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

作     者：王璐媛 刘淋茹 袁鑫茹 张艳艳 张荣 段剑钊 贺利 冯伟 王志强 王永华 郭天财 WANG Lu-yuan;LIU Lin-ru;YUAN Xin-ru;ZHANG Yan-yan;ZHANG Rong;DUAN Jian-zhao;HE Li;FENG Wei;WANG Zhi-qiang;WANG Yong-hua;GUO Tian-cai

作者机构：河南农业大学农学院河南郑州450046 国家小麦工程技术研究中心河南郑州450046 教育部作物生长发育调控重点实验室河南郑州450046 

出 版 物：《植物营养与肥料学报》 (Journal of Plant Nutrition and Fertilizers)

年 卷 期：2024年第30卷第8期

页      面：1477-1489页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32101830) 国家重点研发计划项目(2023YFD2300204) 财政部和农业农村部—国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-03) 

主　　题：水分胁迫 褪黑素 穗花发育 抗氧化特性 干物质积累 

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100μmol/L外源MT处理,并以清水为对照(CK),自叶面喷施MT 3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(H_(2)O_(2))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H_(2)O_(2)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。