【摘 要】
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小麦（Triticum aestivum L.）作为世界上最重要的粮食作物之一,是人类所需植物蛋白的重要来源。但日益严重的温度胁迫严重制约小麦的生长与发育。自工业革命以来,在全球变暖及极端温度频现的背景下,小麦灌浆期温度也逐渐升高,严重威胁小麦的产量和品质。本研究对小麦材料SHW-L1、矮抗58、W98616、蜀麦580灌浆期（DPA15-25）进行4种不同温度的胁迫处理,分析植株和籽粒的表型变化
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小麦（Triticum aestivum L.）作为世界上最重要的粮食作物之一,是人类所需植物蛋白的重要来源。但日益严重的温度胁迫严重制约小麦的生长与发育。自工业革命以来,在全球变暖及极端温度频现的背景下,小麦灌浆期温度也逐渐升高,严重威胁小麦的产量和品质。本研究对小麦材料SHW-L1、矮抗58、W98616、蜀麦580灌浆期（DPA15-25）进行4种不同温度的胁迫处理,分析植株和籽粒的表型变化;评价不同小麦材料对温度敏感程度差异;筛选出温度敏感材料蜀麦580进行6种温度的胁迫处理（DPA15-20）,对种子发育5、10、15、17、20、25、30天转录组进行分析,鉴定差异表达基因。主要结果如下:1.小麦灌浆期（DPA15-DPA25）的SHW-L1、矮抗58、W98616、蜀麦580在6/12℃（低温）、12/20℃（正常温度）、18/28℃（高温）和24/36℃（超高温）下的植株表型和种子性状结果统计显示:温度变化对有效分蘖比、旗叶长、旗叶宽、茎粗、株高、单穗粒数、籽粒直线长、籽粒直线宽、穗长和小穗数这10个农艺性状影响不大,但是高温却不同程度的降低了这4份小麦材料的单株产量和千粒重;除无休眠的矮抗58外,其余材料在灌浆期发生低温变化（6/12℃）和高温变化（18/28℃、24/36℃）均会不同程度的减少种子的休眠天数、加速种子萌发,其中蜀麦580对温度变化最为敏感。2.蜀麦580在11种温度环境下（8/16℃、10/18℃、12/20℃、14/22℃、16/24℃、18/26℃、20/28℃、22/30℃、24/32℃、26/34℃、28/36℃）,开花后5、10、15、17、20、25、30、35天籽粒显微结构与40天籽粒内部Micro CT结构显示灌浆期温度的升高可以加快种子的成熟和皱缩,温度越高种子皱缩越明显;温度高于26/34℃时会发生明显的穗发芽现象,温度越高,籽粒发芽率随灌浆期温度升高呈指数增长。3.对蜀麦580灌浆期（DPA15-DPA20）在6种温度环境下（8/16℃、12/20℃、16/24℃、20/28℃、24/32℃、28/36℃）,开花后5、10、15、17、20、25、30天籽粒转录组进行分析,以12/20℃籽粒为对照,比较同一发育时期的不同温度处理的基因表达差异,在开花后17天筛选到2098个、161个、547个、1258个、4468个差异表达基因;开花后20天筛选到1234个、18个、1147个、1941个、1941个差异表达基因;开花后25天筛选到81个、209个、6个、692个、15291个差异表达基因;开花后30天筛选到2个、7个、272个、19980个和484个差异表达基因。通过DREM 2.0软件建立温度变化对基因表达影响的动态模型图发现在开花后20天,16/24℃温度组相比对照组的差异基因数目非常少;在开花后30天,24/32℃温度组相比于对照组差异基因数目和差异程度均突然增大;可能存在温度与差异基因间的非线性转折点。4.结合差异表达基因的GO富集分析和KEGG富集分析,筛选出12个受灌浆期温度影响的代谢通路,并具体分析了糖酵解途径（Glycolytic pathway,EMP）和脂肪酸的生物合成途径（Fatty acid biosynthesis pathway）基因表达差异情况。灌浆期温度的升高影响了这两个途径中大多数基因的表达。在正常温度（12/20℃）下,这两种途径中的大多数基因在种子发育早期的表达水平最高,随着种子的发育这些基因的表达呈下降趋势;当小麦遭遇高温胁迫时（DPA15-DPA20）,脂肪酸生物合成途径中的基因（ACOX、Fad E）表达量增加,且在24/32℃或者更高温度表达量增加显著;当小麦灌浆期遭遇高温后（DPA20-DPA25）,糖酵解中（HXK1、PG1、Eno等）基因表达水平显著升高,且在不同温度下的表达变化程度不同。5.根据K-means可将68个受温度影响的种子发育-萌发相关基因的表达模式分为6类:第1类（包括NCED2、NCED9等6个基因）随着灌浆期温度的升高和发育时期的增长无明显的变化规律;第2类（包括GA20ox3、FLC、MKK3等15个基因）的表达量在DPA15时下降而后随着灌浆期温度的增加而上升的趋势;第3类（包括FUS3和AP2等6个基因）的表达则随着灌浆期温度升高呈现下降的状态;第4类（包括ABI3等3个基因）和第5类（包括PM19等3个基因）的表达量都随着灌浆期温度的升高呈现上升的趋势,只是这两大类所包含基因表达量的增加趋势略有不同;第6类（仅MFT-3A基因）的表达量随着温度的升高和发育期的增长呈现上升趋势,只是在DPA15时表达量有轻微的下降。
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