中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (23): 4644-4657.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.23.006
张荣1(), 刘淋茹1, 付凯霞1, 武紫君1, 宋一凡1, 王璐媛1, 侯阁阁1,2, 贺利1, 冯伟1, 段剑钊1(
), 王永华1(
), 郭天财1
收稿日期:
2024-04-09
接受日期:
2024-08-21
出版日期:
2024-12-01
发布日期:
2024-12-07
通信作者:
联系方式:
张荣,E-mail:zr18637097329@163.com。
基金资助:
ZHANG Rong1(), LIU LinRu1, FU KaiXia1, WU ZiJun1, SONG YiFan1, WANG LuYuan1, HOU GeGe1,2, HE Li1, FENG Wei1, DUAN JianZhao1(
), WANG YongHua1(
), GUO TianCai1
Received:
2024-04-09
Accepted:
2024-08-21
Published:
2024-12-01
Online:
2024-12-07
摘要:
【目的】 明确外源褪黑素对干旱胁迫下冬小麦小花发育及碳营养代谢的调控效应。【方法】 于2021—2023年以多穗型品种豫麦49-198和大穗型品种周麦22为试验材料,设置干旱胁迫(D)和正常水分(W)2种水分条件,在小麦小花退化高峰前(拔节后20 d左右)进行叶面喷施100 μmol·L-1褪黑素(MT)和清水对照(CK)处理,重点研究干旱胁迫下外源MT对冬小麦小花发育数量及形态特征、顶展叶片SPAD值、净光合速率、蔗糖含量及其代谢酶活性和产量构成因子的影响。【结果】 干旱胁迫导致小麦小花退化和败育增加,而喷施外源MT可有效减少两品种小花退化和败育,增加可孕小花数,但不能完全抵消干旱胁迫带来的负效应;外源MT对两品种正常水分处理也表现出正向调控效应。喷施外源MT可有效提高两品种干旱胁迫和正常水分处理下顶展叶SPAD值、净光合速率、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性及穗部蔗糖含量,且干旱处理的增幅高于正常水分处理;喷施外源MT降低了干旱胁迫下两品种茎和叶器官的蔗糖含量,但正常水分处理下则相反。喷施外源MT显著提高了两品种在D和W两水分条件下的穗粒数,相比于不喷施MT处理,豫麦49-198喷施处理的穗粒数增幅分别为19.12%(D)和6.65%(W);周麦22喷施处理的增幅分别为21.57%(D)和8.73%(W);喷施MT对两品种同一水分处理下各自的穗数和千粒重表现出一定调控效应,但未达显著水平。两品种相比,外源MT对大穗型品种周麦22的调控效应整体上高于多穗型品种豫麦49-198。【结论】 于小花退化高峰前喷施外源MT可有效提高小麦顶展叶SPAD值、净光合速率及碳代谢相关酶活性,促进光合产物合成、茎和叶营养器官蔗糖向穗器官分配转运,为小花发育提供了充足的营养保障以增加可孕小花数,进而提高穗粒数,且对大穗型品种周麦22的调控效应更明显。研究结果为通过施用外源褪黑素实现干旱胁迫下促粒稳产减灾提供了理论依据和技术支撑。
张荣, 刘淋茹, 付凯霞, 武紫君, 宋一凡, 王璐媛, 侯阁阁, 贺利, 冯伟, 段剑钊, 王永华, 郭天财. 干旱胁迫下外源褪黑素对冬小麦小花发育及碳营养代谢的调控[J]. 中国农业科学, 2024, 57(23): 4644-4657.
ZHANG Rong, LIU LinRu, FU KaiXia, WU ZiJun, SONG YiFan, WANG LuYuan, HOU GeGe, HE Li, FENG Wei, DUAN JianZhao, WANG YongHua, GUO TianCai. Regulatory of Exogenous Melatonin on Floret Development and Carbon Nutrient Metabolism in Winter Wheat Under Drought Stress[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(23): 4644-4657.
图1
喷施外源褪黑素对两穗型冬小麦小花发育动态的影响 DCK:干旱处理下喷施清水对照处理 Spraying water control treatment under drought stress treatment;DMT:干旱处理下喷施褪黑素处理 Spraying melatonin treatment under drought stress treatment;WCK:正常水分下喷施清水对照处理 Spraying water control treatment under normal moisture treatment;WMT:正常水分下喷施褪黑素处理 Spraying melatonin treatment under normal moisture treatment。下同 The same as below"
图7
可孕小花数与碳营养代谢相关指标的相关性 不同颜色表示相关性的强弱,越接近红色(正)或蓝色(负)说明相关性越高,圆形直径越大说明相关性系数越大,×表示未达显著水平(N=24, P>0.05) Different colors indicate the intensity of the significant, and the closer to the red (plus) or blue (minus), the higher for the significance; the larger the circular diameter, the higher the correlation coefficient, and × means not reach significant level (N=24, P>0.05)。W:正常水分 Normal moisture treatment;D:干旱处理 Drought stress treatment;LSC:叶部蔗糖含量 Leaf sucrose content;SSC:茎部蔗糖含量 Stem sucrose content;ESC:穗部蔗糖含量 Spike sucrose content;SPS:顶展叶蔗糖磷酸合成酶活性 SPS activity of top spread leaves;SS:顶展叶蔗糖合成酶活性 SS activity of top spread leaves"
表1
喷施外源褪黑素对两穗型冬小麦产量构成因子的影响"
年份 Year | 品种 Cultivar | 处理 Treatment | 每盆穗数 Spike number per pot | 穗粒数 Grain number per spike | 千粒重 1000-grain weight (g) |
---|---|---|---|---|---|
2021—2022 | 豫麦49-198 Yumai 49-198 | WCK | 63.00a | 35.50b | 46.55c |
WMT | 62.75a | 38.24a | 47.27bc | ||
DCK | 40.50b | 23.38d | 48.13ab | ||
DMT | 41.00b | 28.04c | 49.01a | ||
周麦22 Zhoumai 22 | WCK | 47.50a | 38.61b | 48.61b | |
WMT | 47.00a | 42.33a | 49.24b | ||
DCK | 34.75b | 24.13d | 50.93a | ||
DMT | 35.75b | 29.61c | 51.70a | ||
2022—2023 | 豫麦49-198 Yumai 49-198 | WCK | 47.02a | 36.00b | 45.12b |
WMT | 48.35a | 38.01a | 45.94b | ||
DCK | 35.05b | 24.00d | 48.65a | ||
DMT | 36.25b | 28.40c | 49.38a | ||
周麦22 Zhoumai 22 | WCK | 39.80a | 39.46b | 47.00b | |
WMT | 40.85a | 42.55a | 47.84b | ||
DCK | 27.22b | 25.90d | 50.12a | ||
DMT | 28.28b | 31.10c | 50.80a |
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