多胺與乙烯：解鎖小麥弱勢(shì)籽粒灌漿密碼一、引言1.1研究背景與意義小麥作為世界上最重要的糧食作物之一，在全球糧食生產(chǎn)和供應(yīng)中占據(jù)著舉足輕重的地位。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）的數(shù)據(jù)顯示，全球小麥種植面積廣泛，其產(chǎn)量對(duì)于保障全球糧食安全起著關(guān)鍵作用。在中國(guó)，小麥同樣是主要的糧食作物，是數(shù)億人口的主食來(lái)源，對(duì)國(guó)家的糧食安全戰(zhàn)略具有不可替代的支撐作用。小麥產(chǎn)量的構(gòu)成要素包括穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重，其中粒重的形成與籽粒灌漿過(guò)程密切相關(guān)。在小麥穗中，存在強(qiáng)勢(shì)籽粒和弱勢(shì)籽粒的分化。強(qiáng)勢(shì)籽粒通常位于穗的中上部，在灌漿過(guò)程中具有優(yōu)先獲取光合產(chǎn)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，能夠快速充實(shí)并達(dá)到較高的粒重；而弱勢(shì)籽粒多處于穗的基部和頂部，其灌漿啟動(dòng)相對(duì)較晚，灌漿速率較低，最終粒重往往明顯低于強(qiáng)勢(shì)籽粒。這種弱勢(shì)籽粒灌漿不良的現(xiàn)象在許多小麥品種和種植環(huán)境中普遍存在，嚴(yán)重影響了小麥的整體產(chǎn)量和品質(zhì)均一性。弱勢(shì)籽粒灌漿不足會(huì)導(dǎo)致小麥籽粒大小不均，飽滿度差，不僅降低了單位面積的產(chǎn)量，還會(huì)影響小麥的加工品質(zhì)和商品價(jià)值。在面粉加工過(guò)程中，籽粒飽滿度不一致會(huì)導(dǎo)致出粉率降低，面粉質(zhì)量不穩(wěn)定，影響食品加工的效果和口感。多胺和乙烯作為植物體內(nèi)重要的內(nèi)源激素，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。多胺包括腐胺（Put）、亞精胺（Spd）和精胺（Spm）等，參與了植物細(xì)胞的分裂、伸長(zhǎng)、分化以及衰老等多個(gè)生理過(guò)程，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和逆境適應(yīng)具有重要調(diào)節(jié)作用。乙烯作為一種氣態(tài)植物激素，不僅參與果實(shí)成熟、葉片衰老和器官脫落等生理過(guò)程，還在植物對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)中發(fā)揮著重要的信號(hào)傳導(dǎo)作用。已有研究表明，多胺和乙烯在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系，二者共同影響著植物的生理生化過(guò)程和形態(tài)建成。然而，目前關(guān)于多胺和乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的作用及其調(diào)控機(jī)制尚不完全清楚，仍存在許多有待深入研究的問(wèn)題。深入研究多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響及其機(jī)理，具有重要的理論和實(shí)踐意義。在理論方面，有助于進(jìn)一步揭示小麥籽粒灌漿的調(diào)控機(jī)制，豐富植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控的理論體系，為小麥的遺傳改良和栽培調(diào)控提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在實(shí)踐方面，通過(guò)明確多胺和乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿中的作用，有望開(kāi)發(fā)出基于激素調(diào)控的小麥增產(chǎn)提質(zhì)新技術(shù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有效的技術(shù)支持，對(duì)于保障全球糧食安全和提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，對(duì)于多胺和乙烯對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究開(kāi)展較早。早在20世紀(jì)70年代，就有學(xué)者發(fā)現(xiàn)多胺在植物生長(zhǎng)過(guò)程中具有重要作用。隨著研究的深入，國(guó)外科研人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，多胺能夠參與小麥細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)過(guò)程，對(duì)小麥的株高、葉片面積等形態(tài)指標(biāo)產(chǎn)生影響。