敏魏爱丽等冬小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性及其对籽粒C、N物质积累的影响

第14次全国小麦栽培科学学术研讨会1高产优质抗逆？

黄淮海地区是我国粮食的主产区，也是水资源比较紧缺、地下水污染严重的地区。如何在有限资源条件下实现高产，并达到高产与优质的统一是我们农业科研工作者急需解决的重大问题。

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多年来，我们在中国农业大学河北吴桥试验站研究的冬小麦“四统一”栽培技术体系，实现了节水省肥条件下的高产，其重要一点即揭示了非叶器官光合作用对产量形成的重要贡献，提高了非叶器官的PEPC（磷酸稀醇式丙酮酸羧化酶）活性，增强了冬小麦后期的光合耐逆机能，为有限资源下实现高产奠定了基础。3（魏爱丽等，2007，作物学报）5表1热胁迫对旗叶和穗光合速率的影响

VarietiesHeatstressduration

FlagleafPn(mgCO2/dm2/h)

EarPn(mgCO2/ear/h)

ControlHeatDeclined%ControlHeatDeclined%JD84d28.9±2.427.2±2.85.882.9±0.92.8±0.83.45

12d10.1±1.55.9±1.841.581.4±0.51.0±0.235.71Jing4114d28.6±2.623.7±2.717.132.4±0.72.1±0.512.5

12d8.9±1.74.1±1.953.931.2±0.40.7±0.341.67Tam2024d20.5±2.916.3±2.320.482.7±0.42.3±0.614.81

12d6.8±1.42.9±1.757.351.1±0.30.6±0.245.45Centurk4d21.4±2.717.3±2.319.162.8±0.62.4±0.514.89

12d7.4±1.63.5±1.552.701.2±0.40.7±0.341.67（徐晓玲等，2001，植物学报）6磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是C4植物光合固定CO2的关键酶，在HCO3-存在下催化PEP产生草酰乙酸(OAA)和Pi。CO2PEPPEPCMg2+HPO42-OAAMDHNADHMALNAD7

为此，我们以PEPC为核心，以C、N代谢为主线，以不同基因型的冬小麦品种为材料，研究不同品种、不同器官(旗叶、穗下节、旗叶鞘、护颖、外稃、籽粒)、不同生育时期PEPC的变化动态，PEPC与粒重和蛋白质含量的相关性，并考察温度和水分胁迫对PEPC活性的影响以及离体培养条件下不同C、N供给对穗颖和籽粒PEPC活性的调节，探讨实现高产与优质相结合的突破口，同时进一步挖掘产量提高途径，为品种改良和栽培措施调控提供一定的理论指导。9小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性的时空变化与基因型差异小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性对花后水热逆境的响应外源C、N物质供给对小麦穗器官PEP羧化酶活性的影响小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性与籽粒重和蛋白质含量的关系研究结果10PEPC活性的时空变化与基因型差异图2不同基因型小麦不同器官PEPC活性（魏爱丽等，2007，作物学报）11图4不同基因型小麦不同器官PEPC/RuBPC比值（魏爱丽等，2007，作物学报）13表2不同年代品种旗叶和穗器官PEPC活性(鲜重表示，μmolh-1g-1frwt)（张英华等，未发表）PEPC活性的时空变化与基因型差异14表3不同年代品种籽粒PEPC、RuBPC活性（每粒表示，μmolh-1grain-1）以及PEPC/RuBPC比值（张英华等，未发表）PEPC活性的时空变化与基因型差异15小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性的时空变化与基因型差异小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性对花后水热逆境的响应外源C、N物质供给对小麦穗器官PEP羧化酶活性的影响小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性与籽粒重和蛋白质含量的关系研究结果17表5水分处理花后15天旗叶和穗器官的PEPC活性(μmolh-1g-1frwt)

（张英华等，2009,麦类作物学报）逆境胁迫对PEPC和RuBPC活性的影响18表6水分处理花后20天旗叶和穗器官PEPC活性(μmolh-1g-1frwt)（张英华等，2009,麦类作物学报）逆境胁迫对PEPC和RuBPC活性的影响19图6热胁迫不同时期6365各器官RuBPC活性的变化

RuBPC活性平均值表现为：旗叶>护颖>穗下节>旗叶鞘>外稃>籽粒（张英华等，未发表）热胁迫天数

6365热处理◆6365对照

◆21表7热胁迫不同时期各器官PEPC/RuBPC比值的变化（括号内为对照PEPC/RuBPC比值）

PEPC/RuBPC比值表现为：籽粒>外稃>穗下节>旗叶鞘>护颖>旗叶（张英华等，未发表）22小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性的时空变化与基因型差异小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性对花后水热逆境的响应外源C、N物质供给对小麦穗器官PEP羧化酶活性的影响小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性与籽粒重和蛋白质含量的关系研究结果23小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性的时空变化与基因型差异小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性对花后水热逆境的响应小麦穗器官PEP羧化酶活性对外源C、N物质供给的影响小麦叶与非叶器官PEP羧化酶活性与籽粒重和蛋白质含量的关系研究结果25表10不同年代冬小麦品种的籽粒产量和蛋白质含量（张英华等，未发表）PEPC活性与籽粒重和蛋白质含量的关系26表13两种温度条件下成熟期的籽粒重和蛋白质含量（张英华等，未发表）29表14离体穗培养不同C、N供给下成熟期的籽粒重和蛋白质含量（Zhangetal,Photosynthetica,unpublished）30表15不同年代品种旗叶和穗器官PEPC活性与籽粒产量、籽粒重和蛋白质含量的关系注：“*”表示相关达到显著水平(P<005)（张英华等，未发表）31表16推广品种旗叶和穗器官PEPC活性与籽粒重和蛋白质含量的关系注：“*”表示相关达到显著水平(P<005)，“**”表示相关达到极显著水平P<0.01)。(Zhangetal.,2008JournalofCerealScience)32注：“*”表示相关达到显著水平(P<005)，“**”表示相关达到极显著水平P<0.01)。表17两种水分条件下PEPC活性与籽粒重和蛋白质含量的相关性（张英华等，2009，麦类作物学报）33注：“*”表示相关达到显著水平(P<005)，“**”表示相关达到极显著水平P<0.01)。表18两种温度条件下PEPC活性与籽粒重和蛋白质含量的相关性34小麦植株PEPC活性器官间存在明显的时空变异性，非叶器官具有相对高而稳定的PEPC活性。小麦器官PEPC活性存在显著的基因型差异，且与籽粒重和籽粒蛋白质含量均有明确的相关性。

不同品种和不同器官PEPC活性对逆境胁迫的响应不同，非叶器官PEPC活性的增强对于稳定粒重、提高籽