干旱胁迫条件下外源褪黑素提高小麦穗花发育和穗粒数的机理

摘要：

[目的]探究外源褪黑素(melatonin,MT)对水分胁迫下小麦穗花发育及抗氧化能力的调控效应,为采用化控方法有效缓解干旱胁迫对小麦的危害提供技术支撑.[方法]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 3 种土壤含水量处理:田间持水量的 70%～80%(W1)、60%～70%(W2)、50%～60%(W3).在小麦小花退化高峰期前进行叶面喷施 100 μmol/L外源MT处理,并以清水为对照(CK),自叶面喷施MT3 天起至开花期,每 3 天取 1 次样,在EMZ-TR解剖镜下观察小麦主茎幼穗分化进程,记录分化小花数、可孕小花数及小花分化各阶段特征.然后将小麦植株分为茎(茎+叶鞘)、叶、穗三部分,调查干重、含水量、顶展叶片过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,以及抗氧化相关酶(SOD、POD)活性.[结果]与W1 处理相比,W2 和W3 处理下两品种小麦小花总分化小花数、退化结点小花数、可孕小花数和穗粒数均降低,同时小麦植株含水量下降,顶展叶片H2O2 和MDA含量升高.喷施外源MT可以改善两品种小麦小花发育质量,减少小花退化,增加退化结点小花数、可孕小花数,提高结实穗粒数,对品种周麦 22 的促进效应高于豫麦 49-198.外源MT有效降低了小麦顶展叶片H2O2 和MDA含量,其中豫麦 49-198 和周麦 22 的H2O2 降幅分别为 6.83%～15.16%、7.60%～17.06%,MDA降幅分别为 5.80%～15.31%、6.94%～16.83%;有效提高了两品种顶展叶片SOD和CAT抗氧化酶活性,豫麦 49-198 和周麦 22 的SOD活性提升幅度分别为 4.25%～13.39%和5.62%～14.49%,CAT活性提升幅度分别为 4.86%～15.68%和 5.42%～16.50%,对品种周麦 22 的调控效应高于豫麦 49-198.喷施外源MT有效提高了两品种小麦抗氧化能力和抗旱性,进而促进干物质生产和提高穗器官干物质积累量,在喷施处理后第 15 天时,豫麦 49-198 和周麦 22 喷施MT处理的穗器官干物质积累量相比于喷施清水处理分别平均提高 6.66%～11.72%和 8.06%～12.52%,为小花的生长发育提供了营养物质保障.[结论]在小麦小花退化高峰前喷施外源MT可以有效改善植株水分状况,提高干旱胁迫下小麦叶片的抗氧化能力和叶片质膜的稳定性,近而提升小麦物质生产能力,为小花发育和结实提供充足的营养保障,提高可孕小花数和结实穗粒数.

关键词：水分胁迫、褪黑素、穗花发育、抗氧化特性、干物质积累

所属期刊栏目：30

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划;现代农业产业技术体系

在线出版日期：2024-10-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1477-1489