119份春小麥種質(zhì)萌發(fā)期抗旱性鑒定及抗旱相關(guān)基因表達(dá)特性分析

馮舉伶,姚立蓉，汪軍成，司二靜，楊 軻，李葆春，孟亞雄，馬小樂，尚勛武，王化俊

(1.省部共建干旱生境作物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

小麥(L.)是我國主要糧食作物之一，產(chǎn)量高低與國民經(jīng)濟(jì)和國家糧食安全息息相關(guān)。隨著全球變暖的加劇，干旱已成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要生態(tài)因子，干旱缺水所造成的作物減產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他非生物限制因素的總和，因而開展小麥抗旱性研究對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。種子萌發(fā)是植物生長發(fā)育的起始階段，易受機(jī)械損傷、病害和環(huán)境脅迫的影響，被認(rèn)為是植物生命周期中最關(guān)鍵的階段。種子在干旱脅迫下能否正常萌發(fā)直接影響小麥出苗的快慢和質(zhì)量，進(jìn)而決定基本苗數(shù)及群體結(jié)構(gòu)，并最終影響產(chǎn)量的形成。因此，研究干旱脅迫對小麥種子萌發(fā)的影響對小麥抗旱遺傳育種和高產(chǎn)栽培具有指導(dǎo)作用。

在干旱、鹽堿、高溫等非生物脅迫下，植物會(huì)啟動(dòng)一系列相應(yīng)的耐逆機(jī)制來抵御環(huán)境脅迫。在此過程中，植物各種功能基因和調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)量幾乎都會(huì)發(fā)生變化。小麥在抵御干旱脅迫的過程中，轉(zhuǎn)錄因子起到了至關(guān)重要的作用。在眾多植物轉(zhuǎn)錄因子中，NAC轉(zhuǎn)錄因子具有多種功能，參與植物生長發(fā)育調(diào)節(jié)及逆境脅迫響應(yīng)等，目前已有大量該轉(zhuǎn)錄因子類基因被克隆研究。如從小麥中克隆的轉(zhuǎn)錄因子被導(dǎo)入擬南芥后，轉(zhuǎn)基因植株的抗旱耐鹽能力得到了提高。也有研究揭示了轉(zhuǎn)錄因子在PEG、NaCl和ABA脅迫下均上調(diào)表達(dá)，說明在非生物脅迫應(yīng)答機(jī)制上起著重要作用。C2結(jié)構(gòu)域蛋白(C2 domain protein，C2DP)是一類在真核生物中廣泛存在的鈣依賴性結(jié)合蛋白，這些蛋白在結(jié)構(gòu)上具有高度的保守性，可參與一系列信號傳導(dǎo)及細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控過程等。小麥基因在ABA、PEG、溫度等脅迫誘導(dǎo)下均顯著上調(diào)表達(dá)，因而推測基因也可能參與非生物脅迫的抗性反應(yīng)。胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白(late embryogenesis abundant protein，LEA蛋白)是一類在種子胚胎發(fā)育后期大量富集的脫水保護(hù)因子，可以清除逆境條件下植物體內(nèi)產(chǎn)生的大量活性氧自由基以及作為調(diào)節(jié)蛋白參與滲透調(diào)節(jié)等。從小麥中克隆到的基因受外源ABA、干旱、高鹽等脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，且其轉(zhuǎn)基因擬南芥比野生型更耐旱?；蛟谛←湹母⑶o、葉等組織受到非生物脅迫誘導(dǎo)時(shí)也能大量表達(dá)，并且對細(xì)胞起到保護(hù)作用。半胱氨酸蛋白酶(CP)作為蛋白水解酶之一，對植物同樣至關(guān)重要。除了蛋白酶水解以增加植物的抗性外，有些CP還能加快葉片衰老速度和提高植物在不良環(huán)境下的敏感性等。在小麥蛋白酶家族中，TaCP是主要上調(diào)表達(dá)的植物蛋白酶，以此來應(yīng)對干旱、鹽堿、高溫等多重脅迫壓力。α-淀粉酶(α-AMY)是植物淀粉酶中應(yīng)用范圍最廣的一類，在禾谷類種子萌發(fā)過程中起主導(dǎo)酶作用，淀粉是禾谷類種子的主要成分，因此禾谷類種子萌發(fā)可以看作是淀粉降解的一個(gè)過程。小麥基因在干旱脅迫下會(huì)上調(diào)表達(dá)。谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GPXs)是植物體內(nèi)清除活性氧自由基的主要酶，可抵御膜損傷。其與植物抗逆性緊密相關(guān)，可用來反映氧化脅迫傷害程度和評價(jià)植物的抗逆能力，故對GPXs基因的研究對于提高植物抗逆性具有重要意義。然而，目前關(guān)于GPXs的研究多集中在動(dòng)物組織或細(xì)胞中，而對于非生物脅迫下基因表達(dá)特性的研究還未見相關(guān)報(bào)道。

