小麥抗旱性的研究進展畢業(yè)論文-閱讀頁
2024-08-02 13:37本頁面
【正文】 品種小麥的7個與抗旱相關(guān)的生理指標進行研究發(fā)現(xiàn)，通過對各生育期7個指標與抗旱性的相關(guān)分析，得到結(jié)果，起身和拔節(jié)期葉片滲透調(diào)節(jié)能力、起身期脯氨酸含量的差值這3個指標對抗旱指數(shù)都為顯著或極顯著正相關(guān)。這在一定程度上對研究小麥抗旱能力，提高小麥的產(chǎn)量有著非常重要的作用，可以緩解世界糧食緊缺的問題。 光合及呼吸強度與抗旱性的關(guān)系 在研究小麥抗旱性方面，光合及呼吸強度也作為一種可靠的抗旱生理生化指標，光合作用的強度直接影響著作物的最終產(chǎn)量。大量研究表明[15]，干旱脅迫下小麥的光合強度迅速下降，氣孔因素的限制是抑制光合強度的重要原因。一般我們認為氣孔限制和非氣孔限制兩個方面為水分脅迫對光合作用的影響。二者對光合作用的影響不僅因植物種類、水分脅迫強度、時間和方式而不同，而且亦因脅迫時期不同有較大差異[16]。而非氣孔因素又可以具體的分為干旱對光能吸收轉(zhuǎn)換、水光解和電子傳遞影響，干旱對葉綠體中NADPH和ATP含量的影響和干旱對RuBP含量和Rubisco活性的影響等三方面。因此，在飽和光強度下小麥葉片遭受干旱脅迫時其葉片中的電子傳遞總是超過凈CO2同化所需。在嚴重干旱脅迫的環(huán)境下影響光合碳同化的進行的主要原因是NADPH的含量減少，ATP不能源源不斷的得到有效的供應從而造成碳同化能量的不足，使得光合碳同化速率下降抑制光合磷酸化影響植物的正常生長。在植物生長過程中，一個光合碳同化的關(guān)鍵因素是葉綠體合成RuBP(1,5二磷酸核酮糖)的能力，植物的光合速率的降低在某種程度上是受到RuBP含量的制約，隨著光合速率的下降從而影響植物在干旱環(huán)境下的抗旱能力。在輕度和中度干旱下，Rubisco活性和RuBP含量基本保持穩(wěn)定，只有在嚴重干旱時，二者才會同時降低，并對光合作用產(chǎn)生抑制作用[19]。 隨著植物體內(nèi)含水量的降低，體內(nèi)的合成代謝減弱，分解代謝增強。但是隨著水分缺乏程度的加劇，呼吸作用逐漸下降至正常水平以下[19]。王金玲等人的研究表明[20]，水分脅迫初期由于組織失水，使體內(nèi)可溶性物質(zhì)和呼吸基質(zhì)增加，使呼吸作用略有增強。 脯氨酸與抗旱性的關(guān)系 脯氨酸是植物體內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。在小麥抗旱性的研究過程中，脯氨酸的積累變化作為衡量植物抗旱能力的重要指標。李云等人[14]的研究表明，在水分脅迫條件下，干旱指數(shù)受脯氨酸的影響程度較大。在滲透調(diào)節(jié)過程中,在植物受到干旱脅迫下，谷氨酸途徑則是合成脯氨酸的重要途徑。滲透脅迫誘導P5CS基因高水平表達，導致脯氨酸的積累。脯氨酸不僅調(diào)節(jié)細胞質(zhì)的滲透勢，同時對酶、蛋白質(zhì)和生物膜起保護作用，防止受到水分脅迫環(huán)境的影響，而使得小麥的生長受到限制，造成作物收成的的減產(chǎn)[18]。 甜菜堿與抗旱性的關(guān)系 在小麥的生長過程中，甜菜堿的積累與小麥的抗旱性有著密切的關(guān)系。甜菜堿不僅是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物受到逆境脅迫時在細胞內(nèi)積累降低滲透勢，而且在植物生長過程中它還能保護和維持生物大分子的結(jié)構(gòu)和完整性，維持其正常的生理功能。