性能的硬质小麦基因型在干旱和终端热应激条件下在不断变化的气候条件

文摘

硬质小麦(小麦属硬质l .),是一种重要的经济作物,贡献人类营养和许多过去食品因此非常商业的重要性。它的生产限制是由于多个环境压力即。、干旱和热应力。这里比较分析硬质小麦品种如mac 3125,你好8627年,菲律宾02-08和5013年国际写作计划是由研究生理、产量和产量贡献特征在压力条件下评估他们的表现在晚播条件。研究表明,在产量和产量有显著差异贡献特征即。,grain yield/plant, 1000 grain weight, biomass/plant, number of tiller/plant, sedimentation value and total carotene content in stress tolerant and sensitive genotypes. In addition, it was observed that physiological traits like canopy temperature, Chlorophyll (Chl)-a fluorescence and root coring could be used as stress markers in field conditions to screen stress tolerant and sensitive wheat genotypes under adverse conditions. This finding suggests that durum wheat genotypes are found to differ in their ability to respond to drought and high temperature, thereby tolerance durum genotypes could be useful as genetic stock to develop wheat tolerant varieties in breeding programs. In addition there is significant difference in traits like canopy temperature, Chl-a fluorescence and root coring in stress tolerant and sensitive genotypes. This suggests that these parameters can prove to be reliable parameters to assess stress tolerance.

关键字

Chla荧光、热应力、干旱压力,硬质小麦基因型。

介绍

硬质小麦账户大约10到11%小麦种植面积在世界各地,会计对小麦总产量的8%,它是许多食品原料如通心粉、意大利面世界人口的营养产品和粗粒小麦粉。在印度硬质小麦,可以作为很好的补充营养的庞大的人口是良好的蛋白质来源,总胡萝卜素和微量元素,由于更多的市场价值在国内和国际市场上,它有助于支持印度经济。然而,由于巨大的小麦产量减少和质量损失由于干旱和热应力特别是灌浆期是收到的时候十分关注开发压力耐受性小麦品种(1- - - - - -3]。发现了小麦作物的生理反应压力有效地确定基因型耐药性或易感性(4]。干旱和热应力在开花期和灌浆阶段加速成熟,大大降低晶粒尺寸,重量和收益率(5]。有发展的范围硬质小麦在不利的条件下;尤其是高温和水分亏缺6,7]。植物光合速率、代谢和其他植物活动受到这些压力的影响这些受损的小麦植株压力的生理限制植物生长和生产力,特别是当它发生在生殖阶段(4,8]。有迫切需要立即注意开发压力耐受性小麦基因型组合不同的方法。植物育种者总是寻找合适的和可重复的指标筛选germ-plasms压力耐受性(9,10]。树冠温度、叶绿素(背影)——荧光根取心和其他生理参数可能有助于确定可容忍的种质克服干旱和终端热应力下的屈服损失(11- - - - - -13]。有很多在体外研究面包小麦植物结合基因操作开发耐高温小麦但它们有限的成功。因此,复杂physiological-genetic方法可能有助于获得应力宽容小麦的农民的风险降到最低降低粮食产量和低质量的产品。因此,第一次在印度中部实验进行评价的硬质小麦基因型在现场条件下检查的性能压力容忍和敏感基因型的应对干旱和热应力。

材料和方法

实验条件

硬质小麦基因型(小麦属植物硬质l .)即mac 3125,你好8627,DBP-02-08和5007年国际写作计划选择在印度农业研究Institute-Regional车站现场试验,印多尔(国会议员),印度。实验场位于北纬22°之间37′50到75°E′经度,海拔557米以上实验室半干旱和潮湿气候的温度范围23°C到41°C和7°C至29°C在夏季和冬季的季节,分别。在这个领域,大部分在西南季风即收到降雨。6月到9月之间,冬天有短时阵雨。播种是很晚播种条件下即完成的。,25^th12月行格式2.5米长,两个行保持行,行遥远18厘米在随机区组设计,3年。弱最大和最小温度记录。基因型3125号卫星,嗨8627人作为耐高温和DBP-02-08国际写作计划5007年热敏感。

灌溉条件和数据重新编码

很晚播种是25日完成的^th12月保持热应力条件时灌浆期,氮、磷、钾应用@ 100、50和25公斤公顷¹分别只有一个灌溉提供了种子萌发和维护整个植物水分胁迫的条件下循环。冠层温度、叶绿素荧光、分蘖数/植物,生物产量/工厂,数量的谷物/飙升,1000粒重、籽粒产量/植物,沉降值和总胡萝卜素含量测定在植物生命周期的不同阶段,从营养阶段进一步成熟,。

