小麦叶片

小麦叶片（精选五篇）

小麦叶片 篇1

1 小麦叶片发黄原因

1.1 管理不善或遇不良外界环境条件

小麦整体播种密度过大, 造成小麦群体过大, 影响到小麦光合作用, 养分供应不足, 导致叶片发黄。另外, 小麦遇到倒春寒, 也易产生冻害, 小麦受冻后, 表现为下部叶片发黄, 同时造成小麦的抗病能力下降。

1.2 施肥不合理

底肥不足, 尤其氮肥不足时, 麦苗瘦小、黄化。缺乏某种营养元素, 也会严重阻碍小麦的生长发育而出现黄苗。麦苗缺素型发黄较为多见[1]。一是缺氮型发黄。小麦缺氮植株矮小细弱, 分蘖少而弱, 幼苗叶片进而发黄、叶尖枯萎, 叶下部老叶发黄枯落[2]。二是缺磷型发黄。小麦缺磷, 次生根极少, 分蘖少, 叶色暗绿, 叶尖黄, 新叶蓝绿, 叶尖紫红, 如不及时补救, 将导致穗小粒少, 籽粒不饱满, 千粒重下降。三是缺钾型发黄。缺钾发黄的麦苗常先从老叶的尖端开始, 然后沿着叶脉向下延伸, 黄斑部分明显, 呈镶嵌状发黄。黄叶下披, 后期贴地, 病苗茎秆细小而瘦弱, 易早衰、倒伏。四是缺钙型发黄。缺钙主要表现在新生叶片上, 上部叶片明显缩小, 叶脉间黄化, 茎生长点叶片、叶缘枯死, 叶尖常弯曲呈钩状, 幼叶不能展开, 叶片发黄等[3]。五是缺铁型发黄。缺铁主要表现在新生叶上, 但顶芽并不死亡。其特点是新生叶叶肉组织出现黄化。或长期极度缺铁, 上部叶片可全部变黄白色, 叶尖、叶缘也会逐渐枯萎并向内扩展。六是缺镁型发黄。小麦缺镁时中下部叶片叶缘组织逐渐失绿变黄, 叶脉仍呈现绿色, 叶缘向上或向下卷曲, 后期叶片常枯萎。

1.3 药害

造成小麦苗期中毒的药物主要是除草剂。除草剂施用要求严格, 稍有不慎就可能造成药害, 且用于阔叶类杂草的除草剂不能在麦田使用。一旦由除草剂产生药害, 其造成的小麦死苗没有有效方法解救。

2 预防措施

2.1 加强管理

若是底肥充足, 春节后已经浇过水, 田间不太旱, 应以中耕划锄为主, 促进麦苗生长。若是底肥不足, 春节后又没浇过水, 田间干旱严重, 应及时加强管理。浇水前撒施化肥, 以碳铵、硫铵等速效肥为主, 尿素在低温下转化慢, 不宜使用。适当增施钾肥, 以促进麦苗生长[4]。麦苗常因蚜虫和锈病的危害而发黄, 应加强病虫害的测报, 适期对症施药防治。在防治蚜虫、红蜘蛛的同时, 加入适量抗病的杀菌剂, 比如粉锈宁、多菌灵、丙环唑等[5]。对叶面发黄严重的小麦使用小麦调节剂麦巨金1次, 可具有促进小麦生根、缩短节间、增强抗病能力、防止倒伏等功效。

2.2 缺素补肥

一是缺氮型预防。小麦发黄原因一般是由于播种过早、砂性田、基肥不足而分蘖肥不及时, 且用肥量少, 最容易出现麦苗发黄。其补救办法是:如小麦苗期缺氮可追施尿素150~225 kg/hm2, 开春后缺氮发黄。可于返青期追施尿素75 kg/hm2左右, 起身或拔节期再追施尿素180~225 kg/hm2。也可在麦苗见黄时, 叶面喷肥, 用2%尿素液喷肥2次, 每次间隔7 d左右。二是缺钾型预防。麦苗缺磷, 可沟施过磷酸钙675~750 kg/hm2, 也可叶面喷施补肥, 喷施3%过磷酸钙水溶液900 kg/hm2, 间隔7~10 d喷1次, 连喷2~3次。三是缺钾型预防。缺钾麦田, 可在小麦苗期, 沟施氯化钾或硫酸钾112.5~150.0 kg/hm2, 也可施草木灰450~750 kg/hm2;在小麦生长中后期, 叶面喷施10%草木灰浸出液, 或0.2%~0.3%磷酸二氢钾水溶液900 kg/hm2, 连喷2~3次, 间隔期7~10 d, 防治效果十分显著。四是缺钙型预防。缺钙时可叶面喷施0.3%氯化钙溶液或1%过磷酸钙浸出液, 每7~10 d喷1次, 连喷2~3次, 效果显著。五是缺铁型预防。缺铁时, 可用0.2%硫酸亚铁喷洒麦苗叶面, 每7~10 d喷1次, 连喷2~3次, 即可缓解症状[6]。六是缺镁型预防。出现小麦缺钾这种情况, 可用0.3%硫酸镁水溶液进行叶面喷施。此外, 土壤过酸易造成根系发黑, 使之吸收水肥能力下降, 麦苗因得不到足够的营养而发黄, 可施用生石灰750~1 050 kg/hm2或草木灰750~1 500 kg/hm2, 以中和土壤酸性, 恢复麦苗的正常生长。

