冬小麦抗寒性的研究进展

1、冬小麦抗寒性研究进展小麦按生长习性可分为冬小麦和春小麦两大类。与春小麦相比，冬小麦的营养期较长，从营养期到生殖期生长缓慢。活动结束后，它可以在春天的长阳光下绽放。因此，全球冬小麦种植比例远高于春小麦。冬小麦磨成的面粉味道鲜美，产量高，是其他作物特别是大豆茬的首选作物。但严寒气候减少了适宜冬小麦种植的地理分布区域，给农业生产造成了巨大损失。因此，探索冬小麦抗寒性的影响因素及其机制，不仅具有重要的基础理论意义，而且在解决生产中的实际问题方面具有广泛的应用价值。1 影响冬小麦抗寒性的因素研究1.1 基因型不同冬小麦品种的抗冻性和抗寒性存在较大差异。冬小麦通常可分为强冬、冬、半冬和弱春四种。总的来说，

2、各品种的耐寒性依次为：强冬性品种冬性品种半冬品种弱春品种。目前国外大多以小麦分蘖临界致死温度（LT50）作为小麦冻害生理指标，也是小麦抗冻性的标志。冬小麦在经历了严冬后的次年能否继续存活，关键在于分蘖节是否受损。分蘖节是一组压实在一起的节，如植株下部未伸长的节间、节和腋芽，具有再生能力。冬天地上所有的树叶都冻死了。只要分蘖节点没有损坏，来年春天就会从分蘖节点发出新的分蘖，继续生长。1.2 播期、播量、播深播期对冬小麦影响很大。冬小麦在不同生育阶段和小麦幼苗不同生长条件下的抗寒能力差异很大。总的趋势是自接合后耐寒能力迅速减弱。花期对低温最敏感，花期前必须进行低温处理。早播和加速生长过程将提前结束

3、春化阶段，生长锥伸长并开始拔节，小麦的抗寒性在拔节阶段迅速下降。这时，遇上低温寒潮，主茎和大蘖容易冻死；冬前积温不足，出苗晚，幼苗弱，冬前绿叶面积小，地表覆盖不足，地温变化剧烈，水分易流失，光合产物少，贮糖少，耐寒性差，易受病害冻害。小麦适时播种，可以充分利用入冬前的有效生长积温，积累较好的养分，有利于壮苗和抗寒能力的形成，有利于小麦幼苗安全越冬和稳定生长。春天过后。电丰等人。对区域性冬小麦品种京411进行了5个播期，结果与上述结论一致。播种率也是影响抗寒性的因素之一。种植密度过高，小麦幼苗单株营养面积过小，个体发育不良，分蘖节和叶鞘营养成分低，抗寒性差，尤其是在早播的麦田。小麦幼苗繁而不强，

4、易受冻害，冻害程度较重。播种深度对抗寒性的影响主要表现在分蘖节的位置，因为一般来说，分蘖节的深度随着播种深度的变化而变化。栽植过浅，分蘖贴近地表，甚至裸露在地表，易受冷暖气候交替变化的影响，易受冻害；栽植过深，出苗迟缓，养分消耗，生长迟缓，幼苗细弱，耐寒性差。 ，冻害也较重。1.3 温度和光照低温对植物的危害可分为冷害和冻害两种。冷害是低温对细胞造成的直接损伤，冻害是细胞脱水造成的间接损伤。冬小麦频发冻害基本分为低温型冻害和解冻型冻害两种。低温冻害是指小麦在冬季，零度以下温度超过品种的临界温度，导致植株死亡。植物死亡程度随着低温强度和持续时间的增加而增加。这类冻害多发生在严冬、积雪较晚、雪层薄

5、的情况下；解冻型冻害是由于小麦幼苗温度的快速升降和反复解冻造成的。冷冻会杀死幼苗。冻融交替造成的冻害多发生在早春和暖冬年份。学术界普遍认为，冬小麦能承受的绝对最低温度为-2224，最冷月平均最低气温为-12。在相同的生长条件下，光照条件越好，越有利于抗寒物质的积累，小麦幼苗的受害率越低。南等。研究了光照和非光照条件下-3、-4、-5低温处理07天的小麦幼苗成活率。结果表明，光在抗寒中起着关键作用。1.4 土壤和水分在土壤因素中，土壤质量和含水量对冻害程度的影响较大。质地重的粘土、沙黑土和漏气的淤泥会对小麦造成严重的霜害，尤其是在土地不耙的情况下。对于同一类型的土壤，含水量低的更容易冻结，含水量

