輕度干熱風(fēng)條件下噴施復(fù)合寡糖提高冬小麥葉片生理活性和籽粒淀粉合成關(guān)鍵酶活性

韓 燕，徐亞楠，宋吉青，柳斌輝，韓 偉，齋藤信，白文波*

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；2 河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所，河北衡水053000；3 山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，濟(jì)南 250100；4 昭和電工株式會(huì)社，日本東京 105-8518）

干熱風(fēng)是我國(guó)華北、西北和黃淮流域小麥種植區(qū)面臨的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，具有區(qū)域性頻發(fā)和重發(fā)的特點(diǎn)。干熱風(fēng)一般發(fā)生在五月中下旬的小麥揚(yáng)花灌漿期，呈現(xiàn)高溫低濕并伴有大風(fēng)的災(zāi)害特點(diǎn)[1]，易導(dǎo)致小麥葉片蒸騰加劇、葉片光合能力降低[2]，根系活力減弱、灌漿時(shí)間縮短[3]，植株提早衰老，引起生理干旱[4]，致使植株正常生理活性破壞和早衰，引發(fā)不同程度的減產(chǎn)[5]。黃淮海冬小麥種植區(qū)干熱風(fēng)災(zāi)害尤為突出，嚴(yán)重時(shí)減產(chǎn)可達(dá)30%左右[6]。

籽粒淀粉含量是小麥產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要指標(biāo)之一[7]，其合成過程受到ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶和束縛態(tài)淀粉合成酶調(diào)控[8]。這3種酶在小麥灌漿期的活性與淀粉積累速率呈正相關(guān)[9–10]。前人研究也發(fā)現(xiàn)，上述3種淀粉合成過程中的關(guān)鍵酶易受環(huán)境因素影響，對(duì)高溫尤為敏感[11–14]。高溫會(huì)促使小麥籽粒總淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉含量及其積累速率顯著降低[11]。黃淮海麥區(qū)高溫低濕型干熱風(fēng)災(zāi)害主要發(fā)生在小麥開花灌漿期，恰逢小麥淀粉積累的關(guān)鍵期[12]，其對(duì)穗部籽粒發(fā)育[13]、籽粒形成和淀粉積累過程勢(shì)必產(chǎn)生負(fù)面影響[14]。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，目前主要通過篩選抗逆品種、適時(shí)灌溉和合理施肥，以及適期選擇調(diào)控制劑等來進(jìn)行干熱風(fēng)防控?；瘜W(xué)調(diào)控制劑因具有靈活度高、施用方法簡(jiǎn)單、見效快等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為廣泛應(yīng)用的技術(shù)措施之一。寡糖 (oligosaccharides)是近年來被國(guó)內(nèi)外學(xué)者們廣泛關(guān)注的一類生物刺激素制劑[15–16]，是由2～10個(gè)相同或不同的單糖通過糖苷鍵連接而形成的直鏈或含分支鏈的糖類化合物，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要集中在土壤污染修復(fù)[17]、種子包衣[18]、作物抗逆[19]和動(dòng)物飼料添加等方面[20]。已有研發(fā)發(fā)現(xiàn)，寡糖制劑在促進(jìn)小麥生長(zhǎng)[19]和防治真菌病害[21]，以及誘導(dǎo)小麥抗逆性等方面僅有少量應(yīng)用。針對(duì)干熱風(fēng)脅迫下外源寡糖類制劑對(duì)小麥功能葉持綠能力和水分生理特征、籽粒淀粉合成過程，以及產(chǎn)量構(gòu)成等的綜合影響研究還鮮有報(bào)道。

現(xiàn)階段的農(nóng)用寡糖制劑大多局限于特定成分，往往存在功能單一、廣譜性差、效果不穩(wěn)定等突出問題[22]，也極大限制了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，研發(fā)應(yīng)用多功能型復(fù)合寡糖制劑也是綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的迫切需求。本研究圍繞天然復(fù)合寡糖類制劑，比較研究在干熱風(fēng)脅迫下，通過不同時(shí)期外源制劑對(duì)開花灌漿期冬小麥功能葉生理特性、籽粒淀粉合成關(guān)鍵酶活性、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成等因素的影響，明確復(fù)合寡糖對(duì)干熱風(fēng)條件下冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育的緩解作用，以及各生理指標(biāo)與產(chǎn)量因子之間的內(nèi)在關(guān)系，以期為多功能型寡糖類制劑的創(chuàng)新研發(fā)和合理應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