参考文献

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小麦叶片 篇2

小麦叶片胁迫状态下的高光谱图像特征分析研究

摘要：作物在遭受各种胁迫下的长势及健康诊断是精细农业操作的重要环节.高光谱成像技术具有图谱合一的优势,已成为近年来国内外研究的热点.本文以叶片尺度的小麦为研究对象,利用自主研发的成像光谱仪,采集遭受养分、病虫害胁迫的小麦叶片高光谱图像,利用逐像素平均法增强光谱特征,根据反射率差异进行分析研究.结果表明,提取的`高光谱能够反映不同叶位叶片的养分差异,还能利用成像图直观地进行作物养分胁迫程度判断;利用成像光谱仪2nm的光谱分辨率和毫米级的空间分辨率,在作物感染病害时,既町定量每个叶片的病斑个数,又能定性地分析感染而积对叶片造成的影响;在作物遭受虫害时,可对蚜虫群体甚至单个蚜虫的光谱信息进行提取,这为定量研究蚜虫对小麦叶片的危害提供了新的手段.上述结果充分说明成像高光谱在作物长势定量定性分析研究中具有独特的优势. 作者： 张东彦[1]  张竞成[1]  朱大洲[2]  王纪华[1]  罗菊花[2]  赵晋陵[2]  黄文江[2] Author： ZHANG Dong-yan[1]  ZHANG Jing-cheng[1]  ZHU Da-zhou[2]  WANG Ji-hua[1]  LUO Ju-hua[2]  ZHAO Jin-ling[2]  HUANG Wen-jiang[2] 作者单位： 国家农业信息化工程技术研究中心,北京,100097;浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所,浙江杭州,310029国家农业信息化工程技术研究中心,北京,100097 期 刊： 光谱学与光谱分析   ISTICEISCIPKU Journal： SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS 年，卷(期)： 2011, 31(4) 分类号： S127 关键词： 高光谱成像    特征分析    胁迫    小麦叶片    机标分类号： S51 S5 机标关键词： 小麦叶片    养分胁迫    高光谱图像    图像特征    分析研究    Stress    Different    Wheat Leaves    Image    作物长势    成像光谱仪    蚜虫    光谱成像技术    空间分辨率    光谱分辨率    定性地分析    自主研发    遭受虫害    优势    养分差异 基金项目： 国家自然科学基金项目，国家高新技术研究发展计划(863计划)项目，农业部行业科技项目 小麦叶片胁迫状态下的高光谱图像特征分析研究[期刊论文]  光谱学与光谱分析 --2011, 31(4)张东彦  张竞成  朱大洲  王纪华  罗菊花  赵晋陵  黄文江作物在遭受各种胁迫下的长势及健康诊断是精细农业操作的重要环节.高光谱成像技术具有图谱合一的优势,已成为近年来国内外研究的热点.本文以叶片尺度的小麦为研究对象,利用自主研发的成像光谱仪,采集遭受养分、病虫害胁迫...

小麦叶片 篇3

关键词：小麦白粉病；cDNA文库；构建；质量分析

中图分类号： S435.121.4+6文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）02-0038-03

收稿日期：2014-03-23

基金項目：天津市应用基础计划青年项目（编号：12JCQNJC09700）；天津师范大学科研基金（编号：52XB1105、52XS1210）。

作者简介：卫晓静（1989—），女，山西太原人，硕士，研究方向为植物分子生物学。Tel：（022）23766823；E-mail：xiaojing19890404@126.com。

通信作者：岳洁瑜，博士，讲师，主要从事逆境植物学研究。Tel：（022）23766823；E-mail：yueshan1982@163.com。小麦白粉菌（Blumeria graminis f.sp. tritici，Bgt）引起的小麦白粉病是世界上小麦主产区的主要病害之一[1]。白粉菌通过侵染小麦的叶片部位，严重时侵染叶鞘、茎秆和穗部，形成覆盖整个植株的霉层，可导致叶片早枯，光合作用降低，呼吸作用加强，分蘖数减少，成穗率降低，千粒质量下降，可减产5%～10%，重病田减产可达20%以上[2]。白粉菌生理小种较多，常因基因重组和突变而产生具致病力的遗传变异，导致单一抗病性品种的抗病性易丧失，因此发现与利用新的抗病基因，选育具有多个抗病基因聚合的持久抗病品种，从根本上制定有效的抗病策略，为研究白粉菌诱导的特异基因的表达提供了新途径。目前克隆抗病基因常用的方法有转座子标签法和图位克隆等方法，并已从拟南芥、烟草、玉米、水稻、小麦、番茄、亚麻等植物中克隆得到 50 多个抗病基因[3-5]。但用转座子标签法分离抗病基因受到转座子的转化效率、突变体产生后筛选的难易程度和突变体的表型是否稳定遗传等因素的限制；图位克隆法前期工作量大、耗时长，准确性高，一般只适合基因组小的物种采用。cDNA 全长文库在研究具体某类特定细胞中基因组的表达状态以及表达基因功能鉴定方面具有特殊优势，因此cDNA 全长文库的构建和筛选是基因克隆的重要方法之一，也是目前发掘新基因和研究基因功能的基本工具[6]。Ma 等构建条锈菌诱导的小麦叶片cDNA 文库，经EST 分析发现ABC转运子、金属硫因子、泛素、质膜H+-ATPase 和氨基酸透酶等可能参与了寄主与病原菌互作过程[7]。陈玉婷等建立小麦叶锈菌与小麦非亲和互作的基因表达数据库，发现多个抗病防御基因及信号转导相关基因[8]。姜宝杰等采用SMART（switching mechanism at 5′ end of the RNA transcript） 技术构建了花生受低温、干旱、各种激素、缺钙及黄曲霉等胁迫诱导的混合全长cDNA 文库，用于花生抗逆基因的发掘[9]。本研究运用SMART 技术构建了白粉菌诱导的小麦叶片全长cDNA 文库，并对文库质量进行初步鉴定，为大规模表达序列标签（ expressed sequence tag，EST） 测序，开展基因表达谱分析，克隆和鉴定一批小麦响应白粉菌侵染的功能基因奠定了分子基础。