6、高的则不易冻结，因为水的热容量大于空气和土壤的热容量。在低温条件下，气候多风干燥，冷空气侵入小麦幼苗根际土壤，地温昼夜变化很大，小麦幼苗经常遭受冻害。麦田过湿或干旱不利于提高小麦幼苗的抗寒性。1.5 其他冬小麦播种时，氮、磷、钾肥配合使用，可提高抗寒性。此外，生长调节剂的应用还可以提高耐寒性。研究表明，小麦细胞培养物经ABA类似物处理4天，小麦的耐冻性从-78提高到-30； PP333处理种子可提高小麦幼苗的抗冻性；硝基酚钠、硝基酚钠、己酸二乙氨基醇等植物生长调节剂对小麦冻灾后恢复有明显的促进作用，表现为中小蘖快速生长，潜芽快速出芽，显着提高小麦的穗数和千粒重。可显着提高小麦产量。此外，一些微

7、量元素和稀土微肥可以促进作物的抗寒性。例如，钼肥的施用可以促进冬小麦壮苗和分蘖，大大提高冬小麦的产量，提高冬小麦的抗寒性。薛成等人。研究了钼提高冬小麦抗寒性的生理机制，发现在低温胁迫下，钼很可能影响冬小麦叶片抗氧化酶的活性，通过调控过程影响冬小麦的抗寒性。活性氧的产生；硅的应用还可以提高小麦的抗寒性。朱佳等。用不同浓度的硅处理高阻临麦2号和低阻阳麦5号两种小麦材料。结果表明，低温胁迫下，高抗性小麦品种经硅处理后体硅含量较高。高抗性品种是低抗性品种的原因之一是更耐寒。2. 冬小麦抗寒机理研究植物在胁迫下的生长发育受到限制，植物对外界刺激的反应是合成和积累大量与胁迫耐受有关的蛋白质和小分子。低温使

8、植物细胞产生不同的生理生化变化，如诱导新的蛋白质合成、可溶性糖的积累、膜流动性的变化、组织含水量的降低、抗氧化物质和各种酶的增加等。冬小麦经受低温后，身体也会产生一系列变化来适应严寒，主要有以下几个方面。2.l 可溶性糖含量升高可溶性糖是植物在低温期间积累的重要有机化合物，尤其是二年生和多年生植物，秋季储存的碳水化合物的积累是越冬和再生的能量和物质来源。小麦冷驯化过程中碳水化合物增加，并作为抗冻剂缓解细胞外冷冻引起的细胞水分流失，从而增强细胞膜稳定性。2.2 脯氨酸含量增加有学者认为，在高等植物抗寒性研究中，细胞内游离氨基酸含量与抗寒性存在相关性，其中以脯氨酸研究最多。脯氨酸作为植物中的渗透性

9、物质，在渗透调节中发挥作用。脯氨酸含有一个亚氨基，它的疏水性吡咯烷环可以与蛋白质的疏水区结合，亲水基团分布在蛋白质的表面，增加了蛋白质的亲水表面，提高了蛋白质的溶解度，从而提高了蛋白质的溶解度。可溶性蛋白质的溶解度。含量，酶在低温下的构象。在低温胁迫下，脯氨酸的表达增加并在许多植物器官中积累。宣等人。比较低温胁迫下春小麦喀什白皮和冬小麦新东22的脯氨酸积累量。结果表明，两个小麦品种间脯氨酸积累对低温胁迫的响应存在显着差异。 4低温胁迫4 h后，新东22叶片脯氨酸积累明显增加，而喀什白皮叶片脯氨酸含量直到4低温胁迫48 h才开始积累。2.3 保护酶含量高，丙二醛含量低在植物体内，低温条件下会破坏

10、细胞自由基产生与消除的平衡，积累的自由基会对细胞膜系统造成损害。自由基的产生和消除受细胞内保护系统的控制，包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和类胡萝卜素、抗坏血酸、谷胱甘肽等还原物质。丙二醛（MDA）是一种膜脂过氧化产物，其含量与植物受胁迫程度有关。由于低温胁迫，细胞的活性氧生成平衡被破坏，有利于活性氧或超氧自由基的产生。发生氧化，这种氧化会对细胞膜造成很大的损害。细胞膜的穿透会导致大量的钙从外部进入细胞质基质，钙离子与钙调蛋白结合激活磷脂酶。结果，不饱和脂肪酸被释放出来，不饱和脂肪酸在脂氧合酶的作用下形成羟基过氧化物。它可以自发分解MDA。王玉玲和龙等。

