山西冬春混播区冬小麦品种技术选择及抗寒分子机制分析

山西冬春混播区冬小麦品种技术选择及抗寒分子机制分析通过对山西冬春混播区小麦生产现状的调研发现：该区与其他冬春混播区相比土壤营养较低,冬小麦品种更新换代速度慢,种质资源严重匮乏,品种抗寒性低等是导致该区冬小麦产量低,品质差的主要原因。针对以上问题,本文主要进行了冬小麦的品种筛选,并对筛选出的品种从土壤肥力和外源物质供应方面研究对其产量和籽粒品质的影响。另外,为揭示高抗寒冬小麦品种北移1号的抗寒分子机制,利用抑制差减杂交技术构建了该品种低温胁迫相关基因的cDNA文库。具体研究结果如下：1.通过引种试验表明：引进的11个品种中,山农129、中麦175、长6878、京冬17号和长4738在当地种植产量较为稳定,山农129和中麦175在两年度的产量评比试验中均位于前三。山西冬春混播区以往最适宜播期在9月18日至9月25日,随着全球气温升高趋势,本试验得出山农129在山西冬春混播区的适宜播期为9月25日至9月30日,播量以每亩225kg·hm-2处理合适,产量构成三因素协调,产量水平高,是该区域适宜的播期和播量选择。肥密试验中,2500公斤／亩鸡粪+20公斤／亩嘉胺磷复合肥配施,300kg·hm-2播量处理的中麦175产量最高,穗粒数、千粒重均最大。水肥耦合试验中,山农129在低氮+M4灌水模式组合中,产量三因素高而协调,中氮+M3处理第二,高氮+M4处理第三。2.有机无机肥配施对冬小麦产量、籽粒品质的影响,研究表明：京冬17有机肥+氮肥处理蛋白质含量最高且MNPK全量施肥产量最高。山农129的蛋白质组分含量均高于其他品种,品种与肥料均与籽粒的加工品质显著相关。湿面筋与干面筋含量的最高值都出现在N肥处理中。表明N处理显著提高了小麦籽粒的面筋含量。3.外源碳氮供应对开花期冬小麦穗部籽粒发育与淀粉、蛋白质含量的关系,研究表明：山农129和新冬21在蔗糖与谷氨酰胺处理浓度80S/8G时淀粉含量最高,籽粒蛋白质含量的最高值出现在140S/14G处理中,且山农129蛋白质含量高于新冬21。籽粒清蛋白、球蛋白与总蛋白含量变化一致。籽粒醇溶蛋白和麦谷蛋白含量在30S/2G-80S/8G浓度范围内呈逐渐增加的趋势,110S/11G和140S/11G处理含量大幅度下降。4.外源激素对冬小麦穗部籽粒发育与品质形成的生理影响,研究表明：山农129脱落酸处理的籽粒干重与对照相比明显降低,表现为脱落酸<CK<玉米素,而籽粒蛋白质含量则表现为脱落酸>CK>玉米素。外源脱落酸降低了山农129旗叶GS和GPT活性,而玉米素处理则提高了小麦旗叶GS活性但降低了GPT活性。山农129籽粒中GS和GPT活性的变化与旗叶不同。穗培养7d和14d,脱落酸处理籽粒GS和GPT活性先升后降,而玉米素处理提高了小麦籽粒GS和GPT活性。5.低温对冬小麦细胞内部组织结构动态变化与抗寒性的关系,研究表明：就叶肉细胞组织结构变化而言,-20℃下,四个品种相比,北移1号叶脉突起度高,叶肉细胞排列紧密,其次是中麦175和山农129,长6878和前三个品种相比栅栏组织胞间隙增大,海绵组织疏松混乱。就根系细胞组织结构变化而言,-20℃下,北移1号细胞结构完好,山农129较细胞结构较疏松,根部细胞排列紧密,细胞较小,导管较小的抗寒性越强。6.利用抑制差减杂交(SSH)技术构建低温胁迫条件下北移1号的正向差减cDNA文库,对阳性克隆测序,随机挑取286个阳性克隆,测序得到269条有效序列；EST聚类分析后得到82个unigenes,经BLAST相似性搜索,得到63条与已知基因同源的EST；通过GO分类和KEGG分析表明,63个基因涉及14条代谢途径,适应低温胁迫主要是由细胞内部功能差异造成的,还可能受到一些转录因子和激酶的调控；利用qPCR方法分析9个基因在北移1号与山农129中的表达模式,发现在-20℃条件下北移1号的基因表达水平较山农129显著增强。进一步分析低温胁迫下9个基因在北移一号根、茎、叶和分蘖节4种组织中的表达模式,结果表明：Hsp27,Hsp70、Map及Warbl7的表达模式相似,在根和分蘖节的相对表达量较高；Tps在根的表达量较高；Wcsl9和Wcsl20的表达模