1材料与方法

1.1试验材料

供试小麦材料为携带广谱抗白粉病基因Pm21的“92R137/扬麦1587”。将小麦种子播种于盆钵中，罩以卷成筒状的透明投影胶片，上覆3层滤纸，防止空气中白粉菌孢子及其他杂菌落入，然后置于25 ℃人工培养箱培养（光照16 h/黑暗8 h）。以北方地区流行的小麦白粉菌15号生理小种E09为供试菌种，白粉菌在密植盆栽的感病品种苏麦3号上繁殖，接种前24 h抖去老孢子，“92R137/扬麦1587” 苗期对该小种表现免疫（反应型为0级）。采用抖落法接种，用苏麦3号扩繁的E09菌种高密度抖落于第2张叶完全展开的供试材料上。接种后在25 ℃人工培养箱中黑暗保湿，分别在接种后3、6、12、16、24、30、36、48、72 h剪取接种的第2张叶，液氮速冻，-80 ℃保存备用。

1.2RNA提取

取相同质量的白粉菌侵染过的及对照小麦叶片混合放入液氮预冷的研钵中，充分研磨。采用TRIZOL（Invitrogen）试剂提取总RNA，经NandoDrop（ND-1000）Spectrophotometer检测浓度及纯度，1.0%琼脂糖凝胶电泳检测其完整性。

1.3cDNA 第一链和第二链合成

按照In-Fusion SMARTTM（Clonetech）试剂盒说明书，以1 μg 总RNA 为模板，以3′ In-Fusion SMARTer CDS Primer（5′-CGGGGTACGATGAGACACCA（T）20VN-3′；N=A、C、G、T，V=A、G、C）作为引物，按照SMART 文库构建试剂盒操作合成cDNA 第一链。一链cDNA 合成体系总体积为10 μL，其中包括总RNA 1 μg，寡聚核苷酸（SMART Oligonucleotide）1 μL，CDS PCR 引物1 μL，一链合成缓冲液（5×First Strand Buffer）2 μL，二硫苏糖醇（DTT）（100 mmol/L）0.25 μL，dNTP Mix （10 mmol/L）1 μL 和反转录酶SMARTScribETM Reverse Transcriptase 1 μL，混匀后42 ℃孵育1.5 h，68 ℃加热10 min终止第一链反应。

以LD-PCR（long-distance PCR，LD-PCR） 法合成cDNA第二条链，向PCR 管中加入2 μL 一链模板、10 μL PCR缓冲液（10×Advantage 2 PCR buffer）、2 μL 50×dNTP Mix、2 μL 5′×PCR Primer ⅡA、2 μL In-Fusion SMARTer PCR Primer（5′-CGGGGTACGATGAGACACCA-3′）和2 μL 聚合酶（50×Advantage 2 Polymerase Mix），双蒸水补足至100 μL。PCR 反应条件为：95 ℃ 1 min；95 ℃ 15 s，66 ℃ 30 s，68 ℃ 6 min，17个循环。取2 μL双链产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测。

1.4双链cDNA 纯化

按试剂盒说明书要求准备好16 个1.5 mL 离心管及CHROMA SPIN+TE-1000 分级分离柱。将柱内基质摇匀，消除柱内气泡，移除底盖使柱内缓冲液流尽。加入过柱缓冲液700 μL 使其自然流尽。将混有二甲苯氰的cDNA 加入到柱中，待cDNA渗入基质后加入过柱缓冲液100 μL。待自然流尽后加入过柱缓冲液600 μL，将制备好的16 个离心管迅速放在柱下方，每管1 滴，直到缓冲液流尽为止。每管取 3 μL 进行1.1% 琼脂糖凝胶电泳，150 V 电泳10 min。选择符合试验要求的3～4 管，收集到新的离心管中，加入1/10体积醋酸钠（3 mol/L，pH值4. 8）、糖原（20 mg/mL）1.3 μL、25倍体积的 95% 乙醇 （-20 ℃），-20 ℃过夜，14 000 r/min 离心 20 min，小心移除上清后用去离子水 10 μL 重悬沉淀。

