砷胁迫对小麦萌发过程中戊聚糖含量和木聚糖酶活性的影响

为探讨重金属砷胁迫下小麦幼苗生长过程中戊聚糖的累积变化规律，本试验采用室内水培方法，研究了不同浓度砷胁迫下小麦籽粒萌发、幼苗生长形态指标及籽粒、根、芽3个部位在培养7d内戊聚糖含量和木聚糖酶活性的动态变化。结果表明，≤5mg／L的砷对小麦发芽率、根长、芽长、籽粒重、芽重有促进作用，〉5mg／L的砷抑制小麦生长和发芽；随着砷浓度的升高，籽粒中戊聚糖含量呈先上升后下降的趋势，根和芽中戊聚糖含量呈下降趋势；随着砷浓度的升高，籽粒中木聚糖酶活性仍呈先上升后下降的趋势，根和芽中木聚糖酶活性则呈先下降后上升的趋势。对小麦幼苗3个部位来说，戊聚糖含量平均值大小依次为根〉籽粒〉芽，木聚糖酶活性平均值大小依次为籽粒〉芽〉根。说明≤5mg／L的砷促进籽粒中戊聚糖的积累和木聚糖酶的活性，〉5mg／L的砷则抑制之，〉5mg／L的砷对根和芽中木聚糖酶活性有促进作用。     

水分亏缺对冬小麦主茎叶片保护酶活性的影响

为了解水分胁迫对小麦中后期叶片保护酶活性的影响,通过盆栽试验,以四个不同抗旱性冬小麦品种为材料,研究了水分亏缺处理后,不同生育时期小麦主茎叶片保护酶系统活性的变化.结果表明,中度水分亏缺条件下抽穗期与开花期旗叶保护酶活性高于对照,重度水分亏缺条件下保护酶活性降低;灌浆期超氧化物歧化酶(SOD)活性存在品种间差异,过氧化物酶(POD)活性随着水分亏缺程度的增加而升高,过氧化氢酶(CAT)活性变化则同前两个时期一致.其中,超氧化物歧化酶(SOD)活性在抽穗期最高,过氧化物酶(POD)活性在灌浆期最高,而开花期过氧化氢酶(CAT)活性则明显低于其它时期.由此表明在不同生育时期保护酶系统活性的变化在水分亏缺条件下有明显差异.     

小麦籽粒发育过程中PPO活性的变化

为探索小麦籽粒发育过程中多酚氧化酶(PPO)活性的变化规律,以6个小麦品种为材料,研究了小麦籽粒从开始灌浆到成熟过程中PPO活性和同工酶的变化.结果表明,籽粒不同发育时期PPO活性差异显著,基因型与发育时期互作PPO活性差异不显著,不同品种的不同发育时期PPO活性变异水平不同.小麦籽粒从开始灌浆到成熟PPO的活性变化趋势是先降低然后又升高,但品种间变化幅度不同.同工酶谱中一直存在具有活性的高分子量PPO.中分子量和低分子量PPO是动态变化的,中分子量酶蛋白发育前期逐渐增加,发育后期又逐渐减少,成熟后全部消失;低分子量酶蛋白开始含量较高,随着籽粒的发育逐渐减少,成熟后也全部消失.     

