植物生态学报 ›› 2005, Vol. 29 ›› Issue (3): 461-466.DOI: 10.17521/cjpe.2005.0061
收稿日期:
2004-02-13
接受日期:
2004-11-19
出版日期:
2005-02-13
发布日期:
2005-05-30
通讯作者:
于振文
作者简介:
*E mail: zhenwenyu@sdau.edu.Cn基金资助:
LI Yong-Geng1,2, YU Zhen-Wen2,*(), ZHANG Xiu-Jie1, GAO Lei-Ming1
Received:
2004-02-13
Accepted:
2004-11-19
Online:
2005-02-13
Published:
2005-05-30
Contact:
YU Zhen-Wen
摘要:
利用人工环境控制室对盆栽冬小麦 (品种 :‘济南 17’和‘鲁麦 2 1’) (Triticumaestivumcv.‘Ji′nan17’and‘Lumai2 1’) 分别在子粒灌浆前期、中期和后期进行了 2 5℃ / 35℃ (夜 /昼 ) 的高温胁迫处理, 以生长在 2 0℃ / 30℃ (夜 /昼 ) 环境中的小麦为对照, 研究了灌浆期不同阶段高温胁迫对小麦产量和品质的影响。结果发现 :1) 子粒蛋白质积累速率在高温处理期间显著提高 (p<0.0 5 ), 但高值持续期缩短, 并最终造成植株氮素积累量减少, 氮素收获指数降低 (p <0.0 5 ) 。 2 ) 小麦蛋白质的组成和品质对不同灌浆阶段的响应存在显著差异, 前期高温胁迫导致麦谷蛋白 /醇溶蛋白的比值以及麦谷蛋白大聚合体 (GMP) 含量增加, 标志蛋白质和淀粉品质的湿面筋含量升高、沉降值增加、膨胀势和高峰粘度等指标也显著提高 ;灌浆中期高温却导致上述指标降低 ;灌浆后期高温在造成粒重减小、产量降低和淀粉品质下降的同时, 却有利于蛋白质含量的提高。 3) 小麦淀粉积累的形成与蛋白质品质的形成是两个既相互联系又相互独立的过程, 高温条件下子粒蛋白质含量的升高是淀粉积累量减少造成的。
李永庚, 于振文, 张秀杰, 高雷明. 小麦产量与品质对灌浆不同阶段高温胁迫的响应. 植物生态学报, 2005, 29(3): 461-466. DOI: 10.17521/cjpe.2005.0061
LI Yong-Geng, YU Zhen-Wen, ZHANG Xiu-Jie, GAO Lei-Ming. RESPONSE OF YIELD AND QUALITY OF WHEAT TO HEAT STRESS AT DIFFERENT GRAIN FILLING STAGES. Chinese Journal of Plant Ecology, 2005, 29(3): 461-466. DOI: 10.17521/cjpe.2005.0061
代号 Codes | 处理名称 Treatment names | 夜/昼温度 Night/Day temperature (℃) | ||
---|---|---|---|---|
开花后1~10天 1-10DAA | 开花后11~20天 11-20DAA | 开花后21~30天 21-30DAA | ||
T0 | 对照 Control | 20/30 | 20/30 | 20/30 |
T1 | 前期高温胁迫 Early heat stress | 25/35 | 20/30 | 20/30 |
T2 | 中期高温胁迫 Middle heat stress | 20/30 | 25/35 | 20/30 |
T3 | 后期高温斜胁迫 Later heat stress | 20/30 | 20/30 | 25/35 |
表1 小麦灌浆期不同阶段各个处理的温度条件
Table 1 Temperature condition of each treatment at different grain filling stage
代号 Codes | 处理名称 Treatment names | 夜/昼温度 Night/Day temperature (℃) | ||
---|---|---|---|---|
开花后1~10天 1-10DAA | 开花后11~20天 11-20DAA | 开花后21~30天 21-30DAA | ||
T0 | 对照 Control | 20/30 | 20/30 | 20/30 |
T1 | 前期高温胁迫 Early heat stress | 25/35 | 20/30 | 20/30 |
T2 | 中期高温胁迫 Middle heat stress | 20/30 | 25/35 | 20/30 |
T3 | 后期高温斜胁迫 Later heat stress | 20/30 | 20/30 | 25/35 |
图1 小麦子粒灌浆前期、中期和后期高温胁迫对 ‘济南17’ (A) 和 ‘鲁麦21’ (B) 子粒蛋白质积累速率 (PAR) 的影响 T0为对照, T1、T2和T3分别代表仅在子粒灌浆前期、中期和后期小麦受到了25℃/35℃ (夜/昼) 的高温胁迫
