小麥會-張英華課件

張英華王志敏魏愛麗等冬小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性及其對籽粒C、N物質(zhì)積累的影響

第14次全國小麥栽培科學(xué)學(xué)術(shù)研討會1高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗逆？

黃淮海地區(qū)是我國糧食的主產(chǎn)區(qū)，也是水資源比較緊缺、地下水污染嚴(yán)重的地區(qū)。如何在有限資源條件下實現(xiàn)高產(chǎn)，并達到高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的統(tǒng)一是我們農(nóng)業(yè)科研工作者急需解決的重大問題。

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多年來，我們在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)河北吳橋試驗站研究的冬小麥“四統(tǒng)一”栽培技術(shù)體系，實現(xiàn)了節(jié)水省肥條件下的高產(chǎn)，其重要一點即揭示了非葉器官光合作用對產(chǎn)量形成的重要貢獻，提高了非葉器官的PEPC（磷酸稀醇式丙酮酸羧化酶）活性，增強了冬小麥后期的光合耐逆機能，為有限資源下實現(xiàn)高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。3（魏愛麗等，2007，作物學(xué)報）5表1熱脅迫對旗葉和穗光合速率的影響

VarietiesHeatstressduration

FlagleafPn(mgCO2/dm2/h)

EarPn(mgCO2/ear/h)

ControlHeatDeclined%ControlHeatDeclined%JD84d28.9±2.427.2±2.85.882.9±0.92.8±0.83.45

12d10.1±1.55.9±1.841.581.4±0.51.0±0.235.71Jing4114d28.6±2.623.7±2.717.132.4±0.72.1±0.512.5

12d8.9±1.74.1±1.953.931.2±0.40.7±0.341.67Tam2024d20.5±2.916.3±2.320.482.7±0.42.3±0.614.81

12d6.8±1.42.9±1.757.351.1±0.30.6±0.245.45Centurk4d21.4±2.717.3±2.319.162.8±0.62.4±0.514.89

12d7.4±1.63.5±1.552.701.2±0.40.7±0.341.67（徐曉玲等，2001，植物學(xué)報）6磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是C4植物光合固定CO2的關(guān)鍵酶，在HCO3-存在下催化PEP產(chǎn)生草酰乙酸(OAA)和Pi。CO2PEPPEPCMg2+HPO42-OAAMDHNADHMALNAD7

為此，我們以PEPC為核心，以C、N代謝為主線，以不同基因型的冬小麥品種為材料，研究不同品種、不同器官(旗葉、穗下節(jié)、旗葉鞘、護穎、外稃、籽粒)、不同生育時期PEPC的變化動態(tài)，PEPC與粒重和蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性，并考察溫度和水分脅迫對PEPC活性的影響以及離體培養(yǎng)條件下不同C、N供給對穗穎和籽粒PEPC活性的調(diào)節(jié)，探討實現(xiàn)高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)相結(jié)合的突破口，同時進一步挖掘產(chǎn)量提高途徑，為品種改良和栽培措施調(diào)控提供一定的理論指導(dǎo)。9小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性的時空變化與基因型差異小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性對花后水熱逆境的響應(yīng)外源C、N物質(zhì)供給對小麥穗器官PEP羧化酶活性的影響小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性與籽粒重和蛋白質(zhì)含量的關(guān)系研究結(jié)果10PEPC活性的時空變化與基因型差異圖2不同基因型小麥不同器官PEPC活性（魏愛麗等，2007，作物學(xué)報）11圖4不同基因型小麥不同器官PEPC/RuBPC比值（魏愛麗等，2007，作物學(xué)報）13表2不同年代品種旗葉和穗器官PEPC活性(鮮重表示，μmolh-1g-1frwt)（張英華等，未發(fā)表）PEPC活性的時空變化與基因型差異14表3不同年代品種籽粒PEPC、RuBPC活性（每粒表示，μmolh-1grain-1）以及PEPC/RuBPC比值（張英華等，未發(fā)表）PEPC活性的時空變化與基因型差異15小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性的時空變化與基因型差異小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性對花后水熱逆境的響應(yīng)外源C、N物質(zhì)供給對小麥穗器官PEP羧化酶活性的影響小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性與籽粒重和蛋白質(zhì)含量的關(guān)系研究結(jié)果17表5水分處理花后15天旗葉和穗器官的PEPC活性(μmolh-1g-1frwt)

