因系的在抗旱机制研究上的应用 (1)利用两对多蜡质和少蜡质小麦近等基因系JM205和JM204、JM208和JM206,研究蜡质 对小麦抗旱性的影响。
[0034] 实验表明，无论正常浇水还是干旱胁迫条件下，多蜡质小麦品系旗叶蜡质含量均 显著高于少蜡质小麦品系（图1，P〈 0.05)，并且干旱胁迫后，两对小麦近等基因系旗叶蜡 质含量均显著增加 (P〈 0.05)，这说明干旱胁迫可以诱导小麦与蜡质合成相关的基因大量 表达，产生较多的蜡质，从而以减轻干旱对植物生长造成的不利影响，这可能是旗叶受到干 旱胁迫后蜡质含量大量积累的原因。
[0035] (2)利用两对多蜡质和少蜡质小麦近等基因系JM205和JM204、JM208和JM206,研究 蜡质与叶片水势关系。研究结果表明，干旱条件下，叶片表皮角质层蜡质含量增加（图1A)， 蜡质与角质结合形成角质层内层无定型结构覆盖在表皮细胞外，进而降低叶片水分散失速 率（图3)，同时维持较高的叶片水势（图2)。小麦旗叶蜡质与叶片水分散失速率和叶片水势 间存在一定的联系，即多蜡质小麦品系旗叶水分散失速率显著小于少蜡质小麦，说明多蜡 质小麦品系抗旱能力更强。
[0036] (3)利用两对多蜡质和少蜡质小麦近等基因系JM205和JM204、JM208和JM206,研究 蜡质与光合特性的关系。研究发现，灌浆中期，无论正常浇水还是干旱胁迫条件下，多蜡质 小麦品系和少蜡质小麦品系的光合速率均存在明显差异，且多蜡小麦平均光合速率高于少 蜡小麦品系(P〈 0.05)，此外，干旱胁迫后，少蜡质小麦旗叶光合速率比多蜡质小麦下降更 大。
[0037]植物受到干旱胁迫，或叶片膨胀势或水势下降，一般会关闭气孔，这是植物对水分 缺失的最初响应。尽管气孔关闭减少了蒸腾作用，但是同时也减少了叶绿体中CO2的同化 量。本研究发现，旗叶蜡质含量与气孔导度Gs下降、胞间CO 2浓度Ci升高、蒸腾速率E下降有 一定联系。干旱胁迫后，多蜡质小麦品系和少蜡质小麦品系旗叶光合速率Pn下降，胞间CO 2 浓度Ci均升高，与少蜡小麦气孔导度Gs、蒸腾速率E均增加相比，多蜡小麦蒸腾速率E和气孔 导度Cond均明显降低，所以干旱胁迫造成少蜡质小麦品系叶片叶肉光合酶活性降低使光合 速率下降，而多蜡质小麦由于气孔限制光合速率降低。干旱胁迫后，旗叶蜡质提高降低了叶 片水分散失，从而减轻了干旱胁迫引起的光合速率下降，维持了相对较高的光合速率，这可 能是其产量较高的直接原因（表1)。
[0038]另外，活性受抑制程度的衡量指标，植物受到胁迫(如高温强光）后， Fv/Fm降低。本研究发现，多蜡质小麦品系和少蜡质小麦品系间Fv/Fm下降幅度存在明显差 异。干旱条件下，多蜡质小麦旗叶光抑制程度减弱，而少蜡质小麦光抑制程度加重;这说明 在干旱胁迫条件下，蜡质含量的增加对光剩光能的反射和散射作用使对植物的有效光能减 少，减轻了小麦叶片光抑制程度；多蜡质小麦旗叶在蜡质层的保护下，减少了水分散失速 率，保持较高水势，并且降低因干旱而造成的PS II活性下降，减轻了光抑制程度，使叶片维 持了相对较高的光合速率，这可能是其产量较高的又一原因。此外，干旱胁迫下，在小麦灌 浆后期，多蜡质小麦品系叶片衰老较晚，因而持绿时间较长，比少蜡质小麦品系平均多2天， 这也可能是导致多蜡小麦品系产量较高的原因。
【主权项】
1. 一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 以藁城9411为母本，通过与父本ATHLET杂交，获得F1; (2) 在分离世代F2代，选择叶片有蜡质的小麦株系； (3) 将收获的上述株系种成F2:3株行，继续选择叶片有蜡质小麦株系； (4) 将收获的上述株系种成F3:4株行，在F4代继续选择叶片有蜡质小麦株系； (5) 将收获的上述株系种成F4:5株行，在F5代继续选择叶片有蜡质小麦株系； (6) 将收获的上述株系种成F5:6株行，在F6代继续选择叶片有蜡质小麦株系； (7) 将收获的上述株系种成F6:7株行，在F7代选择有蜡质和无蜡质小麦株系各10个； (8) 下一年种成F6:8株行，根据农艺性状、叶片蜡质测试、抗旱的生理指标测试、籽粒产 量测试和抗干旱胁迫衡量指标计算，选育了两对多蜡质抗旱和少蜡质不抗旱小麦近等基因 系JM205和JM204、JM208和JM206。