于2020—2021年小麥生長(zhǎng)季，在河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所衡水試驗(yàn)基地 (37°54′N、115°42′E，海拔20 m)布置大田試驗(yàn)。該區(qū)為海河平原典型麥區(qū)，全年平均降水量497 mm，年平均溫度13.3℃，無(wú)霜期202天，年有效積溫4604℃。試驗(yàn)區(qū)為冬小麥—夏玉米輪作種植模式，0—30 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、有效磷和速效鉀含量分別為 15.6 g/kg、1.15 g/kg、84.0 mg/kg、14.4 mg/kg和 182 mg/kg。

采用懸掛在試驗(yàn)小區(qū)的溫濕度記錄儀 (LR-5001，蘇州德銳控電子有限公司)進(jìn)行溫濕度實(shí)時(shí)記錄，小麥生育期內(nèi)每30 min測(cè)量一次。利用小型氣象站[天坼氣象站，東方智感 (浙江)科技股份有限公司]進(jìn)行田間風(fēng)速采集，生育期內(nèi)每1 h測(cè)量一次。依據(jù)國(guó)家氣象局2019年發(fā)布的氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[23]，小麥生育期內(nèi)，同時(shí)滿足高溫低濕型干熱風(fēng)災(zāi)害三要素條件的共有2 d，分別為開花后24天和26天 (圖1)，均為輕度干熱風(fēng)日，即發(fā)生了兩次輕度干熱風(fēng)過程，根據(jù)干熱風(fēng)災(zāi)害等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，判斷2021年為輕度干熱風(fēng)年型。

圖1 開花后田間小氣候因子的日變化Fig. 1 Diurnal variation of field microclimatic factors after anthesis

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試冬小麥為‘濟(jì)麥22’，屬于耐高溫品種。2020年10月15日播種，基本苗330萬(wàn)株/hm2。5月1日開花，5月31日進(jìn)入蠟熟期，6月5日收獲。試驗(yàn)地底施復(fù)合肥405 kg/hm2，折合純氮225 kg/hm2、P2O590 kg/hm2和 K2O 90 kg/hm2，生育期內(nèi)春灌1水，其余管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)技術(shù)措施，試驗(yàn)期間無(wú)明顯病蟲害發(fā)生。

試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理：1)拔節(jié)期和開花期均噴清水對(duì)照 (CK)；2)拔節(jié)期和開花期各噴KH2PO41次對(duì)照 (CKP)；3)拔節(jié)期噴寡糖1次 (BT)，開花期噴清水；4)拔節(jié)期噴清水，開花期噴施寡糖1次 (HT)；5)在拔節(jié)期和開花期各噴施寡糖1次 (BTHT)。每個(gè)處理 3 次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積 9 m2(6.0 m×1.5 m)，小區(qū)周圍設(shè)1.0 m的保護(hù)行，共15個(gè)小區(qū)，采用完全隨機(jī)區(qū)組排列。供試寡糖由作者單位與日本昭和電工株式會(huì)社合作研發(fā)，主要有效成分為水 (80%～99%)、磷酸二氫鉀 (0～12%)和復(fù)合寡糖 (0～10%)。每次噴施按推薦濃度稀釋1000倍。噴施用清水為自來水，磷酸二氫鉀為優(yōu)級(jí)純化學(xué)試劑。每次噴施溶液量約為300 kg/hm2。小麥拔節(jié)期始于4月8日，開花期始于5月1日。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 旗葉葉綠素相對(duì)含量 (SPAD) 于小麥抽穗期在每個(gè)小區(qū)選取10株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株掛牌標(biāo)記，于小麥開花后10 (5月11日起)、15、20、25、30天，采用葉綠素活體測(cè)定儀SPAD-502 (柯尼卡美能達(dá)，日本)測(cè)定SPAD值。

