小麥抗旱性研究的進(jìn)展與展望

文/ 王飛

作者地址 淮陰師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 江蘇淮陰 223300

1 引言

小麥?zhǔn)侨蚩偖a(chǎn)量排名第二的糧食、經(jīng)濟(jì)作物，主要播種面積分布于氣候干旱與半干旱地區(qū)，所以，小麥的抗旱性研究對(duì)緩解全球糧食生產(chǎn)問題具有重要意義。

2 干旱脅迫下小麥的生理生化情況

一般情況下，小麥在干旱脅迫下會(huì)有如下幾種方式來改變生長(zhǎng)情況：縮短它們的生活周期；縮小葉片面積與空氣導(dǎo)度來減少水分蒸騰速率；通過滲透調(diào)節(jié)來控制細(xì)胞內(nèi)水分分布情況；減少存活率等。小麥體內(nèi)許多生理生化反應(yīng)與形態(tài)結(jié)構(gòu)由于干旱脅迫而發(fā)生變化。

2.1 小麥抗旱性的生理基礎(chǔ)

干旱脅迫下可能導(dǎo)致小麥基直徑，株高，麥穗長(zhǎng)，葉數(shù)和葉面積，以及相對(duì)含水量減小，縮短生長(zhǎng)周期，減少小麥開花及結(jié)實(shí)率。

干旱脅迫下的小麥為維持穩(wěn)態(tài)，細(xì)胞內(nèi)很多代謝產(chǎn)物都發(fā)生了改變，致使細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生干旱信號(hào)，借助轉(zhuǎn)化來控制相關(guān)基因表達(dá)和代謝途徑的變化，使細(xì)胞保持完整性，防止細(xì)胞失水，達(dá)到適應(yīng)干旱環(huán)境的要求。

干旱脅迫借助抑制葉片伸縮、減弱葉綠體光化學(xué)反應(yīng)以及生理生化活性等途徑，使光合作用難以進(jìn)行。C3 和C4植物體中，葉黃素循環(huán)中非輻射能量的消耗，使細(xì)胞擁有防御光破壞的能力。近期研究成果發(fā)現(xiàn)，小麥也具有相似調(diào)節(jié)機(jī)制，

2.2 小麥抗旱性的生化基礎(chǔ)

干旱脅迫可以誘導(dǎo)小麥產(chǎn)生特異性蛋白，特異性蛋白的產(chǎn)生與小麥的生理代謝過程密切相關(guān)，這些特異性蛋白的產(chǎn)生可以有效緩解干旱造成的危害。

干旱脅迫下，小麥體內(nèi)發(fā)生的一系列適應(yīng)性反應(yīng)，其中脅迫信號(hào)是通過體內(nèi)激素的形式傳導(dǎo)的，使細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生抵御干旱的調(diào)節(jié)反應(yīng)。同時(shí)，在小麥細(xì)胞內(nèi)存在酶促和非酶促兩種形式的活性氧清除系統(tǒng)，可以通過提高保護(hù)酶活性及抗氧化劑含量來消除活性氧毒害是提高小麥抗旱耐旱性的重要途徑。

3 小麥對(duì)干旱的耐受性

3.1 不同小麥品種對(duì)干旱的耐受性

在干旱脅迫下，小麥品種的不同致使體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)[1]的含量也相應(yīng)不同，可溶性蛋白調(diào)控小麥細(xì)胞的滲透勢(shì)，抵御干旱脅迫造成的傷害。小麥品種的不同對(duì)生理代謝途徑中生成的活性氧對(duì)細(xì)胞的毒害作用的耐受能力也不同。

小麥產(chǎn)量的多少，可以顯示不同干旱脅迫程度對(duì)不同小麥品種的抗旱差異性。所以，產(chǎn)量的穩(wěn)定性可以作為判別小麥品種抗旱性差異的綜合性指標(biāo)。

3.2.不同干旱處理方式對(duì)小麥幼苗葉和根的影響

持續(xù)干旱處理過程中，致使小麥根和葉的可溶性蛋白的含量都有所下降，持續(xù)干旱處理對(duì)小麥根的可溶性蛋白含量的影響要遠(yuǎn)大于葉，恢復(fù)供水后含量都有不同程度的恢復(fù)[2]。