硬质小麦籽粒阿拉伯木聚糖含量的遗传变异研究

为了更好地理解环境和基因型对小麦阿拉伯木聚糖含量的影响,为小麦品质改良提供科学依据,采用比色法测定了美国西部51个硬质小麦品种的阿拉伯木聚糖组分含量,这些小麦品种包括冬小麦和春小麦,分别被种植在3个不同的地点.结果表明,参试冬小麦品种水溶性和总阿拉伯木聚糖含量的变异范围分别为0.39%～0.81%和3.09%～4.04%,春小麦品种这两种木聚糖含量范围分别为0.48%～0.92%和3.94%～4.70%.小麦籽粒阿拉伯木聚糖含量的变异同时受品种、环境及其互作效应的显著影响,环境效应太于品种效应.小麦品种间阿拉伯木聚糖含量的变异主要表现在水溶性组分上.就不同组分而言,基因型对水溶性阿拉伯木聚糖组分的影响相对较大,环境则分别对冬小麦水不溶性、春小麦水溶性阿拉伯木聚糖组分有较大的影响.品种间和环境间阿拉伯木聚糖含量的变异,冬小麦大于春小麦;水溶性阿拉伯木聚糖含量的遗传型方差春小麦大于冬小麦.冬、春小麦的水溶性阿拉伯木聚糖含量的广义遗传力均大于95%,通过遗传育种的方法改良小麦阿拉伯木聚糖含量是可行的.冬小麦与春小麦阿拉伯木聚糖含量的平均值之间无明显差异.     

追氮时期对强筋小麦产量、品质及其相关生理指标的影响

为研究追氮时期对强筋小麦产量、品质及相关生理指标的影响,以强筋小麦济麦20为材料在大田进行不同追氮时期的试验.结果表明,在总施纯氮量270 kg/ha、基追比为5:5的条件下,不同时期追施氮肥对小麦籽粒蛋白质含量、籽粒产量以及旗叶的生理指标有一定的调节作用.后期追施氮肥有利于抑制旗叶叶绿素的降解,提高旗叶硝酸还原酶的活性,延长旗叶的功能期,且以开花期追氮最为显著.旗叶展开21～28d时,叶片的叶绿素含量和硝酸还原酶活性分别与粒重和籽粒蛋白含量具有显著的相关性.籽粒总蛋白质含量随着追氮时期的后移而增加,并于开花期达到最大值.籽粒蛋白组分的含量有随追氮时期的后移而增加的趋势,最大值集中出现在春5叶～开花这一时期.开花期追施氮肥有利于籽粒产量和籽粒蛋白质产量的协同提高.为实现高产和优质的统一,强筋小麦在开花期追施氮肥较为合适.     

不同专用小麦氮素同化及根际土壤氮素转化的特点

为了解不同专用小麦氮素同化及根际土壤氮素转化的特点,利用盆栽试验比较分析了强筋型小麦豫麦34、中筋型小麦豫麦49和弱筋型小麦豫麦50叶片谷氨酰胺合成酶（GS）活性、游离氨基酸和可溶性蛋白含量及其根际土壤微生物和土壤酶活性的差异。结果表明,随生育进程,功能叶GS活性先升后降,豫麦34于开花期达到最大,豫麦49和豫麦50则在花后14 d达到高峰;叶片游离氨基酸含量呈先降后升再降的趋势,在花后14 d有一小高峰,除拔节期外,各时期均表现为豫麦34>豫麦49>豫麦50;除拔节期外,各时期叶片可溶蛋白含量均表现为豫麦34>豫麦50>豫麦49。根际土壤反硝化细菌活性在开花期较低,在其他时期均表现为豫麦34>豫麦49>豫麦50。硝化作用在拔节期和花后28 d品种间差异显著;豫麦34和豫麦49的亚硝化作用在开花期有小幅上升,豫麦50则在开花期达到最低值;土壤蛋白酶及脲酶活性在生育后期较大;不同专用小麦根际土壤铵态氮和硝态氮含量仅在拔节期差异显著。     

外源木聚糖酶基因atx在水稻中的表达

 为通过在转基因植株中表达木聚糖酶来提高木聚糖酶的生产效率,将具有较高热稳定性和催化活性的杂合木聚糖酶基因atx连接到双元表达载体pCAMBIA1301上,成功构建了木聚糖酶植物表达载体atx Ru3ep 1301。然后以水稻成熟胚的愈伤组织作为转化受体,采用农杆菌介导法将木聚糖酶基因导入水稻(中花11)中。经过潮霉素抗性检测和PCR鉴定,证实目的基因已经整合到转基因水稻基因组中。RT PCR分析结果显示,外源木聚糖酶基因能够在CaMV 35S启动子的引导下在转基因水稻中正常转录。转基因水稻能够正常生长和繁殖。木聚糖酶活性分析表明,转基因植株最高木聚糖酶活性约为4.37 U/g（鲜叶片）。因此,利用转基因水稻生产木聚糖酶将会是一种经济、有效的方法。     

