转TaEBP基因小麦株系抗旱性鉴定与评价

论文摘要

随着全球气候变暖、生态环境恶化等不利因素越来越严重,农业用水短缺问题日益突出,小麦等作物面临的生产形势也越来越严峻,改善干旱、盐碱等环境胁迫的耐受性对水短缺条件下提高作物产量具有重要意义,培育抗旱耐盐品种是缓解这一问题最经济、最有效的途径。因此开展小麦抗旱节水遗传改良研究、鉴定和筛选小麦抗旱品种对粮食的安全具有不可估量的意义。本研究利用萌发期PEG模拟干旱和生长发育中后期盆栽控水试验,结合隶属函数值分析法,对已获得的转TaEBP基因小麦株系进行抗旱性研究。以筛选出抗旱性节水性较好、农艺性突出的小麦新种质,同时阐明转基因小麦在水分胁迫下的抗旱生理生化特性,为开展小麦抗旱性研究和转基因抗旱小麦新品种选育奠定重要基础。主要研究结果如下:1.对4个回交三代(BC3F1)的转TaEBP基因小麦株系及其受体亲本、当地主栽品种种子萌发期高渗溶液(PEG)模拟干旱胁迫研究发现,在20%PEG胁迫处理下所有参试材料的胚芽鞘长、胚芽长、主胚根长、初生根数及发芽率都不同程度的下降或减小,而转基因株系的下降幅度较小。其中,G258胚芽鞘长、G45主胚根长及初生根数受到的伤害最小,在20%PEG胁迫下转基因材料的发芽率都高于对照品种,其中G03、G258发芽率最高,受到胁迫伤害最小。2.采用盆栽控水试验对参试材料生长发育中后期抗旱性研究表明,水分胁迫使供试材料各个生育期相对含水量(RWC)、光合速率、水分利用率(WUE)、叶绿素含量、可溶性蛋白含量降低,转基因株系降幅较小,对照品种的质膜相对透性、丙二醛含量增加幅度较大,转基因小麦的ABA、脯氨酸含量明显高于对照品种。重度水分胁迫更加明显,其中G221各时期叶片RWC和WUE平均值降幅最小,分别是14.5%、11.6%, MDA含量增幅最小25.4%;G258脯氨酸、ABA含量积累量最多,分别达到正常供水下的5.3、5.2倍,同时可溶性蛋白降幅度最小18.1%;G45叶绿素含量降幅最小23.8%,光合速率受到影响较小保持在正常供水的66.7%,质膜透性增幅最小只有正常供水的1.77倍。形态指标方面,重度胁迫下G258最终株高、穗叶距和穗长降幅最小,分别是11.0%、24.1%和7.6%,并且G258穗粒数最多,单株粒重最重;G221拔节期苗高、穗下节间长受到影响最小,分别是15.1%、19.3%。4个转基因株系总体表现对于水分胁迫反应比较迟钝,拔节期苗高、株高、穗长、穗下茎节长、穗粒数等农艺性状都优于对照品种,其中G258最为明显。3.采用平均隶属值对萌发期和生长发育中后期进行综合评价,得到抗旱性强弱顺序G258>G45>G221>XY22>G03>HG35>AK58>XN979>XM6。其中G258具有突出的农艺性状,较好的抗旱节水性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 作物抗旱性研究进展
• 1.2.1 干旱胁迫对作物形态指标的影响
• 1.2.2 干旱胁迫对作物水分生理的影响
• 1.2.3 干旱胁迫对作物光合特性的影响
• 1.2.4 干旱胁迫对作物渗透调节的影响
• 1.2.5 干旱胁迫对作物脱落酸含量的影响
• 1.2.6 干旱胁迫对作物保护性酶活性的影响
• 1.2.7 干旱胁迫对作物膜系统的影响
• 1.3 转抗逆相关基因小麦研究进展
• 1.4 AP2/EREBP 转录因子家族研究进展
• 1.5 小麦抗旱节水鉴定指标研究进展
• 1.5.1 形态指标
• 1.5.2 生理生化指标
• 1.5.3 产量指标
• 1.6 作物抗旱性鉴定与评价方法
• 1.6.1 作物抗旱性鉴定方法
• 1.6.1.1 田间直接抗旱鉴定法
• 1.6.1.2 人工模拟抗旱鉴定法
• 1.6.1.3 室内抗旱鉴定法
• 1.6.2 作物抗旱性综合评价方法
• 1.6.2.1 隶属函数法
• 1.6.2.2 分级评价法
• 1.6.2.3 灰色关联度法
• 1.6.2.4 聚类分析法
• 1.7 本研究目的意义及技术路线
• 1.7.1 研究目的和意义
• 1.7.2 研究技术路线
• 第二章 PEG 模拟胁迫下转TaEBP 基因小麦萌发期抗旱性研究
• 2.1 试验材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.1.3 测定项目
• 2.2 数据处理
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 PEG 胁迫处理对转基因小麦株系胚芽鞘长和芽长的影响
• 2.3.2 PEG 胁迫处理对转基因小麦株系主胚根长和初生根数的影响
• 2.3.3 PEG 胁迫处理对转基因小麦株系发芽率的影响
• 2.3.4 利用隶属函数值法进行萌发期抗旱性评价
• 2.4 讨论
• 第三章 盆栽控水下转TaEBP 基因小麦发育中后期抗旱性研究
• 3.1 试验材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.2 测定指标及方法
• 3.2.1 土壤最大田间持水量的测定
• 3.2.2 形态指标的测定
• 3.2.3 生理生化指标的测定
• 3.3 数据分析
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 水分胁迫对转基因小麦株系生理生化指标的影响
• 3.4.1.1 水分胁迫对转基因小麦株系叶片相对含水量的影响
• 3.4.1.2 水分胁迫对转基因小麦株系质膜相对透性的影响
• 3.4.1.3 水分胁迫对转基因小麦株系丙二醛含量的影响
• 3.4.1.4 水分胁迫对转基因小麦株系脯氨酸含量的影响
• 3.4.1.5 水分胁迫对转基因小麦株系可溶性蛋白含量的影响
• 3.4.1.6 水分胁迫对转基因小麦株系光合速率的影响
• 3.4.1.7 水分胁迫对转基因小麦株系水分利用率的影响
• 3.4.1.8 水分胁迫对转基因小麦株系叶绿素含量的影响
• 3.4.1.9 水分胁迫对转基因小麦株系脱落酸含量的影响
• 3.4.2 水分胁迫对转基因小麦株系生长发育中后期形态指标的影响
• 3.4.2.1 水分胁迫对转基因小麦株系拔节期苗高、株高的影响
• 3.4.2.2 水分胁迫对转基因小麦株系穗叶距、穗下节间长和穗长的影响
• 3.4.2.3 水分胁迫对转基因小麦穗粒数、单株粒重、百粒重的影响
• 3.4.3 利用隶属函数值法进行生长发育中后期抗旱评价
• 3.5 讨论
• 3.6 转 TaEBP 基因小麦株系抗旱性综合评价
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介