Fig.1 Protein accumulation rate (PAR) of ‘Ji'nan17’ (A) and ‘Lumai21’ (B) under heat stress T0 represent the control, T1, T2 and T3 represent the wheat suffered 25℃/35℃ (night/day) heat stress during early, middle and late filling stage, respectively
图2 小麦子粒灌浆前期、中期和后期高温胁迫对 ‘济南17’ 和 ‘鲁麦21’ 的植株氮素积累量 (NA) (A) 和氮素收获指数 (NHI) (B) 的影响 T0, T1, T2, T3:同图1
Fig.2 Nitrogen accumulations (NA) (A) and nitrogen harvest index (NHI) (B) of ‘Ji'nan17’ and ‘Lumai21’ under heat stress See Fig.1
图3 小麦子粒灌浆前期、中期和后期高温胁迫对 ‘济南17’ 和 ‘鲁麦21’的醇溶蛋白 (Gli.) 含量 (A) 、麦谷蛋白 (Glu.) 含量 (B) 、 麦谷蛋白与醇溶蛋白含量之比 (Gli./Glu. index) (C) 和粒麦谷 蛋白大聚合体 (GMP) 含量 (D) 的影响 T0, T1, T2, T3:同图1
Fig.3 Gliadin (Gli.) content (A), glutenin (Glu.) content (B), Glu./Gli. Index (C) and Glutenin micropolymer (GMP) content (D) of ‘Ji'nan17’ and ‘Lumai21’ under heat stress See Fig.1
图4 子粒灌浆前期、中期和后期高温胁迫对 ‘济南17’和 ‘鲁麦21’ 的穗粒数 (A) 、粒重 (B) 和每盆产量 (C) 的影响 T0, T1, T2, T3:同图1
Fig.4 Kernel number per spike (A), kernel weight (B) and yield (C) of ‘Ji'nan17’ (A) and ‘Lumai21’ (B) under heat stress See Fig.1
品种 Cultivar | 处理 Treatments | 容重 Test weight (g·L-1) | 淀粉品质指标 Starch quality parameters | 蛋白质品质指标 Protein quality parameters | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
膨胀势 Swelling power (g·g-1) | 高峰粘度 PeakVisc. (RVU) | 蛋白质含量 Protein contents (%) | 湿面筋含量 Wet gluten contents (%) | 沉降值 Sedimentation volume (ml) | ||||||
‘济南17’ ‘Ji'nan 17’ | T0 | 778bA | 6.84bB | 202.00bB | 13.27cB | 41.34cC | 49.6bB | |||
T1 | 783aA | 8.04aA | 209.33aA | 14.26bA | 43.42bB | 56.8aA | ||||
T2 | 769cB | 6.00cC | 196.92cB | 13.30cB | 41.43cC | 47.9cC | ||||
T3 | 768cB | 5.54dD | 195.22cB | 14.39aA | 46.83aA | 46.7dD | ||||
‘鲁麦21’ ‘Lumai 21’ | T0 | 802aA | 8.84bB | 240.25bB | 11.56cB | 32.95bB | 34.9bB | |||
T1 | 803aA | 9.64aA | 246.25aA | 12.66bA | 33.08bB | 39.5aA | ||||
T2 | 789bA | 8.00cC | 235.50cC | 11.58cB | 31.72cC | 33.4cC | ||||
T3 | 788bA | 7.94cC | 229.83dC | 13.01aA | 34.07aA | 33.0cC |
表2 灌浆期不同阶段分别处在不同温度下的 ‘济南17’ 和 ‘鲁麦21’的淀粉和蛋白质品质
Table 2 Starch and quality traits of ‘Ji'nan17’ and ‘Lumai21’ under different grain filling stage heat stress