1.5cDNA 与载体的连接转化及菌落PCR 鉴定

取600 ng 的cDNA 与pSMART21FD 质粒连接，连接产物经QuickClean Resin处理除去连接酶后，电击法转化到50 μL 大肠杆菌HST08 中，涂平板，37 ℃培养过夜，计算平板上的库容数及文库滴度。从文库中随机挑取15 个克隆进行菌落PCR，产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测。

2结果与分析

2.1总RNA 的提取与质量检测

采用1%琼脂糖凝胶电泳检测所提取的小麦叶片总RNA质量，结果（图1）显示，28S 和18S 2个条带均完整清晰，亮度强弱对比适宜，总RNA 没有明显降解，完整性良好。D260 nm/D280 nm=1.86，D260 nm/D230 nm=2.02，表明RNA 的均一性较好，纯度较高，没有蛋白质的污染，满足建库要求。

2.2cDNA 合成结果与分析

采用LD-PCR 法扩增获得双链cDNA，如图2显示，双链cDNA的长度在0.25～5 kb分布，含有中高丰度基因带，符合植物基因cDNA 的长度范围。

2.3cDNA片段的回收与纯化

双链cDNA 经分级后的15 管收集液电泳结果表明，过柱分离的大于0.4kb的cDNA 片段主要集中于第5～8管中

（图3），因此收集合并、纯化第5～8管的cDNA，用于连接试验。

2.4cDNA 文库的质量鉴定

原始文库滴度为1.08×107 CFU/mL，扩增总文库滴度为3.24×107 CFU/mL，重组率达到98%。从原始文库中随机挑选15个单克隆进行PCR鉴定，结果插入片段分布在0.5 ～2 kb 之间（图4），以上各指标均表明已获得较高质量的 cDNA 文库。

3讨论

构建高质量的cDNA文库是高效筛选抗白粉病相关基因的前提，而获得纯度高和完整性好的总RNA是构建高质量全长cDNA文库的关键[10-11]。本研究采用改良TRIZOL 法提取

小麦叶片RNA，操作简便，减少RNase 污染的可能性[12]。在提取RNA 过程中，以幼嫩的小麦叶片为试验材料，取样后立即置于液氮中速冻，再于-80 ℃保存，保证了RNA 样品不被降解。所有器具及药品均严格按照操作步骤和规范进行，避免RNA 酶的灭活，并在无菌条件下操作。以往常用的cDNA 合成方法中，需要先从总RNA 中纯化出mRNA，因此需要大量的试验材料提取高纯度的mRNA[13]，而本研究所采用的SMART 技术直接利用总RNA 来合成全长cDNA，起始材料用量較少，使用0.05～1.00 μg 的总RNA 就可以利用LD-PCR技术构建双链cDNA，获得一个大于106 PFU 的全长cDNA 文库，对于稀有材料而言具有较高的应用价值，避免了在分离纯化时的多步操作所造成的mRNA的降解[14-15]。通过LD-PCR方法，还避免了当mRNA内部存在二级结构或mRNA 长度过长时不能反转录完全的现象发生。LD-PCR合成的双链cDNA通过分级分离后，过滤掉了较小的cDNA 片段和酶切反应后DNA 片段的残留物，不仅保证了大片段cDNA 的富集，还减少了后期筛选的工作量。

传统cDNA 文库存在克隆片段短等缺点，而全长cDNA 文库能提供完整的mRNA 信息，且只需通过1 次阳性筛选，即可获得基因的全长序列，可最大程度地缩短获取全长基因所花费的时间[16]。文库的完整性与覆盖度是构建cDNA 文库的关键性因素，构建高质量的cDNA 文库体现在2个方面：代表性和滴度。cDNA 文库的代表性可用一个量化的指标——文库的库容量来衡量[17]。但是合成双链cDNA的LD-PCR易使高丰度表达基因和短片段cDNA优先扩增，大片段（大于3 kb）及低丰度表达基因易于丢失，从而影响文库的代表性。LD-PCR 的这种偏向性可通过减少循环数加以克服，但循环不足会降低文库的滴度，使稀有 cDNA 的比例降低，从而降低文库的质量。因此，成功构建SMART 文库的关键因素之一是选出合适的LD-PCR 循环数，SMART 试剂盒操作说明书（Clontech 公司）中推荐的循环数是 18～20，本研究运用递增循环数的方法将 LD-PCR 的循环数确定为 17，既兼顾了文库的代表性，又兼顾了文库滴度，尽可能将循环数的负面影响降到最低程度。此外，cDNA的量与载体的比例不仅影响连接效率，还关系到插入片段的大小和文库的代表性，在相同条件下，与大片段cDNA相比，小片段cDNA 优先与载体连接，因此在保证文库滴度和代表性的前提下，减小cDNA 与载体的连接比例，据此，设定了 2 ∶1、2.25 ∶1、 2.5 ∶1 这3种连接比例，其中二者比例为2 ∶1 时获得最多的阳性克隆。就一般文库而言，未扩增文库滴度大于1×106 PFU/mL，重组率高于85% 即为有效文库[18-19]，本研究所构建的原始全长cDNA 文库为1.08×107 CFU/mL个单克隆，插入cDNA 片段大多数在500 bp 以上，符合高质量文库的标准，为筛选和研究小麦响应白粉菌侵染的关键基因奠定了基础。