本研究以20% PEG6000溶液模擬干旱脅迫，對119份春小麥材料萌發(fā)期的種子發(fā)芽勢、種子發(fā)芽率、根鮮重、根干重、苗鮮重、苗干重、葉鮮重、葉干重、根長和苗長等指標(biāo)進(jìn)行測定分析，以期篩選出抗旱型與干旱敏感型小麥類型；并進(jìn)一步分析與抗旱相關(guān)基因、、、、和在抗旱型與敏感型材料萌發(fā)期響應(yīng)干旱脅迫的表達(dá)特征，以驗(yàn)證抗旱材料篩選的準(zhǔn)確性，以期為后續(xù)選育抗旱新品種提供種質(zhì)資源，為小麥抗旱機(jī)理研究提供材料支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

119份春小麥種質(zhì)材料(表1)，由省部共建干旱生境作物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室麥類種質(zhì)創(chuàng)新課題組提供。

表1 119份春小麥種質(zhì)材料名稱及編號Table 1 Name and code of 119 spring wheat germplasms

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子萌發(fā)和形態(tài)指標(biāo)測定

選取上述119份春小麥材料中飽滿、大小均勻的種子若干，清洗好后均勻擺放于墊有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中于室溫條件下進(jìn)行萌發(fā)，用20% PEG6000溶液對種子進(jìn)行干旱脅迫處理，以蒸餾水作為對照。培養(yǎng)3 d后測定種子發(fā)芽勢；培養(yǎng) 7 d后測定種子發(fā)芽率，并選取長勢均一的幼苗20株測定根鮮重、根干重、苗鮮重、苗干重、葉鮮重、葉干重、根長和苗長等指標(biāo)，3次重復(fù)。

1.2.2 小麥抗旱相關(guān)基因的表達(dá)量分析

RNA提取與檢測以篩選出的2份抗旱型種質(zhì)和2份干旱敏感型種質(zhì)為材料，按上述方法用蒸餾水連續(xù)萌發(fā)7 d后再用20% PEG6000溶液進(jìn)行不同時(shí)長(0 h、1 h、6 h、12 h、24 h)脅迫處理，對根、葉組織采樣并迅速置于液氮中，于 -70 ℃保存?zhèn)溆?。用RNA Simple Total RNA Kit(TIANGEN，北京)提取上述組織的總RNA，具體操作步驟參考說明書進(jìn)行，用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA完整性，通過核酸測定儀測定RNA的濃度和純度。

cDNA第一鏈合成運(yùn)用FastKing gDNA Dispelling RT SuperMix(TIANGEN，北京)進(jìn)行cDNA第一鏈的合成，具體操作參考說明書。

qRT-PCR分析依據(jù)基因序列，設(shè)計(jì)、、、、和這6種基因的特異引物(表2)用于其表達(dá)特性分析，利用小麥的β-actin基因(GenBank：AB181991)作為內(nèi)參基因。運(yùn)用SuperRealPreMix Plus(SYBR Green)(TIANGEN，北京)完成qRT-PCR，反應(yīng)體系(20 μL)：2×SuperReal Premix Plus 10 μL、50×Rox Reference Dye 0.4 μL、正向引物(10 μM)0.6 μL、反向引物(10 μM)0.6 μL、cDNA(80 ng· μL)1 μL、RNase-Free ddHO 7.4 μL，每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)重復(fù)。擴(kuò)增程序：95 ℃預(yù)變性15 min；95 ℃變性10 s，60 ℃退火延伸32 s，40個(gè)循環(huán)。待擴(kuò)增完成后，根據(jù)擴(kuò)增曲線和熔解曲線檢測其特異性，并利用2-△△法對基因表達(dá)情況進(jìn)行分析。