1.3.2 離體旗葉失水速率 (water loss rate of excisedleaves，RWL) 于小麥開花后5天 (5月6日)開始，每隔5天取1次葉片樣品，直至小麥成熟。各小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取5片帶穗植株的旗葉，用自封袋密封保存帶回后迅速擦拭葉片，測(cè)定葉片初始 (時(shí)間為t1)鮮重 (FW1)、網(wǎng)紗上自然失水 2 h (時(shí)間為t2)后的葉重 (FW2)，以及烘干后的葉干重 (DW)[24]：

RWL [mg/(g·min)] = (FW1? FW2)/DW/(t2?t1)

1.3.3 葉面積指數(shù) (LAI)的測(cè)定 各小區(qū)內(nèi)選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的行距進(jìn)行標(biāo)記，分別于冬小麥開花后5 (5 月 6 日)、10、15、20、25 和 30 天的上午 9:00—12:00，采用 SUNSCAN 冠層分析儀 (Delta-T, 英國(guó))在標(biāo)示區(qū)域進(jìn)行LAI測(cè)定，設(shè)置葉片消光系數(shù)為0.85。每個(gè)行距測(cè)量3次，取平均值作為該小區(qū)的LAI值。出現(xiàn)枯黃葉片時(shí)，將SUNSCAN探測(cè)器置于枯黃葉片上部進(jìn)行測(cè)量，葉片全部枯黃時(shí)結(jié)束測(cè)定。

1.3.4 淀粉合成關(guān)鍵酶活性 分別采集開花后11(5月12日)、16、21、26和30天的新鮮籽粒，參照Nakamur等a[25]的方法測(cè)定ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase，AGPase)、束縛態(tài)淀粉合成酶 (grain starch binding synthase，GBSS)和可溶性淀粉合成酶 (soluble starch synthase，SSS)活性。

1.3.5 小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 小麥成熟時(shí)各小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)具有代表性的1 m雙行 (邊行除外)的植株調(diào)查穗數(shù)，計(jì)算折合成單位面積穗數(shù)；隨機(jī)選取30穗計(jì)算穗粒數(shù)；然后收獲籽粒，曬干后，隨機(jī)取1000粒測(cè)千粒重，3次重復(fù)計(jì)算平均千粒重，并計(jì)算小麥理論產(chǎn)量，即理論產(chǎn)量 (kg/hm2)=穗數(shù) (×104/hm2)×穗粒數(shù) (粒)×千粒重 (g)×10?6×85%。同時(shí)，在試驗(yàn)小區(qū)選取遠(yuǎn)離邊行20 cm的3 m2樣方單獨(dú)收割，脫粒曬干稱重后折算為實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013和SPSS 21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并利用單因素和Duncan法進(jìn)行方差分析和多重比較 (α=0.05)，利用Origin作圖，圖表中數(shù)據(jù)至少為3次測(cè)定的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合寡糖對(duì)冬小麥旗葉葉綠素相對(duì)含量(SPAD)的影響

表1顯示，開花后20天內(nèi)，各噴施處理的小麥旗葉SPAD值沒有顯著差異；開花后25天，BT處理的SPAD值與CK差異未達(dá)顯著水平，其余噴施處理旗葉SPAD值的增加量均達(dá)到顯著水平，增加幅度為12.45%～15.22%；開花后30天，除HT處理外，其余處理的旗葉SPAD值也較CK顯著提高9.16%～12.36%，其中BTHT處理顯著增加了12.36%。試驗(yàn)期間，開花后24天和26天分別出現(xiàn)了兩次輕度干熱風(fēng)，比較干熱風(fēng)發(fā)生前 (開花后20天)、后(花后30天)的SPAD值下降幅度可以發(fā)現(xiàn)，CK處理急劇降低了70.88%；CKP和BTHT處理則分別降低68.57%和68.00%，低于CK，說明即使發(fā)生脅迫影響，開花期和拔節(jié)期組合噴施復(fù)合寡糖和磷酸二氫鉀能在一定程度上緩解輕度干熱風(fēng)對(duì)小麥旗葉葉綠素的脅迫。