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小麦叶片 篇4

水资源不足一直是严重制约我国国民经济可持续发展的瓶颈,因此在作物生长的某一适当阶段,人为主动地对其施加一定程度的水分胁迫,是提高水分利用率的可行途径之一,也是实际生产的需要。光合作用是作物的一项最基本也是最重要的生理功能,也是受干旱影响最明显的生理过程之一。蛋白质是生物体内重要的大分子物质之一,蛋白质代谢对其他代谢过程的影响已引起人们的广泛重视[1,2],氨基酸是构成生物体蛋白质并同生命活动密切相关的最基本物质。同时,大量研究表明在干旱环境中,植物体内蛋白的形成与植物生理变化有关[3]。本文主要研究在冬小麦生长的关键生育期(拔节期、灌浆期)施加不同程度的水分胁迫后,冬小麦光合作用和体内蛋白质、氨基酸的变化过程,为进一步深入研究干旱条件下,小麦光合作用过程和植株体内氮代谢过程提供资料。

1 材料与方法

1.1 试验方案概述

试验于2006年10月-2008年5月在中国农业科学院农田灌溉研究所(河南 新乡)作物需水量试验场防雨棚下的盆栽试验区进行,瓷盆直径29 cm,高度32 cm,冬小麦品种为郑麦98。每盆装取自大田耕作层粉砂壤土21.5 kg(干土重),土壤容重为1.35 g/cm3,最大田间持水量为26.0%(重量含水率)。施磷酸二氢铵(含N18%,P2O5 46%)7 g,尿素7 g(含N46%)作为底肥,于三叶期定苗10株/盆。在冬小麦生长的关键生育期拔节期(B)和灌浆期(G)分别设置5个不同程度的水分处理,其土壤含水量分别占田间持水量的35%～45%(B1、G1)、45%～55%(B2、G2)、55%～65%(B3、G3)、65%～75%(B4、G4)、75%～80%(CK),采用称重法控制盆中土壤水分,即当各处理的土壤含水量降到相应下限时灌水至对应上限,每个处理仅在其对应的处理时期保持相应的胁迫程度,其他时期均保持CK水平。每个处理均重复3次,共27个瓷盆。

1.2 研究项目与测定方法

(1)土壤含水率的测定:

采用称重法计算土壤含水率。

(2)生理指标:

主要包括叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度等。光合速率和蒸腾速率用CIRAS-1便携式光合作用仪(英国PP Systems公司生产)测定;气孔导度用AP4动态气孔计(英国Δ-Delta公司产)测定。

(3)生化指标:

选择同一天开花、发育正常、大小均匀的茎秆挂牌标记,分别于花后7、14、21、28、35d取旗叶,剪碎混匀后进行可溶性蛋白质含量和游离氨基酸总量的测定。

(4)游离氨基酸总量:

采用茚三酮溶液显色法测定。首先制作标准氨基酸曲线。然后提取样品中的氨基酸:称取鲜样0.5 g,于研钵中用5 mL10%乙酸研磨匀浆后,用蒸馏水稀释至100 mL,并用干滤纸过滤到三角瓶中。吸取滤液1.0 mL,加无氨蒸馏水1.0 mL,水合茚三酮3.0 mL,抗坏血酸0.1 mL,置沸水中加热15min,取出冷却后用60%乙醇定容至20 mL,在570 nm波长下测定吸光度,并通过标准曲线查得含氮量,利用公式氨基态氮含量[mg/(1 g鲜样)]$=(\frac{C\times 100\times 20}{20\times 0.5}=200C$计算样品中游离氨基酸含量,其中C为从标准曲线上查得的氨基态氮含量,mg。

(5)可溶性蛋白质含量:

采用紫外吸收法测定。称取鲜样0.2 g,用5 m磷酸缓冲液(pH=7.0)研磨成匀浆后,3 000 r/min离心10 min,取上清液1.0 mL于试管中,用磷酸缓冲液定容至20 mL,摇匀后用紫外分光光度计分别在280 nm和260 nm波长下读取吸光度,以磷酸缓冲液为空白调零,利用公式蛋白质含量$=\frac{1.45A{}_{280}-0.74A{}_{260})\times 20}{200}\times 100\%$计算蛋白质含量,其中A280和A260分别为样液在280 nm和260 nm处的吸光度。

2 结果分析

2.1 水分胁迫对冬小麦生理指标的影响

在2006-2008年对冬小麦生理指标的观测中,由于实际监测过程中仪器及一些外界原因导致数据突变或缺失,因此本文仅分析2006-2007年冬小麦在拔节期水分胁迫下生理指标的试验观测资料,于2007年选择天气晴好的3天(3月7日、21日、29日)分别测定拔节期处理(B1、B2、B3、B4、CK)旗叶叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度生理指标,绘制如图1、图2、图3所示。