有研究表明[22]，甜菜堿含量在正常或水分脅迫條件下都有顯著的品種間差異，在水分脅迫條件下，細胞內(nèi)積累了大量的甜菜堿，其積累水平與植物的抗旱能力成正比，即一個植物不同品種積累的甜菜堿的量越大，此植物品種的的抗旱能力越強。在水分脅迫的環(huán)境下，對小麥噴灑外源甜菜堿，可以使小麥體內(nèi)積累更多的甜菜堿，增強小麥力的滲透能，提高小麥的抗旱能力。景蕊蓮等人[25]通過用不同濃度的甜菜堿溶液對6種不同基因型的小麥進行浸種和復水處理之后，以幼苗反復干旱存活率高低作為幼苗抗旱性強弱的指標。但是，不同基因型的小麥對外源甜菜堿作用的敏感性有差異，因此對甜菜堿的積累有一定的影響，其生理機制有待進一步探討，在抗旱性方面值得深入研究。干旱誘導這些基因表達的一般過程是：植物感受干旱信號，即由細胞膜到細胞核內(nèi)的信息傳遞，調(diào)控相關(guān)基因的表達，是植物適應干旱的環(huán)境條件。因而引起有的基因表達增強，有的基因表達減弱，還有的基因從不表達狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸磉_狀態(tài)，這些基因通常稱為滲透脅迫響應基因[19]。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)滲透脅迫響應基因的表達與兩條信號轉(zhuǎn)導途徑有關(guān)，依賴ABA的信號傳導途徑和非依賴ABA的信號傳導途徑。作物抗旱相關(guān)的基因按其功能可分為兩大類:第一大類是麥類作物抗旱相關(guān)的功能基因；另一大類是麥類作物抗旱相關(guān)調(diào)控基因。楊凱等人[27]的研究表明利用中國春Hope染色體異代換系，將小麥控制苗期葉片ABA含量的基因定位在5A染色體上，將控制脯氨酸、游離糖、葉片水勢的位點定位在5A和5D染色體上。張瑞越等人[29]克隆了一個新的小麥與水分脅迫相關(guān)的基因，推測W89的SAM結(jié)合基序可能與其它蛋白或轉(zhuǎn)錄因子相互作用調(diào)控植物脅迫基因的表達。隨著基因組學方法的不斷成熟和運用，人們對小麥的抗旱分子生物學研究也會不斷深入和拓展，為小麥的抗旱基因工程方面提供嫻熟的分子方面的基礎和手段。形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化的變化是緊密聯(lián)系在一起的。小麥品種在生長過程中有的表現(xiàn)為避旱性，有的表現(xiàn)為耐旱性，有的品種可能還會表現(xiàn)出避旱與耐旱的綜合型，這些品種不同的小麥的避旱性與耐旱性是受很多因素的調(diào)節(jié)控制和影響。在小麥抗旱性的研究過程中，應結(jié)合形態(tài)結(jié)構(gòu)，生理生化，分子方向等眾多方面的各種影響因素對小麥的抗旱性做全面的研究。 目前很多研究人員在小麥抗旱方面做了大量的研究工作，但由于小麥的基因組復雜，干旱脅迫后小麥會產(chǎn)生一系列復雜的物質(zhì)及信號的變化，對干旱反應的一些分子機制了解還不深入?？梢灶A見的是，隨著生物技術(shù)的廣泛應用，從分子水平上闡明作物抗旱性的物質(zhì)基礎及其生理生化功能，從而通過基因工程手段進行抗旱基因重組以創(chuàng)造抗旱新類型，應當是我們追求的一個重要目標，對小麥抗旱性，提高小麥的畝產(chǎn)量，解決世界的糧食問題有很重要的幫助，也是當前研究的一個熱點
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