表1 各處理冬小麥花后旗葉SPAD值Table 1 SPAD values of flag leaves of winter wheat at different days after anthesis

2.2 復(fù)合寡糖對(duì)離體旗葉失水速率 (RWL)的影響

開花后10天和20天，BT處理的RWL較CK和CKP分別顯著降低6.52%和9.25% (花后10天)、27.26% 和 21.15% (花后 20 天) (表2)。開花后 15天，只有BTHT處理的RWL較CK顯著降低10.58%；開花后10、15和20天，HT、BTHT處理與CKP處理對(duì)RWL的影響差異均不顯著。第一次輕度干熱風(fēng)發(fā)生后的開花后25天，BT與BTHT處理的RWL較CK分別顯著降低15.08%和21.73%，說明此時(shí)BT與BTHT處理葉片受到的生理干旱傷害較小，仍具有較好的保水力。開花后30天，各處理間差異均不顯著，此時(shí)小麥進(jìn)入蠟熟期，環(huán)境氣溫整體偏高，小麥葉片處于快速脫水狀態(tài)，加之經(jīng)歷兩次干熱風(fēng)影響，進(jìn)一步加重了小麥的生理干旱，即使噴施制劑也未能顯現(xiàn)減緩作用。

表2 不同處理下冬小麥旗葉離體葉片失水速率動(dòng)態(tài)變化[mg/(g?min)]Table 2 Dynamics of water loss rate of excised flag leaves of winter wheat under different treatments

2.3 復(fù)合寡糖對(duì)小麥葉面積指數(shù)的影響

表3顯示，與CK相比，HT和BTHT處理的小麥LAI顯著增加14.56%～78.40%和16.62%～77.78% (開花后10天除外)；與CKP相比，僅在開花后5、20和30天，HT和BTHT處理的小麥LAI顯著增加了12.53%～49.74%和16.31%～49.22%，試驗(yàn)期間顯著增加了49.53%～50.47%。僅在開花后5天，BT處理的LAI較CK和CKP顯著增加17.56%和24.22%；在開花后10、15和25天，所有寡糖處理LAI與CKP差異均不顯著。本研究中，開花后24和26天分別出現(xiàn)了兩次輕度干熱風(fēng)，通過分析干熱風(fēng)發(fā)生后小麥LAI 值的下降幅度發(fā)現(xiàn)，開花后30天，CK處理的LAI 值較開花后20天急劇降低80.51%，HT和BTHT處理則分別降低69.64%和70.73%。這表明噴施復(fù)合寡糖有利于小麥葉片LAI值維持較高的水平，而且受干熱風(fēng)脅迫的影響也相對(duì)較小，其中BTHT處理的效果最好，且該處理葉片LAI與旗葉SPAD降幅具有一致性 (表2)，說明BTHT處理有助于小麥光合能力的穩(wěn)定。

表3 不同處理下冬小麥葉面積指數(shù)的動(dòng)態(tài)變化Table 3 Dynamics of winter wheat LAI under different treatments

2.4 復(fù)合寡糖對(duì)淀粉合成關(guān)鍵酶活性的影響

2.4.1 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶 (AGPase)活性 開花后11天，冬小麥進(jìn)入灌漿期，HT和BTHT處理的AGPase活性較CK分別顯著增加6.45%和11.14%(圖2A)。開花后16天，僅BTHT處理的AGPase活性較CK和CKP處理顯著增加；開花后21天，則是BT處理較CK顯著提高6.06%。開花后26天，即使經(jīng)歷了兩次干熱風(fēng)影響，復(fù)合寡糖處理BT、HT和BTHT的AGPase活性較CK和CKP均顯著提高。開花后30天，HT處理的AGPase活性較CK和CKP分別增加了16.91%和14.41%。同時(shí)也較其它寡糖處理顯著增加了8.66%以上。可見，拔節(jié)期和開花期兩次組合噴施對(duì)比任一單獨(dú)噴施處理更有助于提高小麥灌漿期籽粒AGPase活性，增強(qiáng)蔗糖轉(zhuǎn)化為淀粉的能力，持續(xù)不斷充盈籽粒庫(kù)容，以減緩干熱風(fēng)對(duì)小麥籽粒的傷害。在冬小麥灌漿后期，HT處理對(duì)AGPase活性增加效果甚至比BTHT處理更佳。