（張英華等，2009,麥類作物學(xué)報）逆境脅迫對PEPC和RuBPC活性的影響18表6水分處理花后20天旗葉和穗器官PEPC活性(μmolh-1g-1frwt)（張英華等，2009,麥類作物學(xué)報）逆境脅迫對PEPC和RuBPC活性的影響19圖6熱脅迫不同時期6365各器官RuBPC活性的變化

RuBPC活性平均值表現(xiàn)為：旗葉>護穎>穗下節(jié)>旗葉鞘>外稃>籽粒（張英華等，未發(fā)表）熱脅迫天數(shù)

6365熱處理◆6365對照

◆21表7熱脅迫不同時期各器官PEPC/RuBPC比值的變化（括號內(nèi)為對照PEPC/RuBPC比值）

PEPC/RuBPC比值表現(xiàn)為：籽粒>外稃>穗下節(jié)>旗葉鞘>護穎>旗葉（張英華等，未發(fā)表）22小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性的時空變化與基因型差異小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性對花后水熱逆境的響應(yīng)外源C、N物質(zhì)供給對小麥穗器官PEP羧化酶活性的影響小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性與籽粒重和蛋白質(zhì)含量的關(guān)系研究結(jié)果23小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性的時空變化與基因型差異小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性對花后水熱逆境的響應(yīng)小麥穗器官PEP羧化酶活性對外源C、N物質(zhì)供給的影響小麥葉與非葉器官PEP羧化酶活性與籽粒重和蛋白質(zhì)含量的關(guān)系研究結(jié)果25表10不同年代冬小麥品種的籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量（張英華等，未發(fā)表）PEPC活性與籽粒重和蛋白質(zhì)含量的關(guān)系26表13兩種溫度條件下成熟期的籽粒重和蛋白質(zhì)含量（張英華等，未發(fā)表）29表14離體穗培養(yǎng)不同C、N供給下成熟期的籽粒重和蛋白質(zhì)含量（Zhangetal,Photosynthetica,unpublished）30表15不同年代品種旗葉和穗器官PEPC活性與籽粒產(chǎn)量、籽粒重和蛋白質(zhì)含量的關(guān)系注：“*”表示相關(guān)達到顯著水平(P<005)（張英華等，未發(fā)表）31表16推廣品種旗葉和穗器官PEPC活性與籽粒重和蛋白質(zhì)含量的關(guān)系注：“*”表示相關(guān)達到顯著水平(P<005)，“**”表示相關(guān)達到極顯著水平P<0.01)。(Zhangetal.,2008JournalofCerealScience)32注：“*”表示相關(guān)達到顯著水平(P<005)，“**”表示相關(guān)達到極顯著水平P<0.01)。表17兩種水分條件下PEPC活性與籽粒重和蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性（張英華等，2009，麥類作物學(xué)報）33注：“*”表示相關(guān)達到顯著水平(P<005)，“**”表示相關(guān)達到極顯著水平P<0.01)。表18兩種溫度條件下PEPC活性與籽粒重和蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性34小麥植株P(guān)EPC活性器官間存在明顯的時空變異性，非葉器官具有相對高而穩(wěn)定的PEPC活性。小麥器官PEPC活性存在顯著的基因型差異，且與籽粒重和籽粒蛋白質(zhì)含量均有明確的相關(guān)性。

不同品種和不同器官PEPC活性對逆境脅迫的響應(yīng)不同，非葉器官PEPC活性的增強對于穩(wěn)定粒重、提高籽