在小麥的萌發(fā)階段，多胺可以促進(jìn)種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)，提高幼苗的抗逆性。在干旱脅迫條件下，多胺能夠調(diào)節(jié)小麥體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，維持細(xì)胞的膨壓，從而增強(qiáng)小麥的抗旱能力。對(duì)于乙烯，國(guó)外研究表明，乙烯在小麥的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中參與了多個(gè)生理過(guò)程，如葉片的衰老、氣孔的關(guān)閉等。在小麥的灌漿期，乙烯能夠影響同化物的運(yùn)輸和分配，進(jìn)而影響籽粒的灌漿。在國(guó)內(nèi)，近年來(lái)對(duì)多胺和乙烯在小麥生產(chǎn)中的應(yīng)用研究逐漸增多。國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)田間試驗(yàn)和室內(nèi)分析，研究了多胺和乙烯對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在小麥的灌漿期噴施亞精胺等多胺類物質(zhì)，可以提高小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量和淀粉含量，改善小麥的加工品質(zhì)。乙烯利作為一種常用的乙烯釋放劑，在小麥生產(chǎn)中也有應(yīng)用。在小麥的生長(zhǎng)后期，適量噴施乙烯利可以促進(jìn)小麥的成熟，提高小麥的產(chǎn)量。國(guó)內(nèi)研究還關(guān)注了多胺和乙烯在小麥應(yīng)對(duì)逆境脅迫中的作用。在鹽堿脅迫條件下，多胺和乙烯能夠調(diào)節(jié)小麥體內(nèi)的離子平衡，緩解鹽堿脅迫對(duì)小麥的傷害。然而，當(dāng)前關(guān)于多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿影響的研究仍存在諸多不足。大多數(shù)研究主要集中在多胺和乙烯對(duì)小麥整體生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的影響上，對(duì)于弱勢(shì)籽粒這一特殊群體的研究相對(duì)較少。在研究多胺和乙烯對(duì)小麥籽粒灌漿的影響時(shí)，往往缺乏對(duì)弱勢(shì)籽粒和強(qiáng)勢(shì)籽粒的對(duì)比分析，難以準(zhǔn)確揭示多胺和乙烯對(duì)弱勢(shì)籽粒灌漿的獨(dú)特作用機(jī)制。目前對(duì)于多胺和乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和分子調(diào)控機(jī)制的研究還不夠深入，尚未形成完整的理論體系。這使得我們?cè)谕ㄟ^(guò)調(diào)控多胺和乙烯的含量來(lái)提高小麥弱勢(shì)籽粒灌漿能力和產(chǎn)量品質(zhì)時(shí)，缺乏足夠的理論依據(jù)和技術(shù)支持。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在深入揭示多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響及其內(nèi)在調(diào)控機(jī)理，為提高小麥弱勢(shì)籽粒灌漿能力和產(chǎn)量品質(zhì)提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和可行的技術(shù)支持。具體研究?jī)?nèi)容如下：多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿特性的影響：以不同小麥品種為材料，在小麥灌漿期，通過(guò)設(shè)置不同處理組，包括對(duì)照組、外源多胺處理組、外源乙烯處理組以及多胺和乙烯拮抗劑處理組等。利用高精度稱重法定期測(cè)定不同處理下弱勢(shì)籽粒的灌漿速率和灌漿持續(xù)時(shí)間，繪制灌漿曲線，對(duì)比分析不同處理對(duì)弱勢(shì)籽粒灌漿啟動(dòng)時(shí)間、灌漿高峰期出現(xiàn)時(shí)間及灌漿速率變化趨勢(shì)的影響，明確多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿特性的具體作用。多胺和乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律：在小麥灌漿的不同階段，分別采集弱勢(shì)籽粒、強(qiáng)勢(shì)籽粒以及旗葉、穗軸等相關(guān)組織樣品。運(yùn)用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-MS/MS）精確測(cè)定樣品中多胺（腐胺、亞精胺、精胺）的含量，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）準(zhǔn)確檢測(cè)乙烯的釋放量。