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本试验于2001~2003年在扬州大学农学院实施,研究了不同基因型小麦品种(系)铁(Fe)、锌(Zn)、铜(Cu)、铅(Pb)、镉(Cd)等金属元素品种间的吸收差异及其吸收、分配特性:采用土培方式研究了Pb、Cd胁迫对小麦产量形成、光合特性、剑叶衰老、籽粒淀粉合成、植株氮磷钾吸收、小麦籽粒加工品质等的影响。 1.不同基因型小麦品种籽粒Fe、Zn、Cu含量差异及其吸收分配特点 试验以35个不同基因型品种为材料,研究不同品种籽粒Fe、Zn、Cu含量差异,结果表明不同品种籽粒Fe、Zn、Cu含量存在基因型差异,表明筛选高效吸收Fe、Zn的小麦品种是可能的。品种间籽粒Cu含量变幅小于Fe和Zn。 以强筋、中筋、弱筋不同专用类型品种为材料,研究小麦植株Fe、Zn、Cu吸收分配特点,结果表明:小麦植株体内Fe、Zn、Cu含量在器官中分布次序为根系显著大于地上部器官。叶片、茎鞘Fe、Zn含量呈前期高、后期低的变化趋势,Cu含量呈波动性变化。同一器官、同一时期,不同品种间Fe、Zn、Cu含量差异显著。籽粒Fe、Zn、Cu含量与根系、叶片或茎鞘等含量高低无显著相关性。小麦植株地上部器官Zn和Cu的积累量在成熟时达到最大值;Fe至孕穗时达最大值。小麦对Cu、Zn的吸收主要在拔节至孕穗及孕穗至成熟两个阶段,Fe主要在拔节至孕穗。地上部器官对Fe、Zn、Cu的吸收比例各生育期不同。栽培措施对小麦籽粒扬州大学博士论文Fe、Zn、Cu含量具有调节效应。密度增加,籽粒中三种元素含量增加。氮肥用量增加,亦呈现同样趋势。磷肥用量增加,籽粒Zn、Cu含量下降,且磷肥用量在一定范围内适当后移可提高籽粒Fe、Zn、Cu含量。喷施FeSO。、ZnS认能增加Fe、Zn及Cu含量。2.不同基因型小麦品种籽粒Pb、cd含量差异及其吸收分配特点 试验以38个不同基因型品种为材料,研究Pb、Cd胁迫条件下,不同品种籽粒Pb、Cd含量差异,结果表明不同品种籽粒Pb、Cd含量存在基因型差异。根据籽粒Pb、Cd含量,采用SAS聚类分析方法将品种分别划分为Pb、Cd含量高、中、低三种类型。 试验以中筋小麦扬麦12号为材料,采用土培方式研究小麦植株Pb、Cd吸收分配规律,结果表明:小麦叶片、茎鞘、籽粒及根系中Pb、Cd含量均随胁迫处理浓度的增加而增加。各器官Pb、Cd含量梯度为:根>茎鞘>叶片>籽粒,一般叶片、茎鞘Pb、Cd含量5叶期较高,至拔节期下降,此后则逐渐增加至成熟时含量最高。籽粒中Pb、Cd含量极显著低于其它器官。籽粒中Pb、Cd含量与土壤Pb、Cd浓度呈线性正相关。因此,在低污染土壤中,可以考虑选择对Pb、Cd耐受力强、积累量低(小于“国家安全标准”)的小麦品种,以提高污染土壤生产能力。 随处理浓度增加,小麦各器官Pb、Cd积累量及总积累量增加,但浓度过高(Pb为3000mg/kg,Cd为200mg/kg),积累量反而下降。5叶期,Pb、Cd积累量为:叶片>茎鞘,此后各生育期则均为茎鞘>叶片,成熟时Pb、Cd积累量大小次序为:茎鞘>叶片>籽粒,且籽粒积累量远小于茎鞘、叶片。小麦在拔节前Pb、Cd吸收量较小,拔节后是Pb、Cd主要吸收时期,吸收量占总量的90%以上。小麦叶片中Pb、Cd分配比例随生育进程推移而下降,茎鞘中的分配比例则不断增加,成熟时分配在籽粒中的Pb比例为0.184~0.477%,Cd为3.76一10.09%,表明小麦对Cd的积聚能力大于Pb。3.Pb、cd胁迫对小麦产量形成及生理特性的影响 以中筋小麦扬麦12号为材料,采用土培方式研究Pb、Cd对小麦产量形成及生理特性的影响,结果表明:高浓度Pb、Cd胁迫导致小麦株高降低,出叶速度减缓,分孽能力下降,生物量减少,有效穗、每穗粒数减少,千粒重降低,产量下降。低浓度Pb(毛1000mg/kg)、Cd(续20mg/kg)胁迫处理产量高于对照。Pb、Cd王蔚华:小麦金属元素吸收分配特性及胁迫生理效应研究胁迫处理影响小麦体内各器官N、P、K的含量,不同生育阶段影响效应不同,Pb、Cd胁迫处理均影响氮、磷向籽粒输配。高浓度Pb、Cd胁迫处理降低了剑叶SPAD值,剑叶可溶性蛋白质下降速率快,光合速率下降,高浓度Pb、cd胁迫处理抑制剑叶Poo、SOD酶活性,MDA大量积累,脯氨酸含量增加,影响剑叶光合特性。高浓度Pb、Cd胁迫处理还抑制剑叶蔗糖磷酸合成酶活性,影响光合产物蔗糖的合成和向籽粒的输送。高浓度Pb、Cd处理影响淀粉的合成,降低了蔗糖合成酶活性,蔗糖起始浓度低、下降速度慢,与淀粉合成相关的ADPG焦磷酸化合成酶、555酶和Q酶活性显著低于对照,导致最终淀粉含量低于对照。低浓度Pb、Cd处理以上各指标均优于对照。Pb、cd胁迫处理后收获的种子发芽质量亦下降,所有处理种子发芽率均下降,幼苗种子根发生数减少,根系生长受抑制,总干重下降,幼苗素质差。4.pb、Cd胁迫对小麦品质的影响 以弱筋小麦宁麦9号和中筋小麦扬麦12号为材料,采用土培方法研究Pb、Cd胁迫对小麦品质的影响,结果表明:Pb胁迫处理,在低浓度(250mg/铭)范围内小麦籽粒总蛋白含量比对照略有增加,之后随处理浓度增加,籽粒总蛋白含量下降,浓度越高,下降幅度越大。Cd处理籽粒总蛋白质含量均下降。同一品种的四种蛋白质组分变化趋势不同,且同一组分不同品种变