渍水诱导的稻茬小麦淀粉合成的变化机理及抗渍高产栽培途径研究

Waterlogging is an important factor limiting grain yield in Mid- lower Reaches of the Yangtze River. Researchers had carried a lot about the physiology and biochemistry basis of waterlogging on wheat grain yield. However, few research involved the molecule mechanism. Our researches were designed based on past research, carried out through pot experiment and field experiment, by inundation at different stages. The researches were carried about the photosynthesis characteristics and activity of starch synthesis enzymes, then about the expression differences of genes of SPS, SSS, and ADPG-ppase, three important enzymes during starch accumulation. And the effects of the changes of pH and conductance in cell induced by waterlogging on the enzymes and their genes would be studied as well. At the same time, the response of grain yield after sprinkled growth hormone at waterlogging condition would be studied through pot experiment and field experiment. We also intended to research on the effects of the nitrogen applying mode, planting date, seed density, and cultivation mode on grain yield at waterlogging field, and creating integrated techniques about high grain yield, resisting waterlogging, intendding to provide theoretic basis for high grain yield at Jianghan Plain.

小麦渍害是限制江汉平原等长江中下游麦区小麦产量提高的主要因子之一，前人关于渍水对小麦产量影响的生理及生化基础做了较多研究，但关于渍水诱导的小麦淀粉关键酶变化的分子机理尚鲜见报道。本研究拟在前人研究基础上，通过盆栽你试验与大田试验相结合的方法，在不同时期渍水，以产量为主线，在明确渍水对光合特性、淀粉合成酶活性等影响的基础上，探讨淀粉合成关键酶SPS、SSS、ADPG-ppase编码基因的表达差异及渍水诱导的细胞pH、电导率等对淀粉合成关键酶及编码基因的调控。同时通过盆栽与大田试验结合的方法，探讨适宜生长调节剂及其喷施浓度，以期缓减渍害对小麦的减产效应；在江汉平原稻茬麦主栽区进行氮肥运筹模式、播期、密度、耕作模式等小区试验，形成抗渍高产栽培技术集成，为江汉平原小麦抗渍高产栽培提供理论依据。

项目系统开展了不同时期渍水对稻茬小麦产量的影响及生理基础，并探讨了渍害缓减途径，及渍害频发条件下适宜的氮肥运筹技术、播期播量技术、利用高光谱分析渍害条件下叶面氮肥状态及叶面积反演等相关研究。通过研究明确了小麦生殖生长初期即孕穗期和开花期是小麦对渍害响应的最敏感时期，其中开花期渍害对产量的影响幅度最大，且通过喷施生长调节物质对渍害缓减效果微弱，小麦生长前期渍水即苗期渍水和拔节期渍水对产量影响幅度较小，且该阶段渍水处理停止后，植株生长有反弹效应，最终对产量的影响较小；同时渍害发生前喷施生长调节物质对渍害的影响有较好的缓减效果；项目同时开展了耐渍品种筛选，筛选出扬麦11、扬麦16、襄20、襄麦55、镇麦9号、郑麦9023等6个耐渍性较高品种，以上6个品种在拔节期至成熟期均有较高耐渍性，可在江汉平原推广。项目在渍害频发条件下，开展了适宜氮肥运筹模式研究及播期播量研究，结果表明，在江汉平原稻麦连作条件下，氮肥通过一地两追（底肥1/3，冬前追施1/3，拔节期追施1/3）的模式施用，氮肥利用率高籽粒产量亦较高；晚播条件下不同品种耐晚播机理各异，适宜播种密度因品种而异。利用遥感光谱无损、快速分析出氮肥的施用时期和施用模式，对于保护环境和提高氮肥利用率具有重要意义。本研究利用FieldSpec 4 Wide-Res Field Spectrum radiometer便携式地物光谱仪，测定了不同氮水平下小麦冠层和叶片两种模式光谱特征及红边参数变化规律，提出了一个新指数——归一化差异最大指数，并分析其与叶面积指数（Leaf Area Index，简称LAI）、SPAD（(Soil and Plant Analyzer Development)）值、MDA（Malondialdehyde）含量、旗叶氮含量和产量的相关性。得出借助光谱数据和红边参数可以推测小麦含氮量的高低，所处的生育期和施氮肥的模式，进而为田间施肥管理及施肥诊断提供依据，CNDMI与小麦产量有着更好的相关性，符合我国资源卫星的光谱波段范围，具有可实际操作性。