冠层温度

冠层温度测量是用一个手持红外测温仪(模型lt - 300第六感,美国)。六3次测量pre-anthesis (18°C到23°C)和3次post-anthesis (33°C到39°C)期间,在八天的时间间隔为0.5 m的边缘线,0.5米以上的树冠水平大约30 - 60°角。树冠温度测量(CT) 12:00至14:00小时万里无云的和明亮的天做所有的预防措施,以避免错误。

叶绿素荧光

快的背影荧光动力学的测量:多相叶绿素a(背影)荧光测量使用装置效率分析仪(豌豆、Hansatech、国王的林恩,诺福克,英国)营养阶段(正常温度和水压力)和post开花期(谷物填充条件)。后,面对高温条件和水的压力。叶子暗适应荧光测量前15分钟。细节中可以看到[14]。

根取心

收获后,根取心的高产和低产硬质小麦品种。根源来自不同土壤深度土壤样本即10、20、30、40和50厘米。根被彻底洗净,风干和观察在根长、根直径、根体积和根重量记录使用Win-Rhizo扫描仪根分析仪。

产量贡献特征

产量和产量贡献组件,如籽粒产量/植物生物产量/工厂,1000粒重、分蘖数/工厂,数量的谷物/飙升,沉降值,总胡萝卜素都被记录下来。数据分析是使用软件完成石膏1。

结果与讨论

评估性能的硬质小麦基因型对干旱和终端热应力,两个压力宽容的基因型和两个敏感的硬质小麦基因型的基础上产生的性能进行连续三年在现场条件下的印度中部。均值和范围产量和产量构成的列表表1(图1)。之间有显著差异的特征应力宽容和应力敏感基因型。粮食产量的均值分别为20.2 g和10.5 g在压力宽容和压力敏感基因型。1000年平均值的粒重和生物量/植物分别为41.8,41.4和36.1,31.8分别,同样数量的谷物/峰值和冠层温度显示,平均值51.1,21.3,25.3,40.0,21.2,26.4。沉降值显示平均值分别为21.7和24.7,在压力宽容和压力敏感基因型。这里强调宽容基因型显示更高的特征值;这表明压力宽容的基因型在不利条件下的适应性。相比之下,舵柄/植物数量和总胡萝卜素含量平均值为39.3,3.8和42.3,4.1表示可能改善这些特征强调宽容的基因型,高价值的胡萝卜素含量热敏感基因型也表明,在压力条件下植物提高次生代谢恢复自己的释放压力条件(15,16]。冠层温度在这项研究中,被用作一个硬质小麦基因型的选择参数评价耐干旱和高温应力在植物育种可以帮助大众选择在初代13,17]。冠层温度的温度是植物和/或植被。它通常是用红外温度计测量。通常用来表示营养水状态和用于模型估算从植被蒸腾率和显热传输。冠层温度是一个函数的一些环境因素,主要是土壤水分状况、空气温度、相对湿度、蒸腾和入射辐射(18]。在这项研究中,发现应力宽容基因型显示低冠层温度以及高产量pre-anthesis阶段以及灌浆期期间;虽然敏感基因型显示更高的冠层温度和低产量这表明如果低植物冠层温度的适应压力条件是(图2)。它可以维持其增长和发展以适当的方式在不利的条件下,它会帮助选择压力条件下的基因型(13,17]

表1:意思是,炎热和干旱的最小和最大可容忍的硬质小麦基因型和敏感。

产量和产量贡献特征

产量构成

压力等因素炎热和干旱压力消极地影响植物的生长和植物生产力的发展,导致急剧下降(19]。压力可以通过种植克服压力的影响宽容品种。这项研究表明,强调宽容高产品种表现出高产量和产量贡献特征(表2)(图1)。在强调宽容的高产品种,产量/观察植物分别为20.8 g和19.6 g而在压力敏感品种籽粒产量/工厂分别为11.1 g和9.8。同样生物量/观察植物高压力宽容品种(42.7 g和40.1 g)和低应力敏感品种(32.1克和31.5克);1000年粮食被发现在压力较高的宽容品种(41.5 g和42.0 g),发现低应力敏感品种(38.2克和34.0克);数量的谷物/飙升更强调宽容品种(47.7和54.5),低应力敏感品种(43.5和36.5);分蘖数/工厂更多的压力敏感品种(44.0和34.7)然而,在压力的品种(45.7和39.0)。同样质量的角色也受到了影响敏感品种中显示,压力低沉降值宽容品种(29.3毫升和34.0毫升)和低应力敏感品种(27.0毫升和22.3毫升);总胡萝卜素含量(4.2 ppm, 3.4 ppm)压力宽容和(3.2 ppm, 5.0 ppm)的压力敏感的硬质小麦基因型;而生理参数也不同压力宽容和易感品种,冠层温度高压力敏感品种开花前和开花后分别(20.9ºC, 21.7ºC和25.4ºC, 25.2ºC),冠层温度冷却器在压力宽容品种(21.1ºC, 21.8ºC和25.9ºC, 26.8ºC);整体结果来看,很明显,这些生理参数除了一些产量贡献特征可以解释的一些机制标明公差应力条件和帮助在发展中压力宽容品种(20.,21]。

