小麦抗旱机理研究进展.doc

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1、小麦抗旱机理研究进展葛培郭广芳晏月明（首都师范大学生命科学学院，北京１０００４８）摘要：干旱是影响小麦产量和品质的重要环境因素，而小麦在干旱胁迫下的抗旱机理非常复杂，不同程度以及不同发育时期的干旱胁迫对不同品种的影响各异。对近年来有关干旱胁迫下小麦的形态结构与渗透调节物质的变化，特别是基因和蛋白表达量的改变进行了综述，对小麦在干旱胁迫下如何提高品质及产量等问题提出建议。关键词：干旱胁迫小麦生理指标基因组蛋白质组目前全球干旱、半干旱地区约占土地总面积的３６％，占耕地面积的４３％，大多数国家都面临水资源危机，我国也不例

2、外。干旱在我国分布广泛，一年四季均有可能发生，对农业生产影响十分严重。小麦是世界上最重要的粮食作物之一【ｌ。３Ｊ，世界上有超过３５％的人口以小麦为主食，并且随着人口的增加，人们对小麦的需求量也在不断在增多。在各种谷物中，小麦因为它的经济以及营养方面的原因而备受关注Ｈ１。如果干旱发生在小麦开花期或者灌浆期，就会导致其灌浆期减短、产量严重减少ｐ１。在世界范围内，由于水分亏缺所造成的小麦减产，可能要超过其它因素所导致的产量损失的总和¨１。由全球变暖所导致的气温升高以及可利用水减少的现象日益严重，这将会进一步激化谷物减产川

3、。所以了解小麦在干旱胁迫下的反应机制对培育抗旱小麦品种、提高产量和品质具有重要意义。植物防御干旱是通过改变其分子、细胞、生理水平上的各种因素，如基因型、失水程度、生活周期以及组织类型等来实现的。植物感知失水信号后，激活依赖ＡＢＡ和非依赖ＡＢＡ两个途径来调节一系列的蛋白激酶和磷酸化酶的信号传导¨。１¨，从而合成一些能抵抗胁迫的新蛋白¨“。糖类（蔗糖、海藻糖等），糖醇（甘露醇）、氨基酸（脯氨酸）以及甜菜碱等类胺物质在植物抵抗干旱胁迫时起到调节细胞渗透压和稳定蛋白的作用¨“。随着基因组学的快速发展，越来越多物种的全基因组

4、测列计划完成。由于小麦的基因组十分庞大，至今基因组计划尚未完成。小麦性状是由基因型决定的，而生长过程中环境的改变对其性状的影响要超过基因的影响¨“。所以了解环境对小麦基因表达的影响对提高其产量非常重要。但是大部分细胞生命活动发生在蛋白质水平而不是ＲＮＡ水平，因此即便知道了全部基因的表达概况也难以阐明基因的实际功能。蛋白质组学是连接基因组学、遗传学和生理学的一门科学，已成为生物科学各个研究领域的必不可少的学科¨“。它的出现为活体生物蛋白的研究提供一个更宽的平台，弥补了基因组学研究方法（不能得知基因的具体功能）的不足之

5、处，并逐渐成为研究胁迫条件下植物生长过程发生的一系列变化的重要技术¨扣驯。特别是双向电泳（２一ＤＥ）、生物质谱（ＭＳ）和生物信息学三大蛋白质组学核心技术，已经越来越多的应用于该领域。２．ＤＥ是分析蛋白质尤其是复杂体系中的蛋白质最有效的一种的技术，它可以分离几千甚至上万种蛋白，这是目前所有电泳技术中分辨率最高、信息量最多的技术。ＭＳ是分析多肽以及蛋白质混合物质量图谱灵敏度最高的工具。生物信息学的建立为蛋白质图谱的分析、蛋白质的鉴定提供了有力的工具。小麦蛋白质的含量及组成是判断食物营养价值高低以及品质好坏的最重要标准Ｂ

6、“。干旱胁迫对小麦蛋白各组分的影响较大，故运用蛋白质组学技术来研究作物对干旱胁迫的反应，提高作物的抗旱性，是农业进一步增产增收以及提高品质的重要基础，也是当前农业科学研究的热点。１小麦干旱胁迫形态结构与渗透调节物质的变化植物在干旱条件下一般会有以下几种措施来改变其生长状况：减短它们的生活周期；减少气孔导度和叶面积来减少蒸腾速率或者增加吸水量；通过渗透调节来改变细胞失水状况；通过减少存活率旧…。干旱胁迫会导致小麦体内很多形态结构和生理生化指标的变化，比如生长状况、产量、ＡＢＡ含量、脯氨酸、甜菜碱和丙二醛等。１．１形态

7、结构与抗旱性根是植物吸收水分的主要部位，也是最先受到干旱胁迫影响的部位，根的发达程度与小麦的抗旱性有密切的关系。干旱胁迫可能会导致小麦植株高度、基径、叶片数量与面积、相对含水量、穗长均变小，使其生长周期减短，减少小麦的开花率与结实率，故能影响小麦的产量。Ｉｚａｎｌｏｏ等旧列的间断干旱试验结果表明，株高、植株平均绿叶数、叶片干物质、单株产量、单株穗数、每穗粒数、千粒重均减少，穗长缩短，卷叶数和不育小穗数增多。Ｚｈａｎｇ等［７１在小麦开花期后施加干旱处理，得知其相对含水量、叶绿素含量、叶片水势及渗透压和小麦产量均有所下

8、降。植物受到干旱的程度不同时，其产量受到的影响程度也不会一样。ＥｃｋⅢ３以及Ｗｅｉｓ等汹３的研究表明在小麦生长过程中对其实施轻度干旱胁迫会提高小麦的产量。如果在其开花期以后对其进行干旱处理，对其产量影响会较严重。并且随着干旱程度的增加，小麦的产量受到的影响就越大。１．２渗透调节物质与抗旱性植物在干旱胁迫下，为维持其平衡，体内许多代谢、合成、渗透调节物质都发生