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锰作为小麦的必须微量元素,对小麦的生长发育起着十分重要的作用。本研究通过水培筛选出了耐缺锰能力有显著差异的小麦品种。然后以对锰不敏感的川麦44和对锰敏感的绵阳11作为研究材料,在无锰(0μmol/L)、缺锰(0.001μmol/L、0.01μmol/L、0.1μmol/L)、正常供锰(1μmol几)情况下培养,研究其生长和体内生理生化的差异,结果如下:
1.采用水培的方法比较了四川地区的35个小麦品种的耐缺锰能力,在3个锰浓度下培养(0μmol/L、0.01μmol/L、1μmol/L)。结果表明35个小麦品种的耐缺锰能力存在较大差异。以相对生物学产量作为初步筛选指标,对35个小麦品种进行了锰敏感度的分级:有11个品种属于锰高效品种(如川农17、绵阳25、川麦44等),有15个小麦品种为锰中效品种(如川麦33、川农19、绵阳31等),有9个品种为锰低效品种(如川农12、绵阳30、绵阳11等)。其中川麦44的相对产量最高(88.3%),绵阳11的相对产量最低(39.7%)。
2.以川麦44和绵阳11作为继续研究的材料,在五个锰浓度下培养(0μmol几、0.001μmol/L、0.01μmol/L、0.1μmol/L、1μmol几)。通过比较发现,绵阳11对缺锰、无锰更为敏感,在株高、根长、鲜重上,随着锰浓度的降低,出现显著减少;而川麦44则在株高、鲜重上无明显差异,根长在无锰情况下出现显著降低。可见锰胁迫对小麦的生长发育的影响存在基因型差异。而对生理性状的研究发现,随锰浓度的降低,绵阳11体内可溶性糖的含量无明显差异;而游离氨基酸逐渐升高;可溶性蛋白的含量则显著降低,在0.001μmol/LMn浓度达到最低值。可推测绵阳11在缺锰、低锰胁迫下,其碳氮代谢途径受影响较大。而川麦44的可溶性糖出现明显差异,在0.01和0.001μmol/L Mn浓度时显著升高;游离氨基酸也出现显著差异,随锰浓度的降低先降低后升高;可溶性蛋白在0.001和0μmol/LMn时显著升高。这些差异可能是川麦44自身为应对锰胁迫所产生的,对川麦44抗逆有着重要作用。
3.最后对绵阳11和川麦44小麦叶片进行蛋白质电泳(SDS-PAGE)结果表明,在不同的锰浓度下,川麦44产生了三条差异带:第一条为1μmol/L、0.1μmol/L和0.01μmol/L锰浓度下所特有,第二条为1μmol/L和0.1μmol/L锰浓度下所特有,第三条为除了1μmol/L外其他四个浓度下均有出现。而绵阳11则未出现明显差异。这些差异带可能是在缺锰、低锰情况下,锰调控相关基因产生的蛋白,这些蛋白可能与川麦44体内的调控机制相关。