【摘要】：大量考古學(xué)和遺傳學(xué)證據(jù)已經(jīng)證明六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.,基因組BBAADD)大約形成于8500年前,由栽培四倍體小麥(T.turgidum,基因組AABB)和粗山羊草(Aegilops tauschii,基因組DD)經(jīng)雜交和加倍(六倍化)形成。前期研究已經(jīng)明了,六倍體普通小麥的脅迫抗性明顯高于其四倍體祖先。然而,普通小麥適應(yīng)性增強(qiáng)的生理基礎(chǔ)和進(jìn)化過程仍未得到充分的研究。本文以六倍體小麥及其四倍體和二倍體親本為材料,研究了小麥六倍化過程中低氮耐性是否變異以及其變異產(chǎn)生的生理學(xué)機(jī)制。我們在低氮和正常氮條件下培養(yǎng)新合成六倍體小麥(neo-6×,BBAADD)、其四倍體(4×,BBAA)和二倍體(2×,DD)親本以及天然六倍體小麥(nat-6×,BBAADD),通過測定不同倍性的小麥在兩種氮條件下的生長、光合、氮代謝關(guān)鍵酶、氮吸收相關(guān)的電生理參數(shù)及基因表達(dá),來探討新合成六倍體小麥低氮耐性是否變異以及變異產(chǎn)生的生理基礎(chǔ)。結(jié)果表明,在低氮條件下,與四倍體和二倍體親本相比,新合成六倍體小麥能保持高的光合作用、氮含量以及氮同化效率。在形態(tài)水平上,新合成六倍體小麥的根/冠比高于其親本,這可能是一種適應(yīng)性生長策略:新合成六倍體小麥利用更多的根向更少的地上部分供應(yīng)氮,從而促使地上部分氮積累。在電生理水平上,在低氮條件下,新合成六倍體小麥H~+排出速度和NO_3~-的吸收速度都明顯高于其四倍體親本。H~+的大量流出可促進(jìn)新合成六倍體小麥快速建立質(zhì)子梯度從而促進(jìn)其NO_3~-的吸收,進(jìn)而增加其低氮耐性。在基因表達(dá)水平上,新合成六倍體小麥氮吸收相關(guān)基因(NPFs和NRTs)的表達(dá)量也明顯高于其四倍體和二倍體親本,推測NPFs和NRTs在小麥氮代謝進(jìn)化過程中起重要作用�？偟膩碚f,本實驗從生理和分子水平闡述了小麥在六倍體化過程中低氮耐性增加的機(jī)制。研究結(jié)果將豐富小麥適應(yīng)性進(jìn)化理論,也可為小麥耐逆性育種提供理論參考。
【圖文】：

第三章 結(jié)果與分析一、 不同倍性小麥在兩種氮條件下表型的差異我們將 5mM 的 NO3-設(shè)定為正常施氮條件，將 0.1mM 設(shè)定為低氮條件。在正常氮培養(yǎng)條件下，不同倍性的小麥生長狀態(tài)均良好，四倍體小麥、新合成六倍體小麥和天然六倍體小麥地上部分生物量相差不大，但新合成六倍體小麥的根系明顯比四倍體小麥發(fā)達(dá)（圖 1a，圖 1b）。低氮脅迫 28 天后，新合成六倍體小麥地上部分葉片生長較好，衰老程度較低, 而四倍體小麥地上部分葉片明顯出現(xiàn)衰老，葉片枯黃的現(xiàn)象（圖 1）。盡管新合成六倍體小麥在低氮條件下長勢良好，但其地上部分生物量明顯低于四倍體親本（圖 1a，圖 1b），并且有趣的是，新合成六倍體小麥根生物量和根/冠比都明顯高于其四倍體親本（圖 1b）。

圖 2. 低氮條件對不同倍性小麥光合作用的影響。gs-氣孔導(dǎo)度；PN-凈光合速率；Chl-葉綠素；Car-類胡蘿卜素；E -蒸騰速率。計算值=平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。不同小寫字母代表不同倍性間的顯著性差異（t 檢驗，P ＜ 0.05)。對于同一倍性，，*表示正常條件和低氮條件的顯著差異（t 檢驗，P ＜ 0.05）。正常氮條件（5mM）與低氮條件（0.1mM）處理 31 天。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S512.1

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本文編號：2611172