从图1可看出,光合速率随水分胁迫程度的加剧而下降,拔节初期,处理间差异较小,曲线平缓,其后差异逐渐加大。B3、B4、CK处理叶片光合速率随生育进程的推进逐渐增加,B1处理逐渐减小,B2处理光合速率先上升后下降,这是因为水分是光合作用原料之一,干旱使细胞含水量降低,产生渗透胁迫,植物采用调节渗透压力、气孔开度、抗氧化等系统方式抵御干旱[4],增强吸水和保水能力,维持细胞膨压,清除自由基,保护细胞结构[5];B1处理持续的重度干旱严重损害了植物机体的调节功能,物质代谢紊乱,活性氧自由基暴发,导致细胞膜系统破坏,透性增加,光合作用降低,光合速率下降[1]。因此盆栽冬小麦在拔节初、中期土壤相对含水量应保持在45%以上,拔节中、后期土壤相对含水量应保持在55%以上,以维持植物细胞生长、气孔开放和光合作用等过程正常进行。

从图2中可明显看出,随生育进程的推进,叶片蒸腾速率逐渐升高,这主要是同光照强度的增加和植株的增大有关,植物靠蒸腾作用吸收水分和运输,也要靠蒸腾作用降低叶片的温度,在小麦生长过程中,植株逐渐增大,太阳光照逐渐增加,气温逐渐升高,因此蒸腾作用加强,蒸腾速率增加。从开始拔节到结束,叶片蒸腾速率均随水分胁迫程度的加剧而降低,适当降低蒸腾速率,减少水分损耗,在生产实际上是有意义的,但也不能抑制蒸腾过甚,这样对植物反而有害,B1处理蒸腾速率虽然最低,但生长情况最差,B4处理蒸腾速率在整条曲线中较高,但较B3和CK处理低,因此盆栽冬小麦拔节期保持土壤相对含水量在65%～75%可使蒸腾速率适当降低,减少水分损耗。

从图3中可以看出,气孔导度随水分胁迫程度的加剧而降低,B2、B3、B4、CK处理随生育进程的推进而升高,这是因为光照促使气孔开放,减少内部阻力,气孔导度增加,在叶片长成后气孔开度是影响蒸腾作用的主要内在因素,气孔开度增大,气孔导度增大,蒸腾速率增大,因此气孔导度和蒸腾速率变化规律一致。

从图4中可以看出,随生育进程的推进叶片WUE逐渐降低,其中B1处理降低幅度较大,这是因为拔节初期,小麦茎、叶开始生长,叶面积增大,耗水量增多,而B1处理土壤含水量最低,土壤中大部分水分均在蒸腾拉力的作用下用于植株叶片生长和蒸腾作用;拔节后期,光照增强,土壤蒸发较大,土壤中大部分水分在未被植株吸收的情况下已经蒸发了,且B1处理由于持续的干旱导致植株萎蔫,蒸腾拉力降低,因此WUE降低幅度较大。拔节初、中期,叶片WUE随水分胁迫的加剧呈升高趋势,但B2、B3、B4、CK处理叶片WUE差异较小。说明当土壤相对含水量在45%～55%时,可维持小麦叶片正常生长。

2.2 水分胁迫对冬小麦生化指标的影响

在两年的试验研究中,由于2006-2007年采用低氮冷冻过的叶片进行生化指标检验,检验结果受外界影响较大且数据凌乱,因此2007-2008年采用鲜叶进行检验,本文生化指标的检测结果均为2007-2008年的实验结果。

2.2.1 对叶片中游离氨基酸含量的影响

由于盆栽冬小麦灌浆期不同程度的水分胁迫可缩短灌浆期天数,因此花后35 d时小麦叶片大部分变黄,游离氨基酸含量接近于零,处理间差异较小,因此本文仅分析各处理在花后7、14、21、28 d时旗叶中游离氨基酸含量的结果。

从图5中可以看出,拔节期水分处理的冬小麦在花后7、14、21 d时,叶片中游离氨基酸含量随着胁迫程度的加剧呈先上升后下降的趋势,B2处理氨基酸含量最高,处理间差异较大,表明拔节期水分胁迫可促使叶片中氨基酸含量增加,但胁迫过甚,氨基酸含量则下降;灌浆期水分处理的冬小麦在花后7、14 d时,叶片中游离氨基酸含量随着水分胁迫程度的加剧呈上升趋势,花后21 d和28 d时,G1、G2处理氨基酸含量迅速降低,这是因为灌浆期是小麦生长的籽粒充实期,营养物质从叶片转运到籽粒,持续重度干旱将缩短旗叶寿命,致使叶片中游离氨基酸含量迅速减少,表明灌浆期水分胁迫可使叶片中游离氨基酸含量增加,但胁迫过甚,叶片中氨基酸含量在短暂上升后将快速下降。28 d时拔节期各处理氨基酸含量差异较小,这是因为此时小麦已接近成熟,叶片由绿转黄,叶片中所含游离氨基酸较少所致,其中B4处理的氨基酸含量略高于CK处理,这是由于拔节期轻度干旱促使氨基酸含量增加,灌浆期水分的充分供应延缓了叶片的衰老,使得此时的叶片仍保持一定的活性,因此氨基酸含量要高于充分灌水处理。B1、B2、B3、G1、G2、G3处理花后叶片游离氨基酸含量随小麦的生长而下降;B4、CK处理呈先下降后上升趋势,花后21 d时含量最低;G4处理在花后21 d时上升,28 d时下降,这种突然变化可能是由于21 d时该处理叶片中游离氨基酸含量过少,茚三酮与抗坏血酸反应而使溶液颜色过深所致。