11、研究了低温胁迫下半冬和弱春小麦叶片SOD活性和MDA含量的变化。有性种。2.4 源激素脱落酸高赤霉素低植物源性激素与小麦生长发育的各个阶段密切相关。 4个不同基因型小麦品种（冬季品种京东8号和京河3号、半冬品种鲁麦20和春季品种一银）越冬过程中植物源性激素变化的测定结果表明，冬春基因型小麦表现出显着差异。冬季抗寒性较强的品种脱落酸含量显着高于抗寒性较弱的品种，而春季抗寒性较弱的品种赤霉素含量较高。 LaIK 等人进行的研究。表明冬小麦冷驯化过程中源ABA含量增加最多。 ABA 可立即增加 COR/LEA 等诱导应激基因的表达，并提高抗冻性。2.5 低温诱导的耐寒基因和蛋白质由于体内特定基因的转

12、录激活以及在最大耐寒性期间低温诱导的新蛋白质合成，植物可以承受严寒。抗寒基因是一种诱导基因。只有在特定条件（主要是低温和短日照）的作用下，抗寒基因的表达才会被激活，进而产生抗寒性。在抗寒基因表达之前，植物的抗寒性只是一种潜力，一种基础。目前在小麦中发现了许多抗寒基因，如CBF基因和tacr7基因。编码叶绿体 Cu/Snoods 和线粒体 Mason 的 cDNAs 也从小麦中分离出来。 Cu/Snood基因和Mn-SOD基因分别位于第二和第七同源染色体的长臂上。 SOD基因的表达在小麦抗寒反应中具有重要作用。实验表明，低温条件下，冬小麦中Mn-SOD mRNA水平保持较高水平，而春小麦中Mn-

13、SOD mRNA水平下降。这一结果表明，冬小麦可能具有比春小麦更有效的抗寒性调节机制。可溶性蛋白质的含量与植物的耐寒性有密切的关系。大多数研究人员认为，低温胁迫下植物中可溶性蛋白质的含量会增加。可溶性蛋白具有很强的亲水性胶体，可以显着增强细胞的持水能力，而可溶性蛋白的增加可以结合更多的水分，还可以降低因冷冻导致原生质死亡的概率。 Terziolu 等人。研究了不同低温处理后小麦可溶性蛋白含量的变化，结果表明小麦根部产生了新的蛋白质。3 冬小麦抗寒栽培育种研究抗寒性是植物在长期适应低温过程中，通过自身变异和自然选择而获得的遗传特性。通过低温驯化和选择，人类还可以使生长在相对温暖地区的植物产生一系

14、列生理生化变化，逐渐适应寒冷地区的生长。3.1 栽培措施植物可以通过抗寒运动提高自身的抗寒能力。首先，要合理规划种植制度，适时播种。越冬前培育壮苗是提高作物抗寒性的基础。只有及时播种，形成壮苗，才能具有更高的抗寒性。此外，合理的配方施肥是保证抗寒运动顺利进行的重要条件。土壤中N、P、K的含量应保持在适当的比例。一些微量元素和稀土微肥可以促进作物的抗寒性，如钼肥的施用可以促进冬小麦的壮苗和分蘖，大大提高冬小麦的产量，提高冬季的抗寒性。小麦。水分对植物的抗寒锻炼也有很大的影响，所以合理灌溉非常重要，保持土壤水分适中或略低，有利于抗寒锻炼。在我国，冬季灌溉也是防止越冬冻害的有效措施。此外，随着塑料大

15、棚在蔬菜生产和水稻育苗中的广泛应用，地膜覆盖和塑料大棚技术逐渐成为抗寒栽培的重要措施。3.2 杂交杂交育种是培育抗寒新品种的有效方法。生产中使用的抗寒高产品种多为品种间杂交育成。植物的抗寒性是由多个基因控制的数量性状。因此，如果收养的杂种亲本抗寒性高，则有利于增加杂种后代的抗寒性积累，有可能培育出更多的抗寒性。耐寒新品种。加拿大培育出“Norstar”世界抗寒品种，并将冬小麦种植界线北移至北纬51左右。 “冬农冬麦一号”是通过两个强冬小麦品种杂交获得的，将冬小麦的种植周长延伸至省北（北纬47左右）。3.3 引种驯化引种驯化是将国外强冬品种引进严寒地区，采取适用的栽培技术措施，扩大冬小麦种植面积，向寒冷地区发展的技术措施。这一举措在我国取得了一定的进展，在韩国、中国、辽宁等地区取得了成功。但这种方法必须配合配套栽培技术措施，且与当地当年的气候条件有关，在省等高寒地区尚未取得成功。4 我国冬小麦抗寒性研究的不足及解决办法冬小麦的研究对严寒地区特别是一年一熟的地区具有重要意义。可提高土地利用率，解决复种问题。然而，能够在严寒地区生存的冬小麦品种太少了。高抗寒品种的培育是目前育种