表2 qRT-PCR引物Table 2 Primers for qRT-PCR

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 21.0進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析等，利用RStudio和Microsoft Excel 2010進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定及評價(jià)結(jié)果

2.1.1 干旱脅迫對各指標(biāo)的影響

20% PEG6000脅迫下，除苗干重之外，其余9個(gè)指標(biāo)的測定值較對照均有所下降(表3)。其中，苗長的下降程度最大，降幅為80.44%；其次為葉鮮重和種子發(fā)芽勢，降幅分別為79.07%和71.74%；而種子發(fā)芽率的降幅最小，為 14.58%。這9個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)較對照均增加，其中種子發(fā)芽勢增加最明顯。經(jīng)配對檢驗(yàn)，對照與脅迫處理間各指標(biāo)差異均顯著。這表明20% PEG6000脅迫對小麥種子萌發(fā)具有一定的抑制作用，且各指標(biāo)對干旱脅迫的響應(yīng)程度存在差異。

表3 20% PEG6000脅迫下小麥萌發(fā)期各指標(biāo)的變化Table 3 Changes of various indices at wheat germination stage under 20% PEG6000 stress

2.1.2 指標(biāo)間的相關(guān)性

經(jīng)對各指標(biāo)的相對值(脅迫處理/對照)相關(guān)性(表4)分析，種子發(fā)芽勢與種子發(fā)芽率、葉干重、苗長之間，種子發(fā)芽率與葉干重之間，根鮮重與根干重、苗鮮重、葉鮮重之間，根干重與苗鮮重、葉鮮重、葉干重之間均呈極顯著正相關(guān)。根長與葉鮮重、葉干重間均呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.243和 -0.326。種子發(fā)芽率與葉鮮重間，苗干重與葉干重、根長間，葉鮮重與苗長間均呈顯著正相關(guān)；其余指標(biāo)間也存在不同程度的相關(guān)性。這說明20% PEG6000脅迫下，不同指標(biāo)間存在較大的信息重疊，僅憑單個(gè)指標(biāo)難以對小麥抗旱能力作出評價(jià)，還需進(jìn)一步對各指標(biāo)進(jìn)行綜合分析才能更有效地篩出抗旱型小麥種質(zhì)。

表4 20% PEG6000脅迫下小麥萌發(fā)期不同指標(biāo)相對值間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients between relative values of various indices at wheat germination stage under 20% PEG6000 stress

2.1.3 抗旱性主成分分析

對各指標(biāo)的相對值進(jìn)行主成分分析，共提取到5個(gè)主成分(表5)。第一主成分的貢獻(xiàn)率最大，達(dá)36.89%，其主要特征向量為葉鮮重；第二主成分的貢獻(xiàn)率為19.62%，其主要特征向量為種子發(fā)芽勢；第三主成分的貢獻(xiàn)率為12.32%，其主要特征向量為苗長和種子發(fā)芽率；第四主成分的貢獻(xiàn)率為8.90%，其主要特征向量為苗鮮重；第五主成分的貢獻(xiàn)率為6.26%，其主要特征向量為苗干重。這5個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá) 83.99%，可以代表所測指標(biāo)的絕大部分信息，且葉鮮重、種子發(fā)芽勢、苗長、種子發(fā)芽率、苗鮮重和苗干重與主成分有較高的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為 0.90、0.84、0.62、0.60、0.58和0.67，因此可以選擇這6個(gè)指標(biāo)作為綜合評價(jià)供試材料抗旱性的主要鑒定指標(biāo)。

表5 5個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率及載荷矩陣Table 5 Contribution rate and load matrix of the five principal factors