2.2.2 对叶片中可溶性蛋白含量的影响

对2008年盆栽冬小麦水分处理B1、B2、B3、B4、G1、G2、G3、G4、CK,分别于花后7、14、21、28 d采用紫外吸收法检测各处理旗叶中可溶性蛋白含量,结果如图6所示。

从图6中可以看出,花后7d,拔节期、灌浆期水分胁迫对叶片中可溶性蛋白含量的影响为:B1、B2、B3、G1、G3、G4>CK,B4、G2<CK,表明花后7d,拔节期中、重度胁迫(B1、B2、B3),灌浆期中、轻度胁迫(G3、G4)可使旗叶中可溶性蛋白含量增加;花后14d,拔节期不同水分胁迫处理的旗叶可溶性蛋白含量均高于灌浆期同水分处理的叶片蛋白含量,且B1、B2、G2>CK,G1、G3、G4<CK,B3、B4≈CK,表明花后14d时,拔节期重度胁迫(B1、B2)使叶片蛋白含量增加,随胁迫程度的加剧而升高,轻度胁迫(B3、B4)对叶片蛋白含量影响较小;灌浆期轻度胁迫(G3、G4)使叶片蛋白含量下降;花后21 d,B2、B3、B4<G2、G3、G4,表明花后21 d时,灌浆期中、轻度水分胁迫(G2、G3、G4)有利于叶片中可溶性蛋白含量的增加,但随胁迫程度的加剧而下降;花后28 d,拔节期所有处理(B1、B2、B3、B4)中叶片可溶性蛋白含量均高于充分灌水处理,而灌浆期G1、G2、G3、G4处理的叶片可溶性蛋白含量均低于充分灌水处理,且拔节期与灌浆期同处理之间的叶片可溶性蛋白含量差异较大,表明花后28 d时,拔节期水分胁迫使叶片可溶性蛋白含量增加,灌浆期水分胁迫使叶片可溶性蛋白含量下降。

对比图5和图6可见,同叶片中游离氨基酸含量不同,不同处理间叶片可溶性蛋白含量差异较小,基本在4.5%～6.5%。随着生育进程的推进,B1、B2、G1、G2、G3、G4、CK处理叶片可溶性蛋白含量呈先上升后下降趋势,B1、B2处理于花后14 d达到最大值,G1、G2、G3、G4、CK 处理于花后21 d达到最大值;B3、B4处理呈逐渐升高趋势,于花后28 d达到最大值。

3 结果与讨论

已有研究认为,作物在遭受到干旱逆境后,气孔关闭,光合性能下降[6,7]。本研究结果与此相同,认为叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度均随拔节期水分胁迫程度的加剧呈下降趋势,光合速率随生育进程的推进不同胁迫程度间差异逐渐加大,蒸腾速率随生育进程的推进逐渐增加;拔节初期土壤相对含水量在45%以下,拔节中期在55%以下时,光合速率呈明显下降趋势;拔节期保持土壤相对含水量在65%～75%之间可使蒸腾速率适当降低,减少水分损耗。

叶片水分利用效率随生育进程的推进逐渐降低,中、轻度水分胁迫下,叶片水分利用效率差异较小,重度胁迫下,叶片水分利用效率差异较大,这同高延军认为旗叶叶片水分利用效率在土壤含水量方面存在一定的临界值[8]一致,就本研究而言,该土壤含水量临界值为田间持水量的55%～65%。

蛋白质是细胞中最重要的组成成分,蛋白质的合成和水解是其主要的表现形式。在充分供水情况(CK)下,植物维持平衡的氮代谢过程。本研究中,CK处理游离氨基酸呈先降后升的变化趋势,可溶性蛋白含量呈先升后降的变化趋势,花后21 d时,游离氨基酸含量最低,可溶性蛋白含量最高,表明开花后,蛋白质水解作用呈“∨”型,合成作用呈“∧”型变化趋势,就本研究而言,两作用的强弱转折点为花后21 d。当干旱发生时,这种平衡被打破,合成和水解均受到影响。

游离氨基酸含量随拔节期胁迫程度的加剧呈先上升后下降趋势,随生育进程的推进而下降,花后7、14、21 d时,处理间差异较大,28 d时,处理间差异较小且氨基酸含量较低。灌浆期水分胁迫可使叶片中游离氨基酸含量增加,但胁迫过甚,叶片中氨基酸含量在短暂上升后将快速下降。重度水分胁迫使叶片游离氨基酸含量降低,可能是由于重度水分胁迫使植株体内氮代谢紊乱,氮素重新分配,一部分氨基酸被转移到其他部位,一部分氨基酸被分解或转化成酰胺所致[9]。与游离氨基酸不同,处理间可溶性蛋白含量的规律性不明显,从花后28 d的检测中可以看出,拔节期水分胁迫使花后叶片可溶性蛋白含量增加,灌浆期水分胁迫使叶片可溶性蛋白含量下降。