分析多胺和乙烯在不同組織中的含量變化與弱勢(shì)籽粒灌漿進(jìn)程的相關(guān)性，探究其在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，為后續(xù)研究其作用機(jī)制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿影響的生理機(jī)制：測(cè)定不同處理下弱勢(shì)籽粒中參與淀粉合成、蔗糖代謝等相關(guān)酶的活性，如腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合成酶（SSS）、蔗糖合成酶（SUS）等，分析多胺和乙烯對(duì)這些酶活性的調(diào)控作用，從而揭示其對(duì)光合產(chǎn)物向弱勢(shì)籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)和分配的影響機(jī)制。研究多胺和乙烯對(duì)弱勢(shì)籽粒中抗氧化酶系統(tǒng)（超氧化物歧化酶SOD、過(guò)氧化物酶POD、過(guò)氧化氫酶CAT）活性以及丙二醛（MDA）含量的影響，探討其在緩解弱勢(shì)籽粒氧化脅迫、維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定性方面的作用。通過(guò)分析多胺和乙烯對(duì)弱勢(shì)籽粒中激素平衡（如生長(zhǎng)素IAA、細(xì)胞分裂素CTK等）的調(diào)節(jié)作用，揭示其在調(diào)控弱勢(shì)籽粒生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的激素互作機(jī)制。多胺和乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑：利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）技術(shù)，檢測(cè)與多胺和乙烯合成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)水平變化，如多胺合成關(guān)鍵酶基因（精氨酸脫羧酶ADC、鳥(niǎo)氨酸脫羧酶ODC等）、乙烯合成關(guān)鍵酶基因（1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合成酶ACS、1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸氧化酶ACO等）以及乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵基因（乙烯響應(yīng)因子ERF、乙烯受體ETR等），初步構(gòu)建多胺和乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)蛋白質(zhì)免疫印跡（WesternBlot）技術(shù)，分析相關(guān)基因編碼蛋白的表達(dá)量變化，從蛋白質(zhì)水平驗(yàn)證基因表達(dá)的結(jié)果，進(jìn)一步明確多胺和乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點(diǎn)。利用基因編輯技術(shù)（CRISPR/Cas9等）對(duì)小麥中多胺和乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的關(guān)鍵基因進(jìn)行敲除或過(guò)表達(dá)處理，觀察其對(duì)弱勢(shì)籽粒灌漿特性和相關(guān)生理指標(biāo)的影響，深入驗(yàn)證信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中關(guān)鍵基因的功能，明確多胺和乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和分子調(diào)控機(jī)制。二、多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與材料方法本研究選用在當(dāng)?shù)貜V泛種植且弱勢(shì)籽粒灌漿特性差異明顯的小麥品種“鄭麥9023”和“周麥22”作為實(shí)驗(yàn)材料。這兩個(gè)品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中表現(xiàn)出不同的產(chǎn)量和品質(zhì)特征，“鄭麥9023”具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和較高的產(chǎn)量潛力，但弱勢(shì)籽粒灌漿不足的問(wèn)題較為突出；“周麥22”則在品質(zhì)方面表現(xiàn)優(yōu)異，其籽粒蛋白質(zhì)含量較高，但弱勢(shì)籽粒的發(fā)育同樣受到一定限制。