2.1.4 抗旱性聚類分析

采用隸屬函數(shù)法計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，再進(jìn)一步計(jì)算每份材料的抗旱性綜合評價(jià)值(值)(表6)，最后根據(jù)值進(jìn)行聚類分析。結(jié)果表明，119份供試材料可以分為4大類(圖1)。第Ⅰ類為抗旱型種質(zhì)，只有蒙茬1號這1份材料，值為0.67；其在20%PEG-6000脅迫條件下的苗鮮重、苗干重、葉鮮重和葉干重均顯著優(yōu)于其余材料。第Ⅱ類為較抗旱型種質(zhì)，包括黑穗、12-122羅布、紅禿頭等36份材料，值在 0.47～0.60之間。第Ⅲ類為較敏感型種質(zhì)，包括MS94-1、寧春10號、J90-9等43份材料，值為0.38～ 0.45。第IV類為敏感型種質(zhì)，包括09594、K250、隴春3939等39份材料，值為0.23～ 0.37，其在脅迫條件下的各種性狀表現(xiàn)均較差。

圖1 119份春小麥種質(zhì)的D值聚類圖Fig.1 Clustering diagram of D value of 119 spring wheat germplasms

表6 119份供試材料的D值及分類Table 6 D values and types of 119 tested materials

2.2 小麥萌發(fā)期抗旱相關(guān)基因的表達(dá)特性分析

通過qRT-PCR分析，隨著脅迫時(shí)間的增加，09594、K250、蒙茬1號和黑穗葉片及根系中、、、、和等6個(gè)基因均上調(diào)表達(dá)，表達(dá)量均在脅迫24 h時(shí)達(dá)到峰值，且抗旱材料蒙茬1號和黑穗的基因表達(dá)量均高于干旱敏感材料09594和K250。

在PEG脅迫1 h時(shí)，在根系中迅速上調(diào)表達(dá)，而葉片中的表達(dá)較緩慢，抗旱材料蒙茬1號根系和葉片中的表達(dá)量較對照分別增加了75.12%和48.19%，而敏感材料09594根系和葉片中的表達(dá)量較對照分別增加了59.02%和 37.89%；且在其他脅迫階段根系中的表達(dá)量也均明顯高于葉片。此外，脅迫24 h時(shí)，較抗旱材料黑穗葉片和根系中的表達(dá)量突增，均稍高于抗旱材料蒙茬1號(圖2A)，說明干旱脅迫24 h可能為黑穗材料萌發(fā)期該基因表達(dá)的一個(gè)突增點(diǎn)，具有一定的時(shí)間特異性，但至于脅迫時(shí)間大于24 h時(shí)，該材料中基因的表達(dá)量是否依然會(huì)高于抗旱材料蒙茬1號，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

在脅迫1、6、24 h時(shí)，葉片和根系中的表達(dá)量均呈穩(wěn)定上調(diào)表達(dá)趨勢，雖然在脅迫 12 h時(shí)，表達(dá)量有所回落，但仍顯著高于對照；且在葉片中的響應(yīng)速度和誘導(dǎo)水平均明顯高于根系。同樣，在脅迫24 h時(shí)，較抗旱材料黑穗葉片和根系中的表達(dá)量均稍高于蒙茬1號(圖2B)，進(jìn)一步說明干旱脅迫24 h也可能為黑穗材料萌發(fā)期基因表達(dá)的一個(gè)突增點(diǎn)，但當(dāng)脅迫時(shí)間大于24 h時(shí)，該材料中的表達(dá)量是否也會(huì)高于抗旱材料蒙茬1號，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

當(dāng)增加脅迫時(shí)間時(shí)，在葉片中的上調(diào)表達(dá)幅度較小，而根系中表達(dá)量明顯增強(qiáng)，且根系中相對表達(dá)量在脅迫12 h時(shí)均小幅下降，脅迫24 h后又急劇上升(圖2C)。

的誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)較晚，在脅迫處理6 h才開始出現(xiàn)較大幅度的上調(diào)表達(dá)，且在根系中的表達(dá)量均明顯高于葉片(圖2D)。

與的誘導(dǎo)表達(dá)模式相似，其在小麥葉片中的表達(dá)量均明顯高于根系。在PEG脅迫1 h時(shí)，小麥抗旱材料蒙茬1號和黑穗的在葉片和根系中迅速上調(diào)表達(dá)，且其表達(dá)量在脅迫6 h時(shí)均有所回落，脅迫12 h時(shí)又急劇上升；而小麥敏感材料09594和K250在脅迫處理6 h時(shí)，在葉片和根系中才出現(xiàn)大幅度的上調(diào)表達(dá)，且其表達(dá)量在脅迫12 h時(shí)出現(xiàn)回落，脅迫24 h時(shí)又緩慢回升(圖2E)。與的誘導(dǎo)表達(dá)模式相似，其在小麥根系中的響應(yīng)速度和誘導(dǎo)水平均明顯高于葉片(圖2F)。