品种 Cultivar | 处理 Treatments | 容重 Test weight (g·L-1) | 淀粉品质指标 Starch quality parameters | 蛋白质品质指标 Protein quality parameters | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
膨胀势 Swelling power (g·g-1) | 高峰粘度 PeakVisc. (RVU) | 蛋白质含量 Protein contents (%) | 湿面筋含量 Wet gluten contents (%) | 沉降值 Sedimentation volume (ml) | ||||||
‘济南17’ ‘Ji'nan 17’ | T0 | 778bA | 6.84bB | 202.00bB | 13.27cB | 41.34cC | 49.6bB | |||
T1 | 783aA | 8.04aA | 209.33aA | 14.26bA | 43.42bB | 56.8aA | ||||
T2 | 769cB | 6.00cC | 196.92cB | 13.30cB | 41.43cC | 47.9cC | ||||
T3 | 768cB | 5.54dD | 195.22cB | 14.39aA | 46.83aA | 46.7dD | ||||
‘鲁麦21’ ‘Lumai 21’ | T0 | 802aA | 8.84bB | 240.25bB | 11.56cB | 32.95bB | 34.9bB | |||
T1 | 803aA | 9.64aA | 246.25aA | 12.66bA | 33.08bB | 39.5aA | ||||
T2 | 789bA | 8.00cC | 235.50cC | 11.58cB | 31.72cC | 33.4cC | ||||
T3 | 788bA | 7.94cC | 229.83dC | 13.01aA | 34.07aA | 33.0cC |
[1] | Blumenthal CS, Barlow EWR, Wrigley CW (1990). Globalwarm ingandwheat. Nature, 347,235. |
[2] | Blumenthal CS, Barlow EWR, Wrigley CW (1993). Growthenvi ronmentandwheatquality:theeffectsofheatstressondoughpropertiesandglutenproteins. JournalofCerealScience, 18,2-21. |
[3] | Blumenthal CS, Bekes F, BateyI L, Wringely CW, Moss HJ, Mares DJ, Barlow EWR (1991). Interpretationofgrainqualityresultsfromwheatvarietytrialswithreferencetohighertempera turestress. AustralianJournalofAgriculturalResearch, 42,325-334. |
[4] | Graybosch RA, Peterson CJ (1995). Enviromentalmodificationofhardwinterwheatflourproteincomposition. AustralianJournalofPlantPhysiology, 22,45-51. |
[5] | IPCC (1992). ClimateChange:TheSupplementaryReporttotheIPCCScientificAssessment. CambridgeUniversityPress, London. |
[6] | Jenner CF (1991). Thephysiologyofstarchandproteindepositionintheendospermofwheat. AustralianJournalofPlantPhysiology, 18,211-226. |
[7] | Jin SB (金善宝) (1996). ChineseWheatScience (中国小麦学). ChinaAgriculturePress, Beijing. (inChinese). |
[8] | Keeling PL, Bacon PJ, Holt DC (1993). Elevationtemperaturere ducesstarchdepositioninwheatendospermbyreducingtheactiv ityofsolublestarchsynthase. Planta, 191,341-348. |