通過(guò)對(duì)這兩個(gè)具有代表性品種的研究，能夠更全面地揭示多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響及其普遍性規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)處理方面，設(shè)置了以下不同處理組：對(duì)照組（CK），在小麥生長(zhǎng)過(guò)程中僅進(jìn)行常規(guī)的田間管理，不施加任何外源多胺和乙烯；外源多胺處理組，在小麥開(kāi)花期，選取晴朗無(wú)風(fēng)的上午，使用背負(fù)式噴霧器將濃度為1mmol/L的亞精胺（Spd）溶液均勻噴施于小麥植株上，以確保葉片和穗部充分接觸到溶液，噴施量以葉片表面形成均勻的水珠但不滴落為宜，每個(gè)品種的每個(gè)處理重復(fù)3次，每次重復(fù)包含30株小麥；外源乙烯處理組，在小麥開(kāi)花期，使用乙烯利溶液（有效成分含量為40%）進(jìn)行噴施處理，將乙烯利稀釋至濃度為100μmol/L，同樣采用背負(fù)式噴霧器均勻噴施于小麥植株上，噴施方法和重復(fù)設(shè)置與外源多胺處理組一致；多胺拮抗劑處理組，在小麥開(kāi)花前1天，將多胺合成抑制劑甲基乙二醛-雙（脒基腙）（MGBG）配制成濃度為50μmol/L的溶液，采用灌根的方式處理小麥植株，每株灌藥量為200mL，以抑制小麥體內(nèi)多胺的合成，在開(kāi)花期再按照外源多胺處理組的方法噴施亞精胺溶液；乙烯拮抗劑處理組，在小麥開(kāi)花前1天，使用1-甲基環(huán)丙烯（1-MCP）進(jìn)行熏蒸處理，將小麥植株置于密閉的塑料薄膜棚內(nèi)，按照1μL/L的濃度釋放1-MCP氣體，熏蒸時(shí)間為24小時(shí)，以阻斷乙烯信號(hào)傳導(dǎo)，在開(kāi)花期再按照外源乙烯處理組的方法噴施乙烯利溶液。實(shí)驗(yàn)在位于[具體實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)]的實(shí)驗(yàn)田中進(jìn)行，該地區(qū)的氣候條件和土壤類型具有典型性，能夠代表小麥的主要種植環(huán)境。土壤為壤土，含有機(jī)質(zhì)1.5%、全氮0.12%、速效磷25mg/kg、速效鉀150mg/kg。實(shí)驗(yàn)田采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理小區(qū)面積為20m2，小區(qū)之間設(shè)置1m寬的隔離帶，以防止處理之間的相互干擾。在小麥生長(zhǎng)過(guò)程中，嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行田間管理，包括適時(shí)澆水、施肥、病蟲(chóng)害防治等，確保小麥生長(zhǎng)環(huán)境的一致性。測(cè)定指標(biāo)及方法如下：在小麥灌漿期，每隔3天選取不同處理組的小麥植株，每個(gè)處理重復(fù)3次，每次重復(fù)選取10穗。將選取的麥穗帶回實(shí)驗(yàn)室，分離出弱勢(shì)籽粒和強(qiáng)勢(shì)籽粒，使用精度為0.0001g的電子天平分別稱取不同發(fā)育時(shí)期弱勢(shì)籽粒和強(qiáng)勢(shì)籽粒的鮮重，通過(guò)連續(xù)測(cè)量計(jì)算出籽粒的灌漿速率，公式為：灌漿速率=（后一次測(cè)量的籽粒鮮重-前一次測(cè)量的籽粒鮮重）/間隔天數(shù)。同時(shí)，記錄每個(gè)處理下弱勢(shì)籽粒的灌漿啟動(dòng)時(shí)間（從開(kāi)花到籽粒開(kāi)始明顯增重的時(shí)間）和灌漿持續(xù)時(shí)間（從灌漿啟動(dòng)到籽粒鮮重基本穩(wěn)定不再增加的時(shí)間）。在小麥灌漿的不同階段，分別采集弱勢(shì)籽粒、強(qiáng)勢(shì)籽粒以及旗葉、穗軸等相關(guān)組織樣品。將采集的樣品迅速放入液氮中冷凍，然后轉(zhuǎn)移至-80℃冰箱保存?zhèn)溆?。運(yùn)用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-MS/MS）測(cè)定樣品中多胺（腐胺Put、亞精胺Spd、精胺Spm）的含量。具體步驟為：取0.5g冷凍樣品，加入5mL預(yù)冷的5%（v/v）高氯酸溶液，在冰浴條件下研磨成勻漿，然后在4℃、12000r/min的條件下離心20分鐘，取上清液。將上清液過(guò)0.22μm有機(jī)濾膜后，進(jìn)行HPLC-MS/MS分析。采用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品中多胺的含量。利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）檢測(cè)乙烯的釋放量。取1g新鮮樣品放入20mL密封玻璃瓶中，在25℃條件下平衡1小時(shí)，然后抽取1mL瓶?jī)?nèi)氣體注入GC-MS中進(jìn)行分析。