圖2 不同處理下冬小麥籽粒關(guān)鍵酶活性的動(dòng)態(tài)變化Fig. 2 Dynamics of key enzyme activities in winter wheat grains under different treatments

2.4.2 束縛態(tài)淀粉合成酶 (GBSS)活性 開花后11天，BTHT組合處理的GBSS活性較CK和CKP顯著增加7.05%和18.99%；開花后16天，所有寡糖處理的GBSS活性較CK均顯著增加 (圖2B)。開花后21天，小麥處于籽粒干物質(zhì)快速填充階段，所有處理的GBSS活性差異均不顯著。開花后26天，經(jīng)歷兩次干熱風(fēng)影響，與CK和CKP處理相比，BTHT處理的GBSS活性分別顯著提高9.20%和3.41%；即使在開花后30天，BTHT處理的GBSS活性仍保持最高，較CK和CKP處理分別顯著增加12.28%和6.30%；同時(shí)HT處理的GBSS活性也較CK顯著增加。與開花后21天相比，開花后30天時(shí)CK處理的GBSS活性急劇降低8.97%，但CKP和BTHT處理僅分別降低4.91%和3.16%，說明葉面噴施制劑有助于干熱風(fēng)脅迫下小麥直鏈淀粉合成酶活性的穩(wěn)定和增加。拔節(jié)期和開花期同時(shí)噴施寡糖對(duì)于增加小麥籽粒GBSS活性具有協(xié)同作用，在籽?？焖俟酀{后期增加尤為明顯，這進(jìn)一步說明復(fù)合寡糖有助于提高受干熱風(fēng)影響的冬小麥蔗糖轉(zhuǎn)化為直鏈淀粉的潛能。

2.4.3 可溶性淀粉合成酶 (SSS)活性 與CK相比，開花后11至30天內(nèi)任一取樣時(shí)刻，組合處理BTHT的SSS活性均顯著增加了6.05%～15.59%，且在開花后11天和開花后30天，其活性較CKP處理也分別顯著提高了5.92%和9.39% (圖2C)。開花后16天至21天，各噴施處理組與CK差異均不顯著(BTHT處理除外)。開花后30天，寡糖處理BT和HT的作用也逐漸凸顯，其SSS活性較CK和CKP增加1.97%～12.89%。說明適期噴施復(fù)合寡糖能促使干熱風(fēng)條件下冬小麥籽粒SSS活性維持較高的水平，而且在灌漿后期效果更明顯；其中BTHT處理效果最好。

2.5 復(fù)合寡糖對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表4可知，與CK相比，各制劑處理雖未引起小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)的顯著增加，但BTHT處理促使千粒重顯著增加5.09%。通過收獲3 m2樣方測(cè)得的實(shí)際產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，除HT處理外，其余制劑處理均不同程度地促使小麥顯著增產(chǎn)6.69%以上。結(jié)合理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量，BTHT組合的增產(chǎn)作用最大，其次為BT處理。進(jìn)一步說明適期噴施寡糖不僅能緩解干熱風(fēng)脅迫對(duì)小麥產(chǎn)量的不利影響，且在輕度干熱風(fēng)脅迫下，還有明顯的增產(chǎn)潛力。拔節(jié)期和開花期組合噴施對(duì)產(chǎn)量增加的影響具有協(xié)同作用。

表4 不同處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 4 Effects of different treatments on yield and yield components of winter wheat