[9] | Li YG (李永庚), Jiang GM (蒋高明), YangJC (杨景成) (2003). Effect oftemperatureoncarbonandnitrogenmetabolism, yieldandqualityofwheat. ActaPhytoecologicaSini ca (植物生态学报), 27,164-169. (inChinesewithEnglishabstract). |
[10] | Liao JX (廖建雄), Wang GX (王根轩) (2000). Theeffectsofin creasingCO2, temperatureanddroughtonthechemicalcomposi tionofwheatleaves. ActaPhytoecologicaSinica (植物生态学报), 24,744-747. (inChinesewithEnglishabstract). |
[11] | McCormick KM, Panozzo JF (1994). Aswellingpowertestforse lectingpotentialnoodlequalitywheat. AustralianJournalofAgri culturalResearch, 42,317-323. |
[12] | Qin WF (秦武发), Li ZZ (李宗智) (1989). Effectsofecologicalfactorsonwheatquality. BeijingAgriculturalScience (北京农业科学), 4,21-24. (inChinese). |
[13] | Randall PJ, Moss HJ (1990). Someeffectoftemperatureregimeduringgrainfillingonwheatquality. AustralianJournalofAgri culturalResearch, 41,602-617. |
[14] | Smith GP, Gooding MG (1996). RelationshipofwheatqualityandnitrogenapplicationinregionsofEngland. AnnualofAppliedBi ology, 129,97-102. |
[15] | Spiertz JHJ (1974). Graingrowthanddistributionofdrymatterinthewheatplantasinfluencedbytemperature, lightenergyandearsize. NetherlandsJournalofAgriculturalScience, 22,207-220. |
[16] | Stone PJ, Nicolas ME (1994). Wheatcultivarsvarywidelyintheirresponseofgrainyieldandqualityofshortperiodofpostanthesisheatstress. AustralianJournalofPlantPhysiology, 21,887-900. |
[17] | Sun H (孙辉), Yao DN (姚大年), Li BY (李保云), Liu GT (刘广田), Zhang SZ (张树榛) (1998). Effectsofgeneticandenvi ronmentalfactorsonthecontentofgluteninmacropolymer. JournalofTriticeaeCrops (麦类作物学报), 20,23-27. (inChi nese). |
[18] | Uhlen AK, Hafskjold R, Kalhovd AH, Sahlstrom S, Longva A, Magnus EM (1998). Effectofcultivarandtemperatureduringgrainfillingonwheatproteincontent, composition, anddoughmixingproperties. CerealChemistry, 75,460-465. |
[19] | WardlawI F (1970). Theearlystageofgraindevelopmentinwheat:Responsetolightandtemperatureinasinglevarity. AustralianJournalofBiologyScience, 23,765-774. |
[20] | Wrigley CW, Blumenthal CS, Gras PW, Barlow EWR (1994). Temperaturevariationduringgrainfillingandchangesinwheat-grainquality. AustralianJournalofPlantphysiology, 21,875-885. |
[21] | Xu WG (许为钢), Hu L (胡琳), Gai JY (盖钧镒) (1999). Astudyonheattoleranceofwheatcultivars. ActaAgriculturaeBo reali-Sinica (华北农学报), 14 (2),20-24. (inChinese). |