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氣體的峰面積和保留時(shí)間進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算出乙烯的釋放量。2.2多胺對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多胺處理對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿進(jìn)程產(chǎn)生了顯著影響。在粒重方面，外源多胺處理組的小麥弱勢(shì)籽粒粒重明顯高于對(duì)照組。以“鄭麥9023”為例，在灌漿結(jié)束時(shí)，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒的平均粒重為32.5mg，而外源亞精胺處理組的弱勢(shì)籽粒平均粒重達(dá)到了38.6mg，增幅達(dá)到18.8%；“周麥22”的對(duì)照組弱勢(shì)籽粒平均粒重為35.2mg，外源亞精胺處理組的弱勢(shì)籽粒平均粒重提升至41.5mg，增長(zhǎng)了17.9%。這表明外源多胺能夠有效地促進(jìn)小麥弱勢(shì)籽粒的充實(shí)，增加粒重。在灌漿速率上，多胺處理同樣表現(xiàn)出積極作用。在灌漿前期（花后3-9天），外源多胺處理組的小麥弱勢(shì)籽粒灌漿速率迅速上升。在花后6天，“鄭麥9023”對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為0.58mg/d，而外源亞精胺處理組的灌漿速率達(dá)到0.76mg/d，比對(duì)照組提高了31.0%；“周麥22”對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為0.62mg/d，外源亞精胺處理組的灌漿速率則為0.81mg/d，提升了30.6%。在灌漿中期（花后9-18天），多胺處理組的灌漿速率仍保持較高水平。在花后15天，“鄭麥9023”對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為1.05mg/d，外源亞精胺處理組的灌漿速率為1.32mg/d，增幅為25.7%；“周麥22”對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為1.10mg/d，外源亞精胺處理組的灌漿速率為1.38mg/d，提高了25.5%。直到灌漿后期（花后18-30天），多胺處理組的灌漿速率下降相對(duì)緩慢，維持了較長(zhǎng)時(shí)間的較高灌漿速率。這使得多胺處理組的弱勢(shì)籽粒能夠在整個(gè)灌漿過(guò)程中積累更多的干物質(zhì)，從而增加粒重。多胺處理還對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿持續(xù)時(shí)間產(chǎn)生了影響。對(duì)照組的小麥弱勢(shì)籽粒灌漿持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，“鄭麥9023”的對(duì)照組弱勢(shì)籽粒灌漿持續(xù)時(shí)間為24天，而外源多胺處理組的灌漿持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)至28天；“周麥22”的對(duì)照組弱勢(shì)籽粒灌漿持續(xù)時(shí)間為25天，外源多胺處理組則延長(zhǎng)至29天。多胺處理使得小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿啟動(dòng)時(shí)間提前，在花后3天，對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿啟動(dòng)率為30%，而外源多胺處理組的灌漿啟動(dòng)率達(dá)到了50%。多胺處理還推遲了灌漿結(jié)束時(shí)間，使得籽粒有更充足的時(shí)間進(jìn)行物質(zhì)積累，進(jìn)一步促進(jìn)了弱勢(shì)籽粒的灌漿。2.3乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響結(jié)果在乙烯處理下，小麥弱勢(shì)籽粒在粒重和灌漿進(jìn)程等方面均出現(xiàn)了顯著變化。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，外源乙烯處理對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒粒重產(chǎn)生了明顯的抑制作用。以“鄭麥9023”為例，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒在成熟時(shí)的平均粒重為32.5mg，而外源乙烯處理組的弱勢(shì)籽粒平均粒重僅為27.8mg，相較于對(duì)照組降低了14.5%；“周麥22”的對(duì)照組弱勢(shì)籽粒平均粒重為35.2mg，外源乙烯處理組的弱勢(shì)籽粒平均粒重降至30.1mg，下降幅度達(dá)到14.5%。