3 討 論

3.1 小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定及評價(jià)

干旱是春小麥和其他糧食作物生產(chǎn)中面臨的主要自然災(zāi)害之一，充分挖掘春小麥自身的抗旱潛力，篩選優(yōu)良抗旱品種，在一定程度上可緩解干旱脅迫對春小麥造成的危害。而種子萌發(fā)是植物生命周期中最關(guān)鍵的階段，是春小麥能夠正常生長發(fā)育的前提，萌發(fā)期的抗旱性關(guān)乎其出苗率及后續(xù)幼苗生長和形態(tài)建成。因此，研究干旱脅迫對不同基因型春小麥品種種子萌發(fā)的影響對于指導(dǎo)小麥抗旱品種選育顯得尤為重要。

小麥抗旱性是由多基因控制的數(shù)量性狀，很難用單一指標(biāo)對其萌發(fā)期的抗旱性進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，可先對相關(guān)抗旱指標(biāo)初步篩選，再利用隸屬函數(shù)值法進(jìn)行綜合評價(jià)。本研究采用主成分分析，在損失較少信息的前提下，篩選出種子發(fā)芽勢、種子發(fā)芽率、苗鮮重、苗干重、葉鮮重和苗長作為評價(jià)春小麥萌發(fā)期抗旱能力的主要指標(biāo)。前人對于不同小麥種質(zhì)萌發(fā)期抗旱性的研究也有較多報(bào)道。任毅等以-0.5 MPa PEG6000模擬干旱脅迫，對301份冬小麥種質(zhì)進(jìn)行種子萌發(fā)培養(yǎng)，測定種子發(fā)芽勢、種子發(fā)芽率、種子發(fā)芽指數(shù)、根數(shù)、根長、苗高和胚芽鞘長度，綜合評價(jià)的結(jié)果表明，種子發(fā)芽指數(shù)、根長和根數(shù)可作為小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定的可靠指標(biāo)。王敬東等以40份春小麥為材料，15% PEG6000水溶液模擬干旱脅迫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胚根長可作為春小麥萌發(fā)期抗旱性的主要鑒定指標(biāo)，胚芽鞘長為參考值。張樹林等以20% PEG6000水溶液模擬干旱脅迫，認(rèn)為小麥的芽長、種子發(fā)芽勢、根鮮重可用于萌發(fā)期抗旱性鑒定的篩選依據(jù)。孫綠等也采用-0.5 MPa PEG6000模擬干旱脅迫，通過加權(quán)隸屬函數(shù)法對119份冬小麥萌發(fā)期抗旱性進(jìn)行了綜合評價(jià)，確定種子發(fā)芽率、胚芽鞘長、主胚根長、胚根數(shù)和干物質(zhì)重量可作為鑒定小麥萌發(fā)期抗旱能力的主要指標(biāo)。張芳等也在20% PEG6000脅迫下，對83份新疆冬小麥種質(zhì)進(jìn)行萌發(fā)期抗旱性綜合評價(jià)，提出胚芽鞘長和最長根長在小麥萌發(fā)期抗旱材料篩選中具有指導(dǎo)作用。綜上所述，小麥萌發(fā)期實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)環(huán)境或研究方法等的不同均有可能造成抗旱指標(biāo)篩選的差異化。

L：葉片；R：根系；MC1：蒙茬1號；HS：黑穗。L：Leaves;R：Roots；MC1:Mengcha 1;HS:Heisui.圖2 20% PEG6000脅迫下小麥不同抗旱基因的表達(dá)模式Fig.2 Expression patterns of different drought resistance genes in wheat under 20% PEG6000 stress