2.6 相關(guān)性分析

利用Spearman相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，SPAD、LAI和AGPase活性均與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系 (表5)，RWL與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。同時(shí)，GBSS和SSS與產(chǎn)量顯著正相關(guān) (P<0.05)。其中，LAI與SPAD、GBSS和AGPase，SPAD與AGPase顯著正相關(guān) (P<0.05)，RWL與SSS顯著負(fù)相關(guān) (P<0.05)。由此說明復(fù)合寡糖通過顯著提升淀粉合成相關(guān)酶活性，促進(jìn)淀粉合成，進(jìn)而直接影響產(chǎn)量形成。同時(shí)LAI的穩(wěn)定對(duì)SPAD、GBSS和AGPase活性均有明顯影響，說明寡糖有利于穩(wěn)定或延長(zhǎng)小麥葉片的光合生理功能，影響小麥淀粉合成酶活性，進(jìn)而間接影響產(chǎn)量。

表5 各處理冬小麥產(chǎn)量形成重要參數(shù)的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of yield formation factors in different regulation treatments under dry hot wind

3 討論

3.1 復(fù)合寡糖對(duì)冬小麥旗葉葉片生理特性的影響

前人研究發(fā)現(xiàn)，小麥在灌漿期發(fā)生的干熱風(fēng)災(zāi)害會(huì)引起植物細(xì)胞失水和葉片葉綠素降解，造成葉片蒸騰加劇、光合作用無(wú)法正常進(jìn)行等一系列生理失調(diào)現(xiàn)象[26]，最終影響干物質(zhì)儲(chǔ)運(yùn)和小麥產(chǎn)量[13]。小麥功能葉的葉綠素含量和離體失水速率等指標(biāo)對(duì)水分虧缺反應(yīng)敏感[27]，常常被作為小麥抗旱性鑒定的生理指標(biāo)[28]。本研究中，開花后20天之前，試驗(yàn)地沒有明顯的干熱風(fēng)發(fā)生，各處理之間SPAD值差異均不顯著；開花后24天和26天發(fā)生兩次輕度干熱風(fēng)，從開花后25天開始，BTHT處理和常規(guī)化學(xué)防控措施CKP處理組的旗葉SPAD值顯著高于CK，且維持在相對(duì)較高的水平。與CK相比，從開花后10天開始，各制劑處理的RWL均有不同程度的降低趨勢(shì)，但各處理間的顯著性差異并未隨著小麥生育進(jìn)程呈規(guī)律性的變化。開花后25天取樣時(shí)恰逢遭遇第一次干熱風(fēng)影響，BTHT和BT處理的RWL值較CK顯著減小，但與CKP差異不顯著，開花后30天，可能受兩次干熱風(fēng)災(zāi)害影響小麥早衰，各處理RWL值均無(wú)顯著差異；但BTHT處理和HT處理的LAI值顯著高于CK和CKP處理?？梢?，適期葉面噴施復(fù)合寡糖，能在一定程度上提高葉片SPAD值，尤其對(duì)灌漿后期葉片LAI值和保水能力有明顯促進(jìn)作用，這樣就有助于維持葉片持綠功能，促進(jìn)光合作用，進(jìn)而減緩干熱風(fēng)對(duì)葉片的危害，提高小麥抵御干熱風(fēng)的能力。有研究也發(fā)現(xiàn)，在小麥生育后期噴施葉面肥可以延緩葉片衰老[6]、提高葉片SPAD值和延長(zhǎng)灌漿時(shí)間，提高植株抗干熱風(fēng)能力[12]。本試驗(yàn)中，拔節(jié)期和開花期組合噴施復(fù)合寡糖對(duì)小麥葉片光合和水分生理特性的影響效果最優(yōu)。