2. 根据权利要求1所述的一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法，其特征在于:所 述的叶片蜡质测试，是指分别取多蜡质和少蜡质品系旗叶，取材时不要损伤表皮蜡质，然后 使用氯仿浸泡称重法进行蜡质测试。3. 根据权利要求1所述的一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法，其特征在于:所 述的抗旱的生理指标测试、籽粒产量测试和抗干旱胁迫衡量指标计算，包括以下： (1) 旗叶水势和旗叶水分散失速率测试； (2) 旗叶光合特性和叶绿素荧光参数的测试； (3) 籽粒产量测试； (4) 抗干旱胁迫衡量指标计算。4. 根据权利要求3所述的一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法，其特征在于:所 述的旗叶水势的测试，是采用美国WESCOR公司PSYPRO露点水势仪测试。5. 根据权利要求3所述的一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法，其特征在于:所 述的旗叶水分散失速率的测试，是指于小麦灌浆期，分别取对照和处理完整的大小一致的 叶片置于室温黑暗中，气孔完全关闭，测角质蒸腾失水。6. 根据权利要求3所述的一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法，其特征在于:所 述的旗叶光合特性和叶绿素荧光参数的测试，是指小麦灌浆中期，选择晴天上午8:30-10: 30，用(：11^3-2光合作用测试系统测试旗叶的?11、68、(^4，1^0，光强设定为120(^111〇1111_ 28 一1，C02浓度为380μπιο1 πιοΓ1，采用大气湿度和温度;分别于上午7:30和12:00，经过暗适应30 min后，利用Handy-PEA植物效率仪测试旗叶叶绿素荧光动力学曲线并计算相应的荧光参 数。7. 根据权利要求3所述的一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法，其特征在于:所 述的籽粒产量测试，是指在小麦成熟期，收获全部籽粒，测量小区面积，并计算单位面积产 量。8. 根据权利要求3所述的一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法，其特征在于:所 述的抗旱能力评价，包括抗干旱指数T0L和易感干旱指数SSI，用来评价不同旗叶蜡质含量 小麦近等基因系的抗干旱能力： TOL = YPi-Ysi； SSI = (1-Ysi/Ypi)/(1-Ys/Yp)； 其中，YP1和YS1分别为正常浇水条件下和干旱胁迫条件下，每个品系的产量，单位kg· ha^1; YjPYs分别为正常浇水条件下和干旱胁迫条件下，供试小麦品系的平均产量，单位 kg · ha-、9.一种多蜡质抗旱小麦近等基因系在抗旱机制研究上的应用，其特征在于JM205和 JM204、JM208和JM206在抗旱机制研究上的应用。
【专利摘要】本发明属于遗传学领域，公开一种多蜡质抗旱小麦近等基因系的选育方法及其在应用。以藁城9411为母本，通过与父本ATHLET杂交，通过目测蜡质选择，连续世代选择，在F6:8株行，选择叶片有蜡质株系测试，并进行抗旱的生理指标测试、籽粒产量测试和抗旱能力评价，选育了两对多蜡质抗旱和少蜡质不抗旱小麦近等基因系JM205和JM204、JM208和JM206，并进行了在抗旱机制研究上的应用。
【IPC分类】A01H1/04, A01H1/02
【公开号】CN105519429
【申请号】CN201610087941
【发明人】宋健民, 郭军, 李豪圣, 徐文, 程敦公, 刘爱峰, 曹新有, 余晓丛, 刘建军, 赵振东
【申请人】山东省农业科学院作物研究所
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年2月17日