前代花后干旱锻炼对后代小麦苗期耐旱性的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

小麦是我国最重要的粮食作物之一，种植面积占粮食作物总面积的22%左右，产量占粮食总产的20%以上，是我国主要的商品粮和战略储备粮品种，在粮食生产、流通和消费中具有重要地位^[1]。

小麦产量和籽粒品质形成既受遗传因素控制，也受生态因子和栽培措施的影响[2]。近十几年来，全球气候变化加剧，极端逆境事件如高温、干旱、低温、渍水等发生的频率不断增加，严重影响作物产量和品质[3]。有报告显示，过去50年来，东北、华北和西南地区全年降水量呈减少趋势，未来农业水资源量将日益短缺，灌溉农田面积将显著减少。由于升温和干旱，土壤水分蒸发大大加强，华北干旱化将进一步扩张和加剧[4]。干旱胁迫严重影响我国冬小麦的生产，尤其在北方麦区，是限制产量的主要因素[5]。全球气候变化下干旱的频发亦会影响世界小麦生产^[6]。小麦生育期尤其是灌浆期遭遇持续干旱将严重影响小麦生长和最终产量及品质的形成。有研究表明，花后干旱是影响小麦产量和品质形成的主要环境因素，主要通过降低粒重制约籽粒产量^[7]。因此，研究如何提高小麦的耐旱性对不利气候条件及水分条件下小麦的稳产具有重要的理论和实践意义。

[1] 赵广才,常旭虹,王德梅等.中国小麦生产发展潜力研究报告[j].作物杂志,2012,(3):1-5.

2. 研究的基本内容和问题

通过对作物前代干旱锻炼获得耐旱性的研究，可以找到对作物耐旱性获得起关键调控作用的基因和蛋白尤其是可以遗传下来的表观遗传修饰，这样在作物生产上，我们可以对作物进行适当干旱锻炼或施用外源调控物质诱导起关键作用的表观遗传修饰，从而提高其后代的耐旱性。

3. 研究的方法与方案

研究方法：水培试验

技术路线：以T0，T1，分别表示未经前代干旱锻炼及经一代干旱锻炼；D（drought）代表干旱处理。（见附件）

试验方案

（一）试验材料：宁麦13

（二）试验地点：南京农业大学生科楼温室

（三）试验方法：水培试验

（四） 试验处理：

对照：0 PEG

干旱处理:PEG设置为18%，处理时间为3-7天，视具体情况而定。采用裂区设计，每处理6盆，3次重复。

（五）测量及取样：

处理前、处理结束及恢复供水后分别进行叶片水势、光合特性、叶绿素荧光特性、SPAD值及叶绿素含量化学方法测定。

处理前及处理结束后取生长一致的植株鲜样（上三叶/旗叶）在液氮中速冻30min，置于-80℃冰箱中保存，用于ABA含量测定。

处理结束后取生长一致的植株鲜样在液氮中速冻30min，置于-40℃冰箱中保存，用于叶片各相关酶活性、MDA含量的测定。

（六）测定项目与方法：

1.叶片相对含水量测定

相对含水量=（Wf-Wd）/（Wt-Wd）100%Wf叶片鲜重（g）；Wd叶片干重（g）；Wt叶片饱水重（g）

2.光合与叶绿素荧光特性的测定

光合指标、荧光指标、叶绿素含量

3.叶绿体中 MDA、H₂O₂含量、O^2-产生速率以及抗氧化酶的测定

叶绿体提取按照 Behera 等（2002）的方法。

MDA 含量测定参考 Du 和 Bramlage（1992）的方法。

H₂O₂含量测定按照 Moloi 等（2006）的方法。

O^2-产生速率测定参照 Sui 等（2007）的方法。

SOD、POD 活性测定参照 Tan 等（2008）的方法。

可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝 G-250 法（李合生，2000）

4.叶片ABA含量测定

酶联免疫法

我们认为，本实验无论在设计方法还是技术路线上都是可行的。

4. 研究创新点

抗逆锻炼是农业生产上提高作物非生物逆境耐性的重要途径之一。生育前期适度的逆境刺激，可提高作物对同一或其他逆境的抗性，有研究表明植物经一定干旱、渍水等锻炼或刺激后，生育后期再经历同样胁迫时，其抗性和适应能力显著增强，产量相对无前期处理对照显著提高，因而，逆境锻炼在植物生产中可能有很好的应用前景。另研究发现，植物这种胁迫记忆是与DNA与组蛋白修饰相关的，大多数胁迫诱导的修饰在胁迫解除后会恢复到基本水平，但部分修饰能稳定下来并通过有丝分裂及减数分裂遗传（即表观遗传修饰），也就是说前代逆境锻炼是很有可能对后代的耐逆性产生影响的。而目前的研究大都集中在前期逆境锻炼，对前代逆境锻炼对后代耐逆性影响的研究极少。

5. 研究计划与进展

2013.10-2014.6，繁种（已完成）

2014年7月，种子脱粒及储存

2014年8-12，相关文献阅读，资料查阅，技能学习及材料准备