小麦1BL/1RS易位抗旱性的生理机制研究

中国北方季节性干旱成为严重制约农业生产的因素，今年发生的近60年来特大旱灾，严重影响了冬小麦生产及国家粮食安全，随着北方水资源短缺的日益加剧，挖掘和利用作物本身遗传潜力使作物免于阶段干旱威胁，是最经济有效的措施。黑麦染色体lR的短臂(1RS)通过种间特定染色体易位和替换导入,可增强普通小麦抗逆、节水和产量性状。但有关1RS对小麦性状影响的结论不一致，其主要原因是遗传背景不相同，同时1BL/1RS易位在干旱胁迫下干物质积累和分配以及根系吸水、冠层特征等与抗旱性相关的生理机制研究还未见报道。因此，本申请应用小麦-黑麦回交后代材料，筛选鉴定1BL/1RS易位近等基因系，研究不同水分条件下，1BL/1RS易位花前花后物质积累和分配的规律及生理响应机制，开展1BL/1RS易位抗旱生理机制的应用基础研究，为了解1RS导入对小麦抗旱性的贡献效应、1BL/1RS品种的应用及抗旱育种提供理论依据。

黑麦(Secale cereale L．)是小麦重要的三级基因源，其中蕴藏着许多优异基因和丰富的遗传变异，是改良普通小麦的重要外源种质材料。研究表明，黑麦1RS染色体片段导入小麦可增强小麦抗旱性，提高干旱条件下普通小麦的产量性状。本项研究应用小麦品种小偃6号和黑麦品种German White杂交、回交获得的后代材料，利用SSR分子标记技术，鉴定筛选9个1BL/1RS近等基因系。其中5个为1BL/1RS易位系，4个为非1BL/1RS易位系。利用获得的近等基因系，开展在模拟干旱胁迫水分胁迫条件下，1BL/1RS易位系与抗旱相关酶SOD、POD、GS、MAD、CAT等生理生化方面研究。同时，在大田干旱胁迫下，1BL/1RS易位系在光合速率、蒸腾速率、离体叶片失水速率、气孔导度、胞间CO2浓度和产量相关性状的变化机制和规律。研究表明，1B/1R易位系SOD、POD、GS等酶活性在干旱胁迫下，明显高于非1BL/1RS 易位系，另外，在光合速率方面也有较强的能力，而在蒸腾速率、气孔导度、离体叶片失水速率等方面明显低于非1BL/1RS 易位系。产量性状研究表明，1BL/1RS 易位系在干旱胁迫下，在拔节期、开花期、灌浆期，干物质积累量明显高于非1BL/1RS 易位系，并且在灌浆期干物质在穗中分配量也明显高于非1BL/1RS 易位系，从而形成具有较高的小穗数和穗粒数以及较大的穗长和产量较高。说明1BL/1RS 易位系不仅具有较强的抗旱性能力，而且具有优良的农艺性状和较高的产量性状。