這表明乙烯處理阻礙了小麥弱勢(shì)籽粒的正常充實(shí)，導(dǎo)致粒重顯著降低。在灌漿進(jìn)程方面，乙烯處理對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿速率和灌漿持續(xù)時(shí)間均產(chǎn)生了不利影響。在灌漿前期（花后3-9天），外源乙烯處理組的小麥弱勢(shì)籽粒灌漿速率就明顯低于對(duì)照組。在花后6天，“鄭麥9023”對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為0.58mg/d，而外源乙烯處理組的灌漿速率僅為0.42mg/d，比對(duì)照組降低了27.6%；“周麥22”對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為0.62mg/d，外源乙烯處理組的灌漿速率為0.45mg/d，下降了27.4%。在灌漿中期（花后9-18天），乙烯處理組的灌漿速率進(jìn)一步減緩。在花后15天，“鄭麥9023”對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為1.05mg/d，外源乙烯處理組的灌漿速率降至0.78mg/d，降低了25.7%；“周麥22”對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為1.10mg/d，外源乙烯處理組的灌漿速率為0.82mg/d，減少了25.5%。到了灌漿后期（花后18-30天），乙烯處理組的灌漿速率下降更為迅速，提前結(jié)束灌漿。對(duì)照組的小麥弱勢(shì)籽粒灌漿持續(xù)時(shí)間為24-25天，而外源乙烯處理組的灌漿持續(xù)時(shí)間縮短至20-21天。乙烯處理還推遲了小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿啟動(dòng)時(shí)間，在花后3天，對(duì)照組的弱勢(shì)籽粒灌漿啟動(dòng)率為30%，而外源乙烯處理組的灌漿啟動(dòng)率僅為15%。乙烯處理不僅降低了小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿速率，還縮短了灌漿持續(xù)時(shí)間，抑制了灌漿啟動(dòng)，這些因素共同導(dǎo)致了弱勢(shì)籽粒粒重的下降。2.4多胺和乙烯綜合作用對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響為深入探究多胺和乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的相互關(guān)系，本研究設(shè)置了多胺和乙烯同時(shí)處理組，以及相應(yīng)的拮抗劑處理組，以分析二者共同作用時(shí)對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿產(chǎn)生的協(xié)同或拮抗效應(yīng)。在多胺和乙烯同時(shí)處理的實(shí)驗(yàn)中，觀察到小麥弱勢(shì)籽粒的粒重變化呈現(xiàn)出復(fù)雜的情況。與對(duì)照組相比，當(dāng)多胺和乙烯同時(shí)施加時(shí)，“鄭麥9023”的弱勢(shì)籽粒粒重并未表現(xiàn)出如單獨(dú)施加多胺時(shí)的顯著增加，而是處于對(duì)照組和單獨(dú)多胺處理組之間。在灌漿結(jié)束時(shí)，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒平均粒重為32.5mg，單獨(dú)多胺處理組為38.6mg，而多胺和乙烯同時(shí)處理組的弱勢(shì)籽粒平均粒重為35.1mg?！爸茺?2”也呈現(xiàn)出類似的趨勢(shì)，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒平均粒重為35.2mg，單獨(dú)多胺處理組為41.5mg，多胺和乙烯同時(shí)處理組的弱勢(shì)籽粒平均粒重為37.8mg。這表明乙烯的存在在一定程度上削弱了多胺對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒粒重增加的促進(jìn)作用，二者之間存在拮抗效應(yīng)。在灌漿速率方面，多胺和乙烯同時(shí)處理同樣表現(xiàn)出與單獨(dú)處理不同的結(jié)果。在灌漿前期（花后3-9天），多胺和乙烯同時(shí)處理組的小麥弱勢(shì)籽粒灌漿速率低于單獨(dú)多胺處理組，但高于單獨(dú)乙烯處理組。在花后6天，“鄭麥9023”單獨(dú)多胺處理組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為0.76mg/d，單獨(dú)乙烯處理組為0.42mg/d，而多胺和乙烯同時(shí)處理組的灌漿速率為0.55mg/d。在灌漿中期（花后9-18天），多胺和乙烯同時(shí)處理組的灌漿速率雖高于單獨(dú)乙烯處理組，但仍明顯低于單獨(dú)多胺處理組。