[目的]探明花后干旱胁迫下不同磷素运筹对小麦胚乳细胞程序性死亡(PCD)的影响,验证不同磷素运筹延缓胚乳PCD进程,减轻花后干旱胁迫危害的效果.[方法]选用冬小麦'新冬 20 号'为材料进行裂区试验,主因素为水分,副因素为磷肥施用方法.两个水分处理为:干旱胁迫(开花后停止灌水)和适水条件(开花至成熟,每 12 天进行一次灌水).在P2O5 施用量 105 kg/hm2 下,设置 3 种磷肥运筹方式:P1(返青期一次性施用)、P2(返青和拔节期各追施 50%)、P3(返青、拔节和灌浆期分别追施 40%、30%和 30%的磷肥).花后每7 天取小麦穗样一次,共取样 5 次.观察了穗中部籽粒胚乳细胞超微结构、酸性磷酸酶(ACPase)化学定位、胚乳细胞核数以及胚乳细胞基因组中的DNA片段,分析了胚乳细胞ACPase活性和胚乳PCD相关基因的相对表达量.[结果]1)适水和干旱胁迫条件下,P3 处理小麦的核变形和核膜凹陷较P1、P2 轻,P3 处理细胞核变形较少,TUNEL检测P3 处理细胞核被标记数目较少,P3 延长了胚乳细胞核变形至解体的进程.2)干旱胁迫下,P3 处理DNA片段化出现时期较晚;适水条件下,P3 处理DNA片段化出现时期同样较晚,且干旱胁迫下DNA片段化出现的时期较适水条件下提前.3)适水和干旱胁迫下,P3 处理细胞核计数显著高于P1、P2 处理,核酸酶活性同样显著高于P1、P2 处理,P3 处理的胚乳细胞ACPase活性较P1、P2 处理高.4)dad1 和Bcl2 基因负向调控PCD进程,干旱胁迫下,dad1 基因在花后 7 天的相对表达量较适水条件下增加,花后 14 天相对表达量有所下降,P3 处理下 dad1 的相对表达量在花后 28 天达到峰值,Bcl2 基因在花后 7 天P3 处理的相对表达量较适水条件下增加,花后 28 天P3 处理 Bcl2 的相对表达量达到峰值;适水条件下,dad1 基因的表达集中在花后 14 和 28 天,Bcl2 基因的表达集中在花后 21 和 28 天,都表现为P1 处理高于P2、P3 处理.5)干旱胁迫下,P1 处理最大灌浆速率和平均灌浆速率最高;P3 处理最大灌浆速率出现时期最晚,籽粒灌浆增重持续时间较长,理论最大千粒重较P1、P2 处理高.适水条件下,最大灌浆速率和平均灌浆速率以P2 处理最高;P3 处理最大灌浆速率出现时期最晚,籽粒灌浆增重持续时间较长,理论最大千粒重较P1、P2 处理高.[结论]花后干旱胁迫下,通过 3 次施磷减少了花后小麦籽粒胚乳细胞DNA的断裂,延缓了细胞核变形、解体的速度,维持了较高的细胞数,有效延缓了胚乳PCD的进程.干旱加剧了胚乳细胞的程序化死亡进程,磷肥分 3 次追施延缓胚乳细胞程序性死亡的效果较适水条件下更突出,因此,生产上水分亏缺时,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程度.
万方数据
维普