通過間斷干旱處理后，小麥葉中可溶性蛋白含量變化幅度不大，少許上升后又恢復(fù)到原來水平，但是根則有很大幅度的下降[3]。

4 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在小麥抗旱中的研究與應(yīng)用

一定濃度的氯化膽堿可以緩解干旱對(duì)小麥葉片中葉綠素的損害，噴施氯化膽堿溶液后，小麥細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶POD、SOD的活性有所提高，可以有效減小自由基對(duì)細(xì)胞的毒害作用，細(xì)胞表面膜脂的過氧化明顯減弱，并且能降低葉綠素（尤其是葉綠素a）的降解，葉片中光合作用的光反應(yīng)能夠順利進(jìn)行[4]。

黃腐酸在提高小麥抗旱能力上是一個(gè)理想的藥物，噴施黃腐酸后，千粒重增大，小麥的穗粒、大粒增多，不孕穗、小穗減少。其作用可使作物適應(yīng)范圍寬，有利于抵抗不良環(huán)境的影響，能有效地提高小麥抗干旱、抵抗疾病及抗干熱風(fēng)的能力。

近期研究發(fā)現(xiàn)，肌醇以及維生素B6也能顯著提高小麥的抗旱性，噴施后，小麥的各項(xiàng)生理指標(biāo)與對(duì)照組有明顯優(yōu)勢(shì)。

5 小麥抗旱性研究的未來發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前小麥抗旱性研究的相關(guān)趨勢(shì)是從實(shí)驗(yàn)室到農(nóng)田的轉(zhuǎn)移，從小麥的單個(gè)時(shí)期到整個(gè)生活周期的延伸，從研究一個(gè)基因到探索多個(gè)基因的功能（超過幾百）的過度[5]。伴隨著基因庫(kù)和基因芯片在小麥抗旱性領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，轉(zhuǎn)基因小麥種植面積的不斷擴(kuò)大，小麥抗旱性研究將取得重大突破。

6 結(jié)論

綜上所述，小麥對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)，有可能是適應(yīng)，損傷，補(bǔ)償，修復(fù)，自我調(diào)節(jié)的過程。所以自我提高抗旱性以及水利用效率對(duì)小麥的生產(chǎn)和質(zhì)量是非常重要的。

當(dāng)前，隨著蛋白質(zhì)組學(xué)方法以及高通量技術(shù)（如基因芯片）的應(yīng)用，使得小麥抗旱性可以在更多更高層面上進(jìn)行更全面、更深入的研究[6]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，借助生物信息統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，小麥抵御干旱脅迫的調(diào)節(jié)機(jī)制已經(jīng)明確，為小麥抗旱新品種的培育提供了切實(shí)可行的理論依據(jù)。在現(xiàn)代分子生物學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等技術(shù)的高度結(jié)合與發(fā)展的基礎(chǔ)上，研究小麥抗旱性機(jī)制的腳步將會(huì)繼續(xù)推進(jìn)，小麥抗旱新品種也將會(huì)在全球糧食、經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中占據(jù)越來越大的地位。

[1]包玉龍． 荒漠植物蒙古扁桃耐旱生理特性研究[D]． 內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2007

[2]譚曉榮，胡韜綱．等． 不同干旱方式對(duì)小麥幼苗可溶性蛋白含量及總抗氧化力的影響[J]．河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，29(1)，42-47

[3]肖強(qiáng)，高建明．等．干旱脅迫對(duì)空心蓮子草抗氧化酶活性和組織學(xué)的影響[J]．生物技術(shù)通訊，2006，17(4)：556-559

[4]徐建明，陳雪．等．干旱脅迫下氯化膽堿對(duì)小麥幼苗葉片中葉綠素含量和熒光特性傷害的緩解作用[J]．干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28(3)：172-176

[5]姜義寶，崔國(guó)文．等．干旱脅迫下外源鈣對(duì)苜?？购迪嚓P(guān)生理指標(biāo)的影響[J]．草業(yè)學(xué)報(bào)，2005，14(5)：32-36

[6]肖靜，胡治球．等．多個(gè)相關(guān)數(shù)量性狀主基因的聯(lián)合分析方法[J]．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38(9)：1717-1724