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黑龙江省是我国重要商品粮生产基地,由于气候严寒,一直是冬小麦生长的禁区,由东北农业大学育成的东农冬麦1号是首例能在黑龙江省安全越冬的冬小麦品种,目前对它的研究主要集中在对低温的抗性上,而冬季降雪量、秋冬季和返青期土壤含水量对东农冬麦1号返青率也有很大影响。本文以冬麦东农冬麦1号、冬麦济麦22和春麦龙麦26三个不同抗寒性小麦品种为材料,从三叶期开始对其进行七种不同土壤含水量处理,分别为田间最大持水量(52%)的85%-90%(重涝)、75%-80%(中涝)、65%-70%(轻涝)、60%(适宜含水量)、50%-55%(轻旱)、40%-45%(中旱)和30%-35%(重旱),分蘖期按自然降温条件下分段取样,测定各处理组小麦地下茎生理生化指标变化及返青率,探讨低温-旱涝交叉适应对小麦抗寒性的影响,揭示东农冬麦1号抗寒的生理基础,挖掘与低温-旱(涝)交叉适应的相关蛋白,为确定冬小麦越冬期田间最佳土壤水分含量、制定合理的栽培管理措施提供理论依据。研究结果如下:(1)随着温度降低,胁迫加剧,三种不同抗寒性的小麦细胞质膜透性增大,电解质渗漏率升高;小麦体内渗透调节物质和抗氧化酶活性发生变化,其中东农冬麦1号的可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量升高,保护酶SOD、POD活性增强;而济麦22和龙麦26抗寒性弱于东农冬麦1号,除了济麦22的可溶性糖、脯氨酸含量和POD活性及龙麦26的可溶性糖含量升高外,两种小麦其它生理指标在低温后期都停止增长或呈下降趋势。相同温度和土壤含水量下,东农冬麦1号电导率低于济麦22和龙麦26,渗透调节物质及保护酶活性等生理指标则高于济麦22和龙麦26。说明渗透调节物质和抗氧化系统在低温下的生理变化是东农冬麦1号抗寒性提高的生理基础。(2)轻旱处理下,显著增加了低温下东农冬麦1号、济麦22和龙麦26的地下茎中渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸的含量,增加了抗氧化酶SOD、POD的活性;且POD活性在中旱和轻涝下也高于正常水分;同时,轻旱处理下小麦地下茎的相对电导率降低,返青率升高,说明适度的干旱处理诱导了小麦对低温胁迫的交叉适应性,上述物质参与了这种适应性的形成。(3)参与干旱和低温交叉适应的蛋白主要包括:代谢和能量相关蛋白(乙酰辅酶A羧化酶亚基α型羧基转移酶、果糖激酶、磷酸丙糖异构酶、苹果酸脱氢酶等,在低温下表达上调或下调)和逆境蛋白(NAD(P)H-醌氧化还原酶、L-抗坏血酸过氧化物酶、小型泛素修饰因子等,在低温下表达上调)。在干旱和低温交叉胁迫下,这些蛋白低量或高量的表达可能对东农冬麦1号抗寒具有重要作用。(4)济麦22和龙麦26经历短时低温后,有个别返青现象;而在经历整个越冬期后,只有强抗寒性的东农冬麦1号能够返青。长时间的旱涝和低温胁迫共同作用于小麦时,轻旱处理组增强东农冬麦1号适应能力的效果最好,在此土壤含水量下返青率最高,说明土壤含水量为土壤最大持水量(52%)的50%-55%时,最有利于东农冬麦1号越冬。