外源L-谷氨酸對(duì)花后干旱脅迫下小麥干物質(zhì)積累分配、籽粒灌漿特性及品質(zhì)形成的調(diào)控效應(yīng)

摘要： 【目的】谷氨酸（Glu） 具有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)，提高作物抗逆能力的功效。研究外源 L-谷氨酸（L-Glu）對(duì)灌漿期干旱脅迫下小麥干物質(zhì)積累分配及轉(zhuǎn)運(yùn)、光合參數(shù)、灌漿特性、農(nóng)藝性狀及品質(zhì)特性的影響，為進(jìn)一步研究谷氨酸提高小麥耐旱性奠定理論基礎(chǔ)?！痉椒ā恳孕陆髟远←溒贩N新冬18 號(hào)和新冬22 號(hào)為試驗(yàn)材料，在抽穗期、開(kāi)花期分別噴施0、2、4 mmol/L 的L-Glu 溶液，開(kāi)花后進(jìn)行大田干旱脅迫（DT） 和適水處理（WT）。在開(kāi)花初期和花后10、20、30 天 （即灌漿初期、中期、后期），測(cè)定了小麥干物質(zhì)積累分配及轉(zhuǎn)運(yùn)、光合特性、灌漿特性、農(nóng)藝性狀及品質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)?！窘Y(jié)果】外源噴施L-Glu 可以顯著增加開(kāi)花后干旱脅迫下地上部總干物質(zhì)積累量，其中DT-G2、DT-G4 處理顯著高于DT-G0 處理。與DT-G0 處理相比，DT-G2 和DT-G4 處理有效提高了開(kāi)花后干旱脅迫下干物質(zhì)積累對(duì)籽粒干物質(zhì)積累的貢獻(xiàn)率，新冬18 號(hào)小麥分別增加24.65%、24.28%，新冬22 號(hào)小麥分別增加28.44%、16.03%；與DT-G0 處理相比，DT-G2、DT-G4 處理提高了灌漿期光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、葉肉瞬時(shí)羧化效率（Pn/Ci） 及籽粒灌漿平均速率，其中DT-G2、DT-G4 處理下新冬18 號(hào)小麥籽粒灌漿平均速率分別較DT-G0 增加15.17% 和3.59%，新冬22 號(hào)小麥分別增加19.92% 和14.70%；與DT-G0 處理相比，DT-G2 處理顯著提高了2 個(gè)小麥品種的千粒重，DT-G4 處理顯著降低了2 個(gè)小麥品種的濕面筋含量。【結(jié)論】抽穗期、開(kāi)花期噴施外源L-Glu 可以顯著增加開(kāi)花后干旱脅迫下小麥地上部總干物質(zhì)積累量，降低灌漿后期小麥干物質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)器官的分配比例，同時(shí)提高開(kāi)花后干旱脅迫下旗葉的光合速率及蒸騰速率，進(jìn)而促進(jìn)小麥穗部干物質(zhì)的分配，提高小麥籽粒的灌漿速率，延長(zhǎng)灌漿持續(xù)時(shí)間，最終在降低干旱脅迫下粒重?fù)p失的同時(shí)提高籽粒品質(zhì)。

關(guān)鍵詞： 小麥； 花后干旱脅迫； L-谷氨酸； 干物質(zhì)積累分配； 光合效率； 灌漿持續(xù)時(shí)間； 籽粒品質(zhì)

灌漿期是小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)形成的關(guān)鍵階段，近年來(lái)，小麥主產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)極端天氣，如高溫干旱等頻發(fā)，使得小麥籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)同時(shí)下降[1?2]。因此，在旱作農(nóng)業(yè)中，提高小麥對(duì)干旱脅迫的抗性或采取相應(yīng)緩解措施以降低干旱脅迫所造成的不利影響有重要意義。干旱脅迫會(huì)影響小麥對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收利用[3]，減弱小麥的光合作用，抑制其生長(zhǎng)最終降低產(chǎn)量[4]。而干物質(zhì)的積累及分配與小麥產(chǎn)量息息相關(guān)，Dordas[5]、仝錦等[6]研究認(rèn)為決定小麥產(chǎn)量高低的關(guān)鍵取決于地上部干物質(zhì)的積累與分配，更與營(yíng)養(yǎng)器官與生殖器官協(xié)調(diào)平衡發(fā)展密切相關(guān)[7]，同時(shí)提高逆境條件下小麥穗軸+穎殼+麥芒及籽粒干物質(zhì)的分配比例更是提高小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵。氨基酸是由堿性氨基和酸性羧基所構(gòu)成的有機(jī)化合物，屬于一種有機(jī)氮源，可以發(fā)揮一定的肥效，其中谷氨酸（Glu） 被證明可以提高作物的抗逆能力及品質(zhì)。左瑩[8]、鄧旭東[9]研究表明非生物逆境脅迫下外源添加L-谷氨酸（L-Glu） 可以顯著提高水稻的耐旱性及水蜜桃的耐冷性。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)氨基酸參與了蛋白質(zhì)的合成，可以促進(jìn)和調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[10]。光合作用是植物干物質(zhì)積累的基礎(chǔ)[11]，前人研究認(rèn)為外源氨基酸肥料可以顯著提高植物葉片的凈光合速率（Pn） 和光合色素含量，尤其是提高葉片的光合能力，對(duì)作物高產(chǎn)及干物質(zhì)的積累起著重要的作用[12?13]，王貝貝等[14]發(fā)現(xiàn)噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以顯著提高小麥地上部干物質(zhì)積累量及延長(zhǎng)灌漿持續(xù)時(shí)間。針對(duì)在非生物逆境脅迫到來(lái)前噴施外源氨基酸的研究也有相關(guān)報(bào)道，南鎮(zhèn)武等[15]在拔節(jié)期倒春寒來(lái)臨前噴施外源氨基酸顯著提高了成熟期籽粒、穗軸+穎殼+麥芒、莖鞘及葉的干物質(zhì)積累量，并且提高了籽粒結(jié)實(shí)率及籽粒蛋白質(zhì)含量。張靜靜等[16]研究發(fā)現(xiàn)，噴施聚谷氨酸和L-Glu 后均可以促進(jìn)玉米干物質(zhì)的積累，并且可以增加穗粒數(shù)從而提高產(chǎn)量，但聚谷氨酸效果強(qiáng)于L-Glu。本課題組前期通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、生理生化等方法，揭示了小麥灌漿期遭遇干旱脅迫時(shí)氨基酸代謝和糖代謝的協(xié)同作用以及谷氨酸的重要作用[17]。然而，關(guān)于優(yōu)質(zhì)小麥灌漿期遭遇干旱脅迫時(shí)，植株干物質(zhì)積累分配及轉(zhuǎn)運(yùn)、光合特性、灌漿特性、農(nóng)藝性狀和品質(zhì)特性對(duì)外源L-Glu 響應(yīng)方面的研究不足。此外，外源氨基酸在谷類作物中的作用仍存在一些不確定性，特別是外源L-Glu 是否可以作為減小干旱脅迫所帶來(lái)的傷害和提高產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的常用農(nóng)藝措施值得深究。

為此，本研究選用2 個(gè)新疆本地優(yōu)質(zhì)主栽小麥品種，研究噴施L-Glu 對(duì)開(kāi)花后干旱脅迫下小麥干物質(zhì)積累分配與轉(zhuǎn)運(yùn)、光合特性、灌漿特性、農(nóng)藝性狀及品質(zhì)特性的影響，為優(yōu)質(zhì)冬小麥品種的綠色栽培及解析外源L-Glu 調(diào)控抗旱性的機(jī)制提供有價(jià)值的信息。