春性和半冬性小麦花后旗叶和籽粒氮代谢关键酶活性的差异

为探明不同生态类型小麦氮效率（NUE）差异的生理特征,选用不同半冬性小麦品种(2012-2013年6个,2013-2014年3个)和春性小麦品种（2012-2013年9个,2013-2014年3个)为材料,研究了春性和半冬性小麦花后旗叶和籽粒氮代谢关键酶活性的差异,分析了酶活性与氮效率的相关性。结果表明,在施氮量相同条件下,半冬性小麦灌浆期旗叶及籽粒的平均硝酸还原酶（NR）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酰胺合成酶（GS）的活性均高于春性小麦;籽粒谷丙转氨酶（GPT）活性在灌浆中前期高于春性小麦。在半冬性小麦品种中,旗叶和籽粒GS活性与氮素生理效率（NPE）呈显著或极显著正相关,与氮肥农学效率（NAE）、氮收获指数（NHI）相关性也较高;春性品种中,旗叶和籽粒GS活性与NPE、NHI呈显著或极显著相关,籽粒GS活性与NAE显著相关,说明叶片和籽粒中GS活性可以作为两种类型小麦筛选NPE、NAE、NHI等性状的共性选择指标。半冬性小麦品种NR活性与氮肥吸收效率（NUEa）、氮肥表观利用率（NUR）显著相关;春性品种NR活性与氮肥农学效率（NAE）、氮肥生产效率（NGPE）显著或极显著相关,春性小麦品种籽粒GPT活性与NAE、NPEG活性呈极显著正相关,说明不同生态小麦品种氮效率还可通过其他不同的生理指标进行评价。     

不同施氮水平下GS抑制剂对小麦灌浆期碳氮代谢的影响

为了解小麦叶片和籽粒内碳代谢和氮代谢之间的关联性,采用盆栽试验,研究了谷氨酰胺合成酶(GS)抑制剂(Glufosinate)对不同施氮水平下两个小麦基因型灌浆期氮、碳同化特性的影响及其相互关系.结果表明,叶片GS被抑制后,高蛋白类型品种豫麦47籽粒内氮含量显著升高、叶片内可溶性糖含量上升;而低蛋白类型豫麦50则表现出相反的趋势.穗GS被抑制后,高蛋白类型品种豫麦47叶片和籽粒内氮含量均显著下降、叶片和籽粒内的可溶性糖含量也显著下降;而低蛋白类型豫麦50则表现叶片和籽粒内氮含量均显著下降,但可溶性糖含量显著上升.说明高蛋白品种豫麦47籽粒和叶片内氮、碳同化相对独立,而低蛋白品种豫麦50籽粒和叶片内氮、碳同化过程关联紧密.这一结果还说明高蛋白品种籽粒花后氮同化可以直接利用从根部或茎秆而来的氮素,而低蛋白品种则必须经过叶片.因此,在小麦生产上,不同类型品种必须采取不同的氮肥运筹方案,对于低蛋白类型品种,氮肥可适当前移,而对于高蛋白类型品种,则宜采用前促后补的策略.     

转反义Trxs基因小麦灌浆期内源Trxh基因表达及淀粉酶活性的研究

为了进一步揭示反义Trxs基因在抗穗发芽小麦中的作用机理,以转反义Trxs基因的T4代转基因株系(以豫麦70为受体)为材料,运用RT-PCR检测和酶活性测定方法,对其灌浆过程中硫氧还蛋白h(Trxh)基因在不同水平上的表达方式以及α-淀粉酶活性进行了检测.结果表明,转基因小麦籽粒中内源Trxh基因mRNA转录量、Trxh硫氧还蛋白h活性和α-淀粉酶活性均显著低于未转基因的,平均分别比未转基因籽粒下降了21.1%,23.2%和12.6%.其中,花后25～30 d抑制作用最大.回归分析表明,Trxh基因表达量与Trxh活性、α-淀粉酶活性均呈极显著或显著正相关.说明反义Trxs基因的导入干扰或部分抑制了小麦内源同源基因的表达,致使Trxh表达量减少,Trxh活性降低,从而导致了α-淀粉酶活性的降低.     

