小麦根中NADP-脱氢酶系统关键酶活性与根系活力和产量的关系分析

• 作者: 周燕 周苏玫 徐凤丹 李秋杰 杨习文 杨蕊 梅晶晶 王言景 申冠宇 贺德先
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 小麦 异柠檬酸脱氢酶 NADP-苹果酸酶 戊糖磷酸途径总脱氢酶 根系活力(改良TTC法) 产量
• 年，卷（期）: 2018,（11）
• 所属期刊栏目: 耕作栽培·生理生化·农业信息技术
• 页码范围: 2060-2071
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.11.004

摘要

[目的]在黄淮平原典型农田氮肥减施条件下,探索决定小麦根系活力的关键脱氢酶种类及酶活性变化及其对籽粒产量的影响.[方法]采用大田试验方式,运用裂区设计,主处理为施氮量,设0 (N0),135(N1),157.5 (N2),180(N3),202.5 (N4),225(N5) kg·hm-2 6个施氮水平,副处理为半冬性品种矮抗58和周麦27号.对小麦越冬期、返青期、拔节期、挑旗抽穗期、灌浆期和蜡熟期根中异柠檬酸脱氢酶(NADP-ICDH)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、戊糖磷酸途径总脱氢酶(G6PDH+6PGDH)活性与根系活力(改良TTC法)和产量间的关系进行分析. [结果]小麦关键生育时期根系活力呈“高-低-高-低”变化,NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性变化均表现为先上升后下降的趋势,灌浆后活性变化不明显.越冬前后,不同施氮处理间根中NADP-脱氢酶系统关键酶活性表现为不施氮处理(N0)大于施氮处理(N1-N5);拔节—抽穗期,NADP-脱氢酶系统关键酶活性和根系活力均表现为施氮处理(N1-N5)显著高于不施氮(N0)处理,随着施氮水平逐步降低不同酶活性随之降低,与N5处理相比,N4处理NADP-ICDH和NADP-ME的活性未达显著水平,同时(G6PDH+6PGDH)活性和根系活力降幅最少.施氮量显著影响小麦籽粒产量及其构成因素,与不施氮处理(N0)相比,施氮处理(N1-N5)下的单位面积成穗数、穗粒数显著提高.综合两年度产量平均值可知,N5处理下籽粒产量最高,达9 238.02 kg·hm-2,N4处理次之,较N5处理仅下降0.3％且差异未达显著水平.进—步分析表明,不同生育时期根中NADP-ICDH、NADP-ME与(G6PDH+6PGDH)三者之间呈显著或极显著正相关关系;NADP-脱氢酶系统关键酶活性与根系活力呈正相关关系,其中生育中、后期达显著或极显著水平;根系活力及NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性与产量呈显著或极显著正相关关系.通径分析表明,两年度NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性在拔节期和挑旗抽穗期对产量有较大的正向作用;挑旗抽穗期根系活力对产量的直接作用较小,但其通过NADP-ME和戊糖磷酸途径总脱氢酶(G6PDH+6PGDH)活性对产量所产生的间接正向作用较大,因而根系活力对产量的影响达极显著水平.[结论]本试验条件下,综合考虑NADP-脱氢酶系统关键酶活性和根系活力变化及籽粒产量表现,黄淮平原麦田施氮水平由N5减至N4水平当是最佳选择.NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性与采用改良TTC法测定的“根系活力”密切相关,其中NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性对根系活力影响最大,实践中可通过分子育种手段和有效栽培措施实现NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)在根中的高表达以提高小麦根系活力.