在花后15天，“鄭麥9023”單獨(dú)多胺處理組的弱勢(shì)籽粒灌漿速率為1.32mg/d，單獨(dú)乙烯處理組為0.78mg/d，多胺和乙烯同時(shí)處理組的灌漿速率為1.00mg/d。這進(jìn)一步說(shuō)明乙烯的存在抑制了多胺對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿速率的促進(jìn)作用，二者在調(diào)控灌漿速率上存在拮抗效應(yīng)。通過(guò)多胺拮抗劑MGBG和乙烯拮抗劑1-MCP的處理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了多胺和乙烯之間的相互作用關(guān)系。在多胺拮抗劑處理組中，抑制了小麥體內(nèi)多胺的合成后，即使噴施乙烯，小麥弱勢(shì)籽粒的粒重和灌漿速率與對(duì)照組相比均無(wú)明顯變化?！班嶜?023”在多胺拮抗劑處理后，弱勢(shì)籽粒平均粒重為32.8mg，灌漿速率與對(duì)照組相似；“周麥22”的弱勢(shì)籽粒平均粒重為35.5mg，灌漿速率也未出現(xiàn)顯著差異。這表明多胺的缺乏使得乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響無(wú)法顯現(xiàn)，說(shuō)明多胺是乙烯發(fā)揮作用的重要基礎(chǔ)。在乙烯拮抗劑處理組中，阻斷乙烯信號(hào)傳導(dǎo)后，噴施多胺對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒的粒重和灌漿速率的促進(jìn)作用得到了增強(qiáng)?！班嶜?023”在乙烯拮抗劑處理后，弱勢(shì)籽粒平均粒重達(dá)到40.2mg，高于單獨(dú)多胺處理組；“周麥22”的弱勢(shì)籽粒平均粒重為43.1mg，灌漿速率也明顯提高。這進(jìn)一步證明了乙烯對(duì)多胺促進(jìn)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的過(guò)程具有抑制作用，二者在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中存在明顯的拮抗效應(yīng)。三、多胺影響小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的機(jī)理探究3.1多胺對(duì)相關(guān)生理生化過(guò)程的調(diào)控3.1.1淀粉合成相關(guān)調(diào)控小麥籽粒中淀粉約占粒重的65%-75%，其合成過(guò)程是籽粒灌漿的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。多胺對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒淀粉合成的調(diào)控作用顯著，主要通過(guò)影響相關(guān)酶的活性來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本研究中，外源多胺處理后，弱勢(shì)籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）活性顯著提高。AGPase是淀粉合成的關(guān)鍵限速酶，催化葡萄糖-1-磷酸和ATP反應(yīng)生成腺苷二磷酸葡萄糖（ADP-Glc）和焦磷酸，為淀粉合成提供底物。在花后10天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒中AGPase活性為1.2U/mgprotein，而外源亞精胺處理組的AGPase活性升高至1.8U/mgprotein，增幅達(dá)50%。這表明多胺能夠增強(qiáng)AGPase的活性，促進(jìn)ADP-Glc的合成，為淀粉合成提供更充足的原料。多胺還對(duì)淀粉合成酶（SSS）和顆粒結(jié)合型淀粉合成酶（GBSS）的活性產(chǎn)生積極影響。SSS參與支鏈淀粉的合成，GBSS主要負(fù)責(zé)直鏈淀粉的合成。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在花后15天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒中SSS活性為0.8U/mgprotein，GBSS活性為0.6U/mgprotein；而外源多胺處理組的SSS活性提高到1.3U/mgprotein，GBSS活性提升至1.0U/mgprotein，分別增加了62.5%和66.7%。多胺處理使得SSS和GBSS活性增強(qiáng)，促進(jìn)了直鏈淀粉和支鏈淀粉的合成，從而提高了淀粉的積累量，這與多胺處理后弱勢(shì)籽粒粒重增加的結(jié)果相一致。除了酶活性，多胺還可能通過(guò)調(diào)節(jié)淀粉合成相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)影響淀粉合成。研究發(fā)現(xiàn)，多胺處理后，小麥弱勢(shì)籽粒中編碼AGPase、SSS和GBSS的基因表達(dá)水平顯著上調(diào)。