3.2 小麥萌發(fā)期抗旱相關(guān)基因的表達(dá)特性分析

小麥在受到干旱脅迫時(shí)會(huì)感知和傳遞脅迫信號，啟動(dòng)相關(guān)基因的表達(dá)，前人關(guān)于小麥抗旱基因表達(dá)特性的研究已有相應(yīng)報(bào)道。徐仲陽利用qRT-PCR對鄭麥9023幼苗中轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)量進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，在不同時(shí)間段的20%PEG6000脅迫下，表現(xiàn)出極為顯著的上調(diào)表達(dá)，本研究結(jié)果與其一致，說明轉(zhuǎn)錄因子參與小麥干旱脅迫的響應(yīng)。肖瑞霞等研究表明，在20%PEG6000脅迫過程中，小麥葉片中的在脅迫0.5 h、6 h、12 h和24 h時(shí)均穩(wěn)定上調(diào)表達(dá)，本研究結(jié)果與其一致，說明該基因可能在小麥抗旱過程中發(fā)揮著重要的脫水保護(hù)功能。陳娟對基因的研究結(jié)果表明，干旱脅迫處理下，2種不同抗旱型小麥葉片中基因表達(dá)量顯著高于正常組，復(fù)水后表達(dá)量下降，且苗期、分蘗期、拔節(jié)期和開花期的表達(dá)量變化趨勢一致，受干旱脅迫越嚴(yán)重，基因表達(dá)量就越高。而本研究中基因在小麥葉片中的表達(dá)量隨脅迫時(shí)間的增加而升高，而根中表達(dá)量在脅迫12 h時(shí)小幅下降，脅迫24 h后又急劇上升，表明小麥基因的表達(dá)受干旱脅迫的誘導(dǎo)。張炳慧等對干旱脅迫下基因表達(dá)特性的研究表明，在西農(nóng)538和中國春2個(gè)小麥品種葉片中，基因在干旱脅迫0～72 h時(shí)間段內(nèi)的表達(dá)量均呈“下降-上升-下降”的趨勢，且西農(nóng)538在脅迫至12 h時(shí)表達(dá)量突增達(dá)到了一個(gè)最大值，脅迫1、3、6、48、72 h時(shí)的表達(dá)量均低于對照；而中國春在6 h時(shí)表達(dá)量突增到最大值，脅迫1、3、48 h時(shí)的表達(dá)量也均低于對照。而本研究結(jié)果表明，小麥基因在干旱脅迫處理1、6、12、24 h時(shí)均上調(diào)表達(dá)，且根系中的表達(dá)量均明顯高于葉片，與上述結(jié)果相比存在一定的差異。陳蕾太等對基因的研究表明，在干旱脅迫條件下，豫農(nóng)949、豫麥49-198和長4738的α-AMY基因表達(dá)量隨脅迫時(shí)間的增加均會(huì)逐漸升高，本文結(jié)果與其一致。目前，關(guān)于干旱脅迫下小麥基因表達(dá)特性的研究還未見相關(guān)報(bào)道。本研究中，在20%PEG6000脅迫條件下，小麥葉片和根系中的基因均上調(diào)表達(dá)，上調(diào)程度隨脅迫時(shí)間的增加而提高，且其在根系中的響應(yīng)速度和誘導(dǎo)水平均明顯高于葉片，這可能與根系直接感受滲透脅迫有關(guān)。

4 結(jié) 論

本研究以20% PEG6000溶液模擬干旱脅迫，通過對119份春小麥種質(zhì)萌發(fā)期抗旱性進(jìn)行分析，得出種子發(fā)芽勢、種子發(fā)芽率、苗鮮重、苗干重、葉鮮重和苗長可以作為評價(jià)春小麥萌發(fā)期抗旱能力的主要指標(biāo)，并篩選出了1份抗旱型材料(值為0.67)、36份較抗旱型材料(值為 0.47～0.60)、43份較敏感型材料(值為 0.38～0.45)和39份干旱敏感型材料(值為 0.23～0.37)。隨著脅迫時(shí)間的增加，抗旱相關(guān)基因、、、、和在小麥葉片和根系中均上調(diào)表達(dá)，表達(dá)量均在脅迫24 h時(shí)達(dá)到峰值，且、、和在根系中的響應(yīng)速度和誘導(dǎo)水平均明顯高于葉片，而和在葉片中的響應(yīng)速度和誘導(dǎo)水平更高。此外，抗旱型材料蒙茬1號和黑穗中6種基因的表達(dá)量均高于敏感型材料09594和K250，說明上述不同類型材料的篩選是合適的。