【研究背景】籽粒灌浆是小麦的重要农艺性状之一,决定了小麦粒重进而影响其产量。籽粒灌浆过程对环境因素响应敏感,干旱胁迫显著抑制小麦籽粒灌浆,降低小麦粒重及产量。多胺是一类重要的植物生长调节物质,参与了小麦等植物对干旱胁迫的响应,与植物的抗旱性密切相关,同时,一系列研究表明多胺显著影响小麦等禾谷类作物籽粒灌浆,但是,关于干旱胁迫下多胺对小麦籽粒灌浆的调控及其机理,相关研究较少。【材料与方法】本项目拟选用抗旱性不同的小麦品种西农979和长旱343,采用人工控水控制土壤水分,同时结合外源施用多胺处理,塑造灌浆特性不同的小麦群体,测定不同处理小麦籽粒灌浆特性以及内源多胺含量、多胺合成相关酶活性及基因表达,同时对不同处理籽粒进行转录组分析,并结合转录组分析测定了籽粒灌浆过程中内源激素含量变化、淀粉含量、淀粉合成相关酶活性等,分析多胺和激素、碳代谢在小麦籽粒灌浆响应干旱中的相互作用。【结果分析】结果表明,中度干旱促进了小麦籽粒灌浆,而重度干旱著抑制了小麦籽粒灌浆。2个品种籽粒灌浆对干旱胁迫的响应不同,西农979对水分胁迫的敏感程度明显高于长旱343,不同水分条件下西农979强势粒和弱势粒粒重的变异系数分别为9.38%和18.57%,而长旱343强势粒和弱势粒粒重的变异系数仅为1.18%和6.36%。这表明,弱势粒对干旱胁迫的敏感性显著高于强势籽粒。内源多胺测定结果显示,重度干旱胁迫显著降低了籽粒中亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量,而中度干旱显著提高了籽粒中Spd和Spm含量。与此不同,干旱胁迫均显著提高了籽粒中腐胺(Put)含量。相关性分析结果显示,籽粒中Spd和Spm含量与籽粒灌浆速率和粒重呈显著正相关关系,而Put含量与籽粒灌浆速率和粒重呈显著负相关关系。这显示,内源Spd和Spm含量的提高,Put含量的降低,有利于缓解干旱胁迫对小麦籽粒灌浆的抑制作用。外源多胺结果表明,干旱胁迫下外源Spd显著提高了小麦粒重,而外源Put显著降低了小麦粒重。这些结果表明,Spd能够缓解干旱胁迫对小麦籽粒灌浆的抑制作用,而Put作用相反。转录组、激素及淀粉合成酶相关测定结果显示,外源Spd通过提高小麦弱势籽粒中玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)含量、降低乙烯(ETH)释放速率,提高了小麦弱势粒库强,促进了小麦籽粒中蔗糖向淀粉的转化,从而提高了粒重,缓解了干旱胁迫对小麦籽粒灌浆的抑制作用。【结论】Spd能够缓解干旱胁迫对小麦弱势籽粒灌浆的抑制作用,其缓解作用主要与小麦籽粒中Z+ZR含量、ETH释放速率以及蔗糖向淀粉的转化有关。