3.2 復(fù)合寡糖對(duì)冬小麥籽粒蔗糖—淀粉代謝途徑關(guān)鍵酶活性的影響

籽粒灌漿速率和淀粉積累速率與淀粉合成關(guān)鍵酶呈正相關(guān)，開花后4～15天是籽粒淀粉合成相關(guān)酶最活躍的時(shí)期[7–8,11]。本研究中，開花后10天左右小麥進(jìn)入灌漿期，籽粒淀粉合成關(guān)鍵酶AGPase、SSS和GBSS活性也隨著生育進(jìn)程呈小幅上升趨勢(shì)。對(duì)比不同處理，經(jīng)歷兩次干熱風(fēng)后，HT處理提高AGPase活性的效果最明顯，即使在開花后30天，其AGPase酶活性仍處于較高水平。SSS和GBSS活性基本在開花后21天達(dá)到峰值，BTHT處理對(duì)GBSS和SSS活性提高的效果最明顯。大量研究表明，當(dāng)外界脅迫發(fā)生時(shí)，小麥淀粉合成過程中的關(guān)鍵酶活性會(huì)下降，造成小麥籽粒中淀粉含量下降[29]，最終影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)[30]。本研究中，受開花后24天和26天兩次輕度干熱風(fēng)影響，小麥籽粒GBSS和SSS活性在此后下降幅度尤為明顯，這可能與高溫阻礙蔗糖向淀粉轉(zhuǎn)化，抑制籽粒淀粉關(guān)鍵合成酶活性有關(guān)[10–11]。與對(duì)照CK相比，復(fù)合寡糖對(duì)小麥快速灌漿后期籽粒蔗糖—淀粉代謝途徑關(guān)鍵酶AGPase、SSS和GBSS活性增加和穩(wěn)定的作用更明顯。寡糖對(duì)干熱風(fēng)脅迫下冬小麥籽粒淀粉合成關(guān)鍵酶活性的影響，與籽粒干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)以及籽粒灌漿進(jìn)程等密切相關(guān)，后續(xù)需要加強(qiáng)上述方面的深入研究。

3.3 復(fù)合寡糖對(duì)冬小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的調(diào)控作用

大量研究表明，干熱風(fēng)會(huì)影響小麥籽粒灌漿，造成小麥減產(chǎn)，但在小麥關(guān)鍵生長(zhǎng)期，噴施外源制劑可以緩解干熱風(fēng)對(duì)小麥產(chǎn)量帶來的不利影響[5–8]。本研究中，與對(duì)照相比，拔節(jié)期和開花期兩次噴施復(fù)合寡糖的BTHT處理有助于小麥千粒重顯著增加，同時(shí)對(duì)輕度干熱風(fēng)脅迫下小麥產(chǎn)量也有明顯促增作用，這可能歸功于冬小麥生長(zhǎng)后期，即使遭遇輕度干熱風(fēng)脅迫，制劑處理也能促使旗葉SPAD和葉片LAI維持較高的水平，使葉片具有較高的保水能力。結(jié)合相關(guān)性分析，GBSS和SSS活性與產(chǎn)量顯著正相關(guān)，說明寡糖通過調(diào)控淀粉合成關(guān)鍵酶活性影響產(chǎn)量形成；同時(shí)也通過維持或延長(zhǎng)葉片光合生理功能，進(jìn)一步改善淀粉合成酶活性。王慧等[31]利用營(yíng)養(yǎng)復(fù)配制劑也能達(dá)到緩解小麥干熱風(fēng)的不利作用。我們前期研究也證實(shí)，噴施磷糖類制劑可以促進(jìn)開花期至成熟期小麥葉片和穗部干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而延長(zhǎng)小麥灌漿期[13]。

4 結(jié)論

噴施復(fù)合寡糖制劑可以明顯提升小麥灌漿后期旗葉的葉綠素含量和葉面積指數(shù)，改善小麥灌漿前期葉片保水能力，進(jìn)而提高旗葉光合性能，增強(qiáng)植株的抗干熱風(fēng)能力。噴施復(fù)合寡糖還能維持較高的淀粉合成關(guān)鍵酶活性，進(jìn)而提升光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為淀粉的能力，最終增加產(chǎn)量。

從噴施方法看，在拔節(jié)期和開花期各噴施1次寡糖的效果最好，但其產(chǎn)量與只在拔節(jié)期噴施1次的處理無(wú)顯著差異。