[22] | Zhang SW (张嵩午) (1999). Coldtypicalwheatanditsbiologicalcharacteristics. ActaAgronomicaSinica (作物学报), 25,608-615. (inChinesewithEnglishabstract). |
[23] | Zhu JB (朱金宝), Liu GT (刘广田), Liu SZ (刘树榛) (1995). Influenceofgenotypeandenvironmentonwheatbakequality. ActaAgronomicaSinica (作物学报), 21,679-684. (inChi nesewithEnglishabstract). |
[1] | 蔡慧颖 李兰慧 林阳 梁亚涛 杨光 孙龙. 白桦叶片和细根非结构性碳水化合物对火后时间的响应[J]. 植物生态学报, 2024, 48(预发表): 0-0. |
[2] | 叶洁泓, 于成龙, 卓少菲, 陈新兰, 杨科明, 文印, 刘慧. 木兰科植物叶片光合系统耐热性与叶片形态及温度生态位的关系[J]. 植物生态学报, 2023, 47(10): 1432-1440. |
[3] | 董涵君, 王兴昌, 苑丹阳, 柳荻, 刘玉龙, 桑英, 王晓春. 温带不同材性树种树干非结构性碳水化合物的径向分配差异[J]. 植物生态学报, 2022, 46(6): 722-734. |
[4] | 熊淑萍, 曹文博, 曹锐, 张志勇, 付新露, 徐赛俊, 潘虎强, 王小纯, 马新明. 水平结构配置对冬小麦冠层垂直结构、微环境及产量的影响[J]. 植物生态学报, 2022, 46(2): 188-196. |
[5] | 吴秋霞, 吴福忠, 胡仪, 康自佳, 张耀艺, 杨静, 岳楷, 倪祥银, 杨玉盛. 亚热带同质园11个树种新老叶非结构性碳水化合物含量比较[J]. 植物生态学报, 2021, 45(7): 771-779. |
[6] | 叶学华, 薛建国, 谢秀芳, 黄振英. 外部干扰对根茎型克隆植物甘草自然种群植株生长及主要药用成分含量的影响[J]. 植物生态学报, 2020, 44(9): 951-961. |
[7] | 刘媛媛, 马进泽, 卜兆君, 王升忠, 张雪冰, 张婷玉, 刘莎莎, 付彪, 康媛. 地理来源与生物化学属性对泥炭地植物残体分解的影响[J]. 植物生态学报, 2018, 42(7): 713-722. |
[8] | 汪俊宇, 王小东, 马元丹, 傅卢成, 周欢欢, 王彬, 张汝民, 高岩. ‘波叶金桂’对干旱和高温胁迫的生理生态响应[J]. 植物生态学报, 2018, 42(6): 681-691. |
[9] | 郭瑞, 周际, 杨帆, 李峰. 小麦根系在碱胁迫下的生理代谢反应[J]. 植物生态学报, 2017, 41(6): 683-692. |
[10] | 徐静馨, 郑有飞, 麦博儒, 赵辉, 储仲芳, 黄积庆, 袁月. 基于涡度相关法的麦田O3干沉降及不同沉降通道分配的特征[J]. 植物生态学报, 2017, 41(6): 670-682. |
[11] | 高林, 王晓菲, 顾行发, 田庆久, 焦俊男, 王培燕, 李丹. 植冠下土壤类型差异对遥感估算冬小麦叶面积指数的影响[J]. 植物生态学报, 2017, 41(12): 1273-1288. |
[12] | 郑成岩, 邓艾兴, LATIFMANESHHojatollah, 宋振伟, 张俊, 王利, 张卫建. 增温对青藏高原冬小麦干物质积累转运及氮吸收利用的影响[J]. 植物生态学报, 2017, 41(10): 1060-1068. |
[13] | 张艳婷, 张建军, 王建修, 吴晓洪, 陈宝强, 李鹏飞, 王志臻. 长期水淹对‘中山杉118’幼苗呼吸代谢的影响[J]. 植物生态学报, 2016, 40(6): 585-593. |
[14] | 郭瑞, 周际, 杨帆, 李峰, 李昊如, 夏旭, 刘琪. 拔节孕穗期小麦干旱胁迫下生长代谢变化规律[J]. 植物生态学报, 2016, 40(12): 1319-1327. |
[15] | 王彪, 江源, 王明昌, 董满宇, 章异平. 芦芽山不同海拔白杄非结构性碳水化合物含量动态[J]. 植物生态学报, 2015, 39(7): 746-752. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||
Copyright © 2022 版权所有 《植物生态学报》编辑部
地址: 北京香山南辛村20号, 邮编: 100093
Tel.: 010-62836134, 62836138; Fax: 010-82599431; E-mail: apes@ibcas.ac.cn, cjpe@ibcas.ac.cn
备案号: 京ICP备16067583号-19