本研究不同水分胁迫处理间,游离氨基酸含量变化较大,可溶性蛋白含量变化较小,重度胁迫与充分灌水处理的叶片游离氨基酸差异可达3倍,而所有处理叶片中可溶性蛋白含量基本为4.5%～6.5%,差异较小,这是由于干旱加剧了蛋白质的降解作用,植物细胞内的脯氨酸、甘氨酸等含量明显增加,过量积累的游离氨基酸远远超过蛋白质合成的需要,蛋白质合成受阻,同时蛋白质合成速度减慢,氨基酸的利用减少,也促使游离氨基酸在植物体内迅速增加[2,10,11]。

摘要：采用盆栽方式种植,研究冬小麦关键生育期不同程度水分胁迫对冬小麦叶片生理生化的影响。结果表明:水分胁迫使小麦光合性能下降,拔节初期土壤相对含水量在45%以下,拔节中期在55%以下时,光合速率随生育进程呈明显下降趋势,拔节期保持土壤相对含水量在65%～75%之间可使蒸腾速率适当降低,减少水分损耗。游离氨基酸含量随拔节期胁迫程度的加剧呈先上升后下降趋势,随生育进程的推进而下降,花后7、14、21d时,处理间差异较大,28d时,处理间差异较小且氨基酸含量较低。灌浆期水分胁迫可使叶片中游离氨基酸含量增加,但胁迫过甚,叶片中氨基酸含量在短暂上升后将快速下降。花后28d时,拔节期水分胁迫使花后叶片可溶性蛋白含量增加,灌浆期水分胁迫使叶片可溶性蛋白含量下降。

关键词：冬小麦,水分胁迫,盆栽,生理生化

参考文献

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小麦叶片 篇5

1. 试验设计与试验方法

1.1 试验设计。

试验设12个处理 (见表1) , 3次重复, 小区面积0.05亩, 方块随机排列。有机肥全部做小麦基肥, 无极N素化肥做小麦追肥施入。见表一

注:高量无机氮肥亩施18.4千克氮素, 低量无机氮肥亩施9.2千克氮素, 高低量有机肥氮素折合与无机氮肥高、低量相等。

1.2 分析方法。

在不同生育时期, 取样并进行处理, 含氮量采用凯氏法测定, 含磷量采用钒钼黄比色法测定, 含钾量采用火焰光度计法测定。

2. 试验结果

2.1 施肥对小麦叶片和籽粒吸收氮素的影响。

见表二注:表中含氮量以N/干物质*100%计。

从表中可看出, 拔节期叶片中含氮量以处理9占第一位, 单施低量有机肥较低。抽穗期以氮、钾肥配合叶片中含氮量最高, 其次为氮、磷、钾配合的处理, 有机肥与高量化肥的处理, 施用高、低量有机肥的处理叶片中含氮量最低。小麦成熟期叶片中含氮量以施高量有机肥与高量无机氮肥配合的和施低量有机肥加高量氮肥处理最高, 低量有机肥的处理含氮量最低。小麦籽粒中含氮量, 以施高量无机氮肥和有机肥配合的处理最高, 单施有机肥的处理含量较低。小麦各生育期的含氮量, 以拔节期最高, 而抽穗期, 成熟期逐渐降低。

2.2 施肥对小麦叶片和籽粒吸收磷素的影响。

见表三。拔节期, 小麦叶片P素含量以施有机肥的各个处理含量较高, 施P>不施P, N、P、K混施>N、P>N、K, 随着施氮量增加, 叶片P素降低, 随着有机肥施用量的增加而增加。小麦抽穗期叶片含P量以有机肥的处理和施P处理较高, 且无肥处理P素含量仍比施N和N、K处理高。

成熟期施用有机肥, 各处理仍保持较高P素, 施N、P>N、P、K, 随着施N增加, 叶片P素降低。无肥处理, P素含量后期较高;施用有机肥和P素化肥, 可提高此期叶片P素含量, 有利于光合作用。籽粒P的含量, 以施有机肥各处理。NPK、NK及无肥处理含量较高;只施NK和NPK配合, 可以提高籽粒中P素含量, K可以促进P向籽粒转移。全生育期P素变化, 施用NK和无肥处理及只施N的处理, 叶片含P量拔节期达到高峰后开始下降。有机肥和施P肥处理, 拔节—孕穗达到高峰, 抽穗期开始下降, 随着施N水平不同, 叶片P素成不一致性变化, 有降低趋势, 籽粒中P素也成不一致性变化, 但施P和有机肥可以供给叶片和籽粒较多P素。

2.3 施肥对小麦叶片和籽粒吸收钾肥的影响。

见表四。叶片含K量, 拔节期施K和施有机肥各处含量较高, 随着施用有机肥的增加, 叶片含K量增加, 抽穗时, 施K和施有机肥个别处理, K素含量较高, 但总体表现出不一致。施用有机肥, 叶片K素较高, 随着施N素化肥的增加, K素相对或增或减。表现出不一致性。成熟期, 以高有机和NPK、NK、NP、处理叶片较多, 施K和高量有机肥作用明显, 此时含有较多K素, 利用光合作用产物向籽粒运输。籽粒的含K量, 随着施用量的增加, K并不一定增加, 表现出不一致性。全生育期中, 高有机肥NPK、NP、NK、抽穗期叶片达到高峰, 其余拔节期前后K素较高, 以后叶片含K降低。

3. 小结