A Wheat Xylanase Inhibitor Protein (XIP-I) Accumulates in the Grain and has Homologues in Other Cereals

We have measured xylanase inhibitor activity against an Aspergillus niger xylanase in different parts of the wheat plant at different stages of development and used immunodetection to determine the spatial and temporal distribution of xylanase inhibitor protein I (XIP-I) in Triticum aestivum var. Soisson. Although xylanase inhibitor activity was detected in all parts of the wheat plant throughout development, XIP-I was located predominantly in the grain tissue, where it appears at a late stage in grain development and persists after germination, indicating that the different xylanase inhibitor proteins are under different regulatory controls. (1,4)-β-Xylanase activity was detected in wheat grains during development and post-germination. Pure XIP-I and a crude sample containing TAXI inhibitors but not XIP-I did not have the ability to inhibit this endogenous (1,4)-β-xylanase activity. Protein extracts from the seeds of various monocots were also tested for the presence of XIP-I, where it was found to be present in the grains of several wheat varieties, rye and barley, but was not detected in rice, sorghum or maize.     

剪叶对不同穗型小麦品种光合速率及单茎产量的影响

为了探讨高产条件下不同穗型小麦品种叶片对产量的贡献,选用两种穗型小麦品种为试验材料,研究了抽穗期剪叶对剩余叶片光合速率、茎秆干重及籽粒结实与粒重的影响.结果表明,剪叶可提高剩余叶片光合速率,以多穗型品种豫麦49剩余叶片净光合速率增幅较大,但不足以弥补剪叶造成的损失,表现为结实粒数减少、粒重降低;随被剪叶片数的增加和叶位的升高,结实粒数和粒重降低更多.剪叶后大穗型品种宿2001茎秆干重明显减轻.抽穗期剪叶对多穗型品种豫麦49籽粒产量的影响大于大穗型品种宿2001.     

不同冬小麦品种根际土壤氮素转化微生物及酶活性分析

为了解小麦氮素吸收效率与土壤微生物及酶活性的关系,给小麦品种选育和合理施氮提供参考,通过大田试验,比较分析了氮素吸收效率不同的四个冬小麦品种(豫麦49-198、矮早8、偃展4110和衡观35)根际土壤氮素转化微生物及酶活性的动态变化。结果表明,氮吸收效率在偃展4110与衡观35间、豫麦49-198与矮早8间均无显著差异,但前两个品种显著低于后两个品种。不同氮吸收效率冬小麦品种根际土壤微生物活性及酶活性不同。随生育时期的推进,四个品种的硝化细菌活性均呈先降后升再降的趋势,其中氮吸收效率低的品种(偃展4110和衡观35)的硝化细菌活性在拔节期至花后15d大于高氮吸收效率品种(豫麦49-198和矮早8);氨化细菌活性在拔节期至花后15d无显著变化,至成熟期活性迅速升高,品种间无显著性差异;反硝化细菌活性在整个测定时期均表现为低氮吸收效率品种大于高氮吸收效率品种;各品种脲酶活性均在拔节期最高,且此时高氮吸收效率品种大于低氮吸收效率品种;蛋白酶活性均在花后15d最高,拔节至开花期低氮吸收效率品种蛋白酶活性小于高氮吸收效率品种。     

