摘要
目的:小麦（TriticumaestivumL.）胚乳细胞的生长发育伴随着细胞程序性死亡（PCD）的过程，胚乳细胞发育及充实程度与胚乳PCD进程发展密切相关。干旱胁迫加速小麦PCD进程，影响小麦的品质和质量。磷是小麦必需的大量元素之一，在一定范围内增施磷肥可促进小麦籽粒灌浆过程中可溶性总糖和蔗糖向淀粉的转化，增加粒重和总淀粉含量，缓解干旱胁迫危害。探明不同磷素运筹对小麦花后干旱胁迫下籽粒发育过程中胚乳PCD变化特征，揭示磷素对胚乳PCD的延缓影响，验证磷素延缓胚乳PCD减缓干旱胁迫危害，为进一步通过栽培措施调控植株营养状况，延缓胚乳细胞PCD进程提供理论基础。 方法:本研究选用新冬20号和新冬23号小麦为研究材料，设置两种水分条件:花后干旱胁迫（DT,灌水量为5625m3/hm2）、适水条件（WT,灌水量为9000m3/hm2）。在每个水分条件下设置三种磷肥（P2O5105kg/hm2）施用方式:P1（小麦返青期一次性施用）、P2（小麦返青和拔节期分别追施50％）、P3（小麦返青、拔节和灌浆期分别按40％、30％和30％比例追施）。通过EvansBlue染色检测胚乳PCD的发生、透射电镜切片制作、TUNEL检测DNA的缺口、胚乳细胞基因组DNA片段化检测、胚乳细胞核的计数、胚乳核酸酶活性、胚乳细胞PCD相关基因表达、籽粒灌浆特性分析等技术手段研究不同磷素运筹对小麦花后干旱胁迫下胚乳细胞程序性死亡的影响。 结果:（1）两个参试品种不同磷素运筹花后干旱胁迫下胚乳PCD的发生具有随机性，随着干旱胁迫天数的延长，胚乳细胞PCD加快，EvansBlue染色显示花后21d时PCD进程达到最快，透射电镜超薄切片显示花后14d时胚乳细胞核出现退化，花后14d-21d核变形程度加快。（2）干旱胁迫下,新冬20表现为P3的核变形和核膜凹陷较P1、P2轻，P3细胞核变形数目较少，检测下P3细胞核被TUNEL标记数目较少。新冬23表现为P3的核变形和核膜凹陷较P1、P2轻，灌浆中后期（21d）P3细胞核变形数目较少。两个品种总体表现为P3磷素运筹胚乳细胞核变形解体进程较P1、P2减缓。适水与干旱胁迫结果一致，但适水条件下整体核变形和核膜凹陷较干旱轻。（3）干旱胁迫下，两个参试品种均表现为P3时DNA片段化出现时期较晚，核酸酶活性和细胞核数目均表现为P3普遍显著高于P1、P2,P3磷素运筹保持较高的DNA水平。适水与干旱胁迫结果一致，但干旱胁迫DNA片段化出现的时期较适水提前，DNA水平较适水有所降低。（4）干旱胁迫下，新冬20的dad1和Bcl2基因在P3磷素运筹时相对表达量较高，dad1基因集中在花后7d和28d,Bcl2基因集中在花后21d;新冬23的dad1基因整体相对表达量表达较低。Bcl2基因的相对表达量集中在花后21d,表现为P2表达量较高。适水条件下，新冬20的dad1和Bcl2基因在P1磷素运筹时相对表达量较高，dad1基因集中在花后14d和28d,Bcl2基因集中在花后21d和28d;新冬23的dad1基因表达集中在花后7d和28d,表现为P3表达量较高，Bcl2基因的相对表达量集中在花后21d,表现为P2表达量较高。（5）干旱胁迫下，两个品种P3磷素运筹的理论最大千粒重都较P1、P2高，P3灌浆的三个时期持续时间较长，最终获得较高的籽粒千粒重。适水与干旱胁迫结果一致，但干旱胁迫下三个磷素运筹的理论最大千粒重都较适水有所降低。 结论:小麦胚乳PCD进程受磷素运筹和干旱胁迫的影响，干旱胁迫使PCD进程加快，3次施磷在花后干旱胁迫下延缓了胚乳细胞DNA的片段化，细胞核变形解体速度变缓，籽粒灌浆增重持续时间长,有效延缓了胚乳PCD进程。生产上水分缺乏时，磷素运筹可根据小麦生长需要，采取多次施磷方式调控植株营养状况，延缓PCD进程，减轻花后干旱胁迫危害损失。
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