在干旱胁迫条件下，小麦如何将非结构性碳水化合物分解并重新分配到正在生长的籽粒中

《Planta》：Assimilate partitioning to stem non-structural carbohydrates and their remobilization to developing grains in spring wheat under drought stress conditions

小麦品种在干旱胁迫下干物质再分配（DMR）的差异主要由茎部可移动非结构性碳水化合物的分配模式、源-库协调能力及代谢酶活性差异驱动。抗旱品种Shabrang在干旱下DMR效率提升26.78%，其茎部水溶性碳水化合物（WSC）占比增加12.39%，同时保持叶绿素活性、增大绿叶面积，并增强蔗糖-果糖转移酶及果糖水解酶表达；而敏感品种Dez的DMR效率下降36.04%，源于源限制和库容缩减。优化同化物分配、源库整合及碳水化合物代谢可提升小麦水分受限条件下的产量稳定性。

　　

摘要

主要结论

小麦品种对干旱胁迫下干物质再利用能力的不同反应，主要是由于同化产物在茎部向可利用的非结构性碳水化合物中的分配方式存在差异。

摘要

在干旱胁迫（DS）条件下，茎部储分的积累和再利用对于维持小麦产量的稳定性至关重要。不同品种在干物质再利用（DMR）方面的响应存在差异，但其原因尚不清楚。本研究通过对比两种具有不同耐旱性和DMR特性的小麦品种，在水分充足（田间持水量70%）和干旱（田间持水量50%，从茎伸长期开始）条件下进行试验，以确定影响品种间DMR差异的因素。结果表明，在干旱条件下，Shabrang（耐旱品种）的DMR效率提高了26.78%，其对籽粒产量的贡献增加了26.78%；而Dez（不耐旱品种）的DMR效率提高了13.97%，籽粒产量贡献增加了26.80%。Dez的DMR效率降低了36.04%，这与严重的养分供应限制和 sink（消耗器官）规模减小有关；而Shabrang的DMR效率则提高了5.40%。ShabrangDMR效率的提高最初与茎部水溶性碳水化合物（WSC）占茎干干重的比例增加了12.39%有关，这一现象在Dez中并未出现。此外，Shabrang还表现出更好的叶绿素保持能力、更高的Fv/Fm值、更大的绿叶面积、更多的WSC积累、更多的胚乳细胞分裂和数量，以及更快的籽粒充实速度。在研究期间，Shabrang中蔗糖-果聚糖6-果糖基转移酶和果聚糖1-外水解酶w3的相对表达量也更高。总体而言，品种间在干旱条件下的DMR差异主要由同化产物的分配方式、源-汇之间的平衡以及碳水化合物代谢的差异所驱动。通过改善这些性状，可以提高DMR效率，在水分受限条件下稳定小麦产量，并为应对气候变化提供可持续的作物改良策略。

主要结论

小麦品种对干旱胁迫下干物质再利用能力的不同反应，主要是由于同化产物在茎部向可利用的非结构性碳水化合物中的分配方式存在差异。

摘要

在干旱胁迫（DS）条件下，茎部储分的积累和再利用对于维持小麦产量的稳定性至关重要。不同品种在干物质再利用（DMR）方面的响应存在差异，但其原因尚不清楚。本研究通过对比两种具有不同耐旱性和DMR特性的小麦品种，在水分充足（田间持水量70%）和干旱（田间持水量50%，从茎伸长期开始）条件下进行试验，以确定影响品种间DMR差异的因素。结果表明，在干旱条件下，Shabrang（耐旱品种）的DMR效率提高了26.78%，其对籽粒产量的贡献增加了26.78%；而Dez（不耐旱品种）的DMR效率提高了13.97%，籽粒产量贡献增加了26.80%。Dez的DMR效率降低了36.04%，这与严重的养分供应限制和 sink 规模减小有关；而Shabrang的DMR效率提高了5.40%。ShabrangDMR效率的提高最初与茎部水溶性碳水化合物（WSC）占茎干干重的比例增加了12.39%有关，这一现象在Dez中并未出现。Shabrang还表现出更好的叶绿素保持能力、更高的Fv/Fm值、更大的绿叶面积、更多的WSC积累、更多的胚乳细胞分裂和数量，以及更快的籽粒充实速度。在研究期间，Shabrang中蔗糖-果聚糖6-果糖基转移酶和果聚糖1-外水解酶w3的相对表达量也更高。总体而言，品种间在干旱条件下的DMR差异主要由同化产物的分配方式、源-汇之间的平衡以及碳水化合物代谢的差异所驱动。通过改善这些性状，可以提高DMR效率，在水分受限条件下稳定小麦产量，并为应对气候变化提供可持续的作物改良策略。