不同品质类型冬小麦氮素积累及分布与运转特点

选用3个冬小麦品种,测定了不同生育时期各器官氮素含量,着重研究不同品质类型(强筋、弱筋和中筋)冬小麦各生育时期氮素的积累、分布与运转特点。结果表明,不同品质类型冬小麦在生育前、中期植株体内的氮素含量无显著差异,小麦抽穗至开花以后,随着生殖器官的不断发育,各营养器官向籽粒中运转氮素增加,尤其在灌浆中期之后,强筋小麦的旗叶、倒二叶氮素下降幅度大,向籽粒运转比例增大,中筋、弱筋小麦的旗叶、倒二叶氮素下降比较平缓,向籽粒运输较小,直至成熟期籽粒中氮素含量形成明显差异,这是不同品质类型小麦遗传特性的表现。     

河南主推小麦品种对低温胁迫的生理响应及耐寒性分析

为探讨不同小麦品种对春季低温胁迫的响应,以郑麦366、郑麦7698、矮抗58等12个河南省主推小麦品种为试验材料,研究了拔节期低温(-6℃)和孕穗期低温(0℃)处理对不同小麦品种叶片生理指标、产量及其构成要素的影响,分析了寒害级别与各生理指标增幅之间的相关性。结果表明,幼穗发育进程慢的强耐寒性小麦品种的叶片中可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性在低温条件下的增幅大于幼穗发育进程快的弱耐寒性品种,丙二醛(MDA)含量的增幅表现出相反的趋势。拔节期和孕穗期低温处理,使供试小麦品种的有效穗数、穗粒数、千粒重以及产量均下降,拔节期低温对有效穗数和千粒重的影响更为严重,孕穗期低温对穗粒数和产量的影响更为严重。拔节期低温引起的小麦叶片可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、SOD活性、CAT活性和MDA含量的增幅与小麦所受寒害级别呈显著或极显著相关;孕穗期低温引起的小麦叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、SOD活性、POD活性、CAT活性和MDA含量的增幅与小麦所受寒害级别呈显著或极显著相关。这些结果说明,不同小麦品种的耐寒性强弱在拔节期和孕穗期的表现并不一致,与寒害水平显著相关的生理指标也有差异,应结合两个时期的综合表现评价小麦品种春季的耐寒性。     

不同阶段夜间增温对小麦生长特性及产量的影响

全球变暖表现出夜间增温幅度大于白天的非对称性增温特性,为明确不同阶段夜间增温对小麦生长发育特征及产量的影响,以扬麦18为试验材料,采用被动式增温装置分别对小麦分蘖期至拔节期(NW_(T-J))、拔节期至孕穗期(NW_(J-B))、孕穗期至开花期(NW_(B-A))三个不同阶段进行夜间增温处理,以不增温为对照(NN),研究不同阶段夜间增温对小麦生长发育特性、旗叶衰老特性及产量的影响。结果表明,不同阶段夜间增温均能提高小麦花后0～15 d旗叶面积和叶绿素含量;显著提高灌浆前期小麦旗叶的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低花后0～15 d小麦旗叶丙二醛(MDA)含量;显著增加成熟期小麦干物质的积累量,提高小麦产量,其中,NW_(J-B)处理下小麦产量增加幅度最大,较NN(对照)提高了8.75%。本试验条件下,拔节期至孕穗期夜间增温提高了花后0～15 d小麦旗叶面积、叶绿素含量和抗氧化酶活性,降低了灌浆前期小麦旗叶膜脂过氧化程度,最终增加了小麦的干物质积累量和产量。     