表2:产量和产量贡献特征的高产和低产品种在水和热应力的条件下。

协会的籽粒产量和产量贡献特征

籽粒产量显示非常重要和积极的协会有1000粒重,生物量/植物,分蘖数/植物,沉降值、总胡萝卜素含量(表3)。虽然非常重要和消极与CT(营养和灌浆期阶段)表明这些特征起着重要的作用,提高基因型的产量取决于应力条件下的适应性基因型(22,23]。

表3:协会在压力条件下产量和产量贡献的特征。

叶绿素荧光(背影)

另一个参数是用于研究符合责任压力的宽容和敏感基因型叶绿素荧光。利用叶绿素荧光技术作为一种工具来调查报道了抗压能力,在植物(24- - - - - -27]。当黑暗采用叶暴露饱和光展览叫做O-J-I-P荧光瞬态多相上升;O J阶段(结束~ 2 ms), J我阶段(结束~ 30 ms),我到P阶段(结束~ 500 ms)。O-J-I-P荧光崛起的形状相关的主要光合电子传递的变化。叶绿素荧光瞬态测量之前图3一)和压力(后图3 b)强调宽容(8627年3125号卫星,嗨)和敏感(02-08类似,5070年国际写作计划)硬质小麦基因型评价高温对PS的光化学效率的影响。这是明显的图3一曲线的形状是不同的在可容忍的和敏感的硬质小麦品种来显示他们的不同效率进行光化学事件。然而热量和水分胁迫后,可容忍的基因型的光化学效率不受影响明显观察到荧光强度下降时敏感基因型(图3 b)。这清楚地表明,低收益率品种更容易受到热量和水的压力。

根取心

植物根是最重要的一个特征表明植物健康的状态和适应性的应力条件。水吸收速率增加随着年龄增加根密度取决于根和土壤水分状况。本研究在一个压力宽容(mac 3125)和一个压力敏感(02-08类似)被选为根取心。观察,高产品种的根更多的重量和长度比低产品种在不同土壤深度的水平(表4)。强调宽容的基因型(mac 3125)开发它的根进入更深的土壤吸收越来越多的水对土壤深度。因此,根密度(293.9厘米)更深层土壤深处的压力可容忍的基因型,同时这些品种也传播根部表面(61.5厘米)从土壤中吸收更多的水分和水表面而低产品种能够穿透根较小(284.5厘米)。类似的模式被发现与根重(43.0厘米),表明压力宽容基因型采用应力条件通过开发更多的根吸收更多的水的土壤(图4)报道,增加根长度发生的侧根数,进一步强调了根长度可能有助于探索营养深层土壤剖面特别是水是有限的和高温度应力条件(12,28]。硬质小麦基因型的选择更好的籽粒产量和宽容是小麦生产的主要目标。在这项研究中,终端热应力导致收益率显著变化,收益率贡献和生理参数。但有显著差异的特征在高产和低产硬质小麦基因型,表明基因型嗨8627和3125号卫星采用压力条件。这些基因型可作为压力宽容的基因型和育种项目开发压力宽容品种,相比之下硬质小麦基因型即应力敏感。,菲律宾02-08和5070年国际写作计划显示显著的特征值低。除了有显著差异在冠层温度等特征,背影的荧光和根取心宽容和压力敏感基因型。本研究得出结论:硬质小麦基因型影响长期的压力(干旱和高温)被发现在他们的反应能力不同,从而容忍,这可能是有用的作为遗传股票发展硬质小麦宽容品种育种程序。此外,生理参数和冠层温度一样,Chl-a荧光和根取心测量可以作为可靠的工具来检测压力宽容和易感性。这三个参数的优势是,它们快速、容易测量在现场条件下,可靠并提供结果兼容早期使用传统方法和便携设备也可以直接在现场条件下使用。

表4:根重和根的长度高产和低产基因型在不同土壤深度水和热应力的条件下。

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