播量与追氮量对BNS型杂交小麦灌浆期冠层结构及产量的影响

为了明确BNS型杂交小麦的高产形成机理,以3个不同类型的BNS型杂交小麦为材料,采用正交试验设计,研究了不同播量与追氮量下BNS型杂交小麦生育后期的冠层结构及产量性状变化。结果表明,与常规品种相似,BNS型杂交小麦的冠层性状随生育期的推进而呈规律性的变化。花后13 d时,冠层上部叶片叶绿素含量逐渐上升,至花后20 d时达最大值,呈现先升高后降低的趋势;此时中部叶片叶绿素含量最高,而下部叶片急剧衰亡;冠层中上部叶面积指数因品种不同而有一定差异,叶片功能期越长产量越高;不同类型小麦品种冠层透光率亦有所不同。冠层中上部透光率在抽穗期叶面积指数较大时较高,在灌浆中期随叶面积指数的下降而降低,灌浆后期透光率增大。本研究结果表明,不同小麦品种的冠层结构及产量因素受播量与追氮量的影响不同,杂交小麦生育后期受播量与追氮量的影响较大。良种良法配套是实现杂交小麦高产的技术保证。     

不同小麦品种(系)抗倒伏性状多样性分析

为了综合评价不同小麦材料的不同生育时期抗倒性,明确影响小麦倒伏的关键因素,以147份我国育成的主推小麦品种及新育成的小麦品种（系）为研究对象,在开花期、灌浆期和乳熟期测定其10个倒伏性相关性状,并利用主成分分析和聚类分析法对这些小麦材料抗倒性进行综合评价。结果表明,10个抗倒伏相关性状在不同基因型间、气候因素间及生育时期间均存在显著的变异;在不同生育时期,性状间的相关性基本一致,均表现为基部茎节壁厚度、实心度、茎秆强度对小麦的抗倒伏性具有一定的积极作用,株高、重心高度、基部茎节长度、髓腔直径具有一定的消极作用。主成分分析显示,茎秆强度是影响植株抗倒性的最关键性状。基于三个生育时期主成分的综合因子得分的聚类分析显示,有70份材料的综合抗倒性优良,其中部分新育成小麦材料抗倒性表现优异,可作为小麦强秆抗倒改良育种资源使用。     

不同小麦品种氮素利用效率特征差异的研究

为了给氮高效优质小麦品种的选育和栽培提供理论依据,采用盆栽试验,研究了郑麦0943、郑麦0856和郑麦7698三个中强筋小麦品种的氮素利用效率特征以及茎叶中氮组分、氮代谢酶活性的差异。结果显示,施氮可显著促进小麦氮素的吸收和累积,不同小麦品种氮素利用效率特征存在明显差异。3个小麦品种中,郑麦0943氮素吸收量最大,氮素吸收效率和氮素利用效率均较高,氮素收获指数也显著高于其他两个品种,且籽粒中氮素来源以后期根系氮素的吸收和转移为主,前期地上部营养体的氮素转移能力也明显强于其他两个品种;不施氮条件下,郑麦0943开花期茎叶中具有较高的营养性氮含量和较低的结构性氮和功能性氮含量,且施氮后功能性氮含量增幅最大,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性也最高;不施氮条件下,郑麦7698氮素干物质生产效率和氮素收获指数均最低,郑麦0856氮素干物质生产效率最高,但氮素收获指数低于郑麦0943。综合而言,郑麦0943的氮肥生产效率最高,而郑麦0856的氮素农学利用效率最高,二者的氮素吸收效率和氮素表观回收率均高于郑麦7698。     

施氮时期对地膜春小麦叶片衰老的影响

为探索施氮时期对地膜春小麦衰老的影响,以春小麦陇春20号为材料,采用管栽模拟试验的方法,研究了不同施氮时期地膜春小麦叶片的叶绿素、蛋白质、丙二醛(MDA)含量和细胞质膜相对透性.结果表明,在分蘖期、拔节期、孕穗期追施氮肥较对照(不追施处理)叶片叶绿素含量分别增加125%、70.83%和52.08%;叶片蛋白质含量在施氮后15～20 d迅速上升,拔节期和孕穗期施肥较明显,比对照分别增加8.06%和10.84%;而叶片MDA含量和电导率在拔节期和孕穗期均呈下降趋势,较对照叶片MDA含量分别降低16.26%和15.02%,电导率分别降低5.65和3.62个百分点.由此可见,中后期施氮能延缓地膜春小麦叶片衰老,延长叶片功能期.