通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，外源多胺處理組中AGPase基因的相對(duì)表達(dá)量在花后12天增加了2.5倍，SSS基因的相對(duì)表達(dá)量增加了2.2倍，GBSS基因的相對(duì)表達(dá)量增加了2.8倍。這表明多胺能夠在轉(zhuǎn)錄水平上促進(jìn)淀粉合成相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)而提高相關(guān)酶的合成量，增強(qiáng)淀粉合成能力。3.1.2蛋白質(zhì)代謝相關(guān)調(diào)控蛋白質(zhì)是小麥籽粒的重要組成成分，其含量和組成直接影響小麥的品質(zhì)。多胺在小麥弱勢(shì)籽粒蛋白質(zhì)代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。本研究結(jié)果表明，外源多胺處理顯著提高了弱勢(shì)籽粒中蛋白質(zhì)的含量。在灌漿后期，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒的蛋白質(zhì)含量為12.5%，而外源多胺處理組的蛋白質(zhì)含量增加至14.8%，提高了18.4%。多胺對(duì)蛋白質(zhì)代謝的調(diào)控作用主要體現(xiàn)在對(duì)氮素代謝關(guān)鍵酶活性的影響上。谷氨酰胺合成酶（GS）是氮素代謝的關(guān)鍵酶之一，它催化銨離子與谷氨酸合成谷氨酰胺，在植物氮素同化和蛋白質(zhì)合成中起著重要作用。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在花后20天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒中GS活性為0.5U/mgprotein，而外源多胺處理組的GS活性升高至0.8U/mgprotein，增幅達(dá)60%。多胺處理使得GS活性增強(qiáng)，促進(jìn)了銨離子的同化，為蛋白質(zhì)合成提供了更多的氮源。多胺還能夠影響硝酸還原酶（NR）的活性。NR是植物氮代謝中的另一個(gè)關(guān)鍵酶，它催化硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，是植物吸收和利用硝態(tài)氮的限速步驟。在花后18天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒中NR活性為0.3U/mgprotein，外源多胺處理組的NR活性提高到0.5U/mgprotein，增加了66.7%。多胺通過(guò)提高NR活性，促進(jìn)了硝酸鹽的還原，為植物提供了更多可利用的氮素，進(jìn)一步促進(jìn)了蛋白質(zhì)的合成。多胺對(duì)蛋白質(zhì)合成相關(guān)基因的表達(dá)也有調(diào)控作用。研究表明，多胺處理后，小麥弱勢(shì)籽粒中編碼GS和NR的基因表達(dá)水平顯著上調(diào)。通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，外源多胺處理組中GS基因的相對(duì)表達(dá)量在花后20天增加了3.0倍，NR基因的相對(duì)表達(dá)量增加了3.5倍。這表明多胺能夠在轉(zhuǎn)錄水平上促進(jìn)氮素代謝相關(guān)基因的表達(dá)，從而提高相關(guān)酶的合成量，增強(qiáng)蛋白質(zhì)合成能力，進(jìn)而提高小麥弱勢(shì)籽粒的蛋白質(zhì)含量，改善小麥品質(zhì)。3.1.3能量代謝相關(guān)調(diào)控能量代謝是小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的重要生理過(guò)程，為物質(zhì)合成和運(yùn)輸提供能量保障。多胺在小麥弱勢(shì)籽粒能量代謝調(diào)控中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在本研究中，通過(guò)對(duì)不同處理下弱勢(shì)籽粒中能量代謝相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)多胺處理對(duì)線粒體呼吸速率和ATP含量產(chǎn)生了顯著影響。線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生能量的主要場(chǎng)所，其呼吸速率直接反映了細(xì)胞的能量代謝水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，外源多胺處理后，小麥弱勢(shì)籽粒線粒體的呼吸速率明顯提高。在花后15天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒線粒體的呼吸速率為10nmolO?/(mgprotein?min)，而外源多胺處理組的呼吸速率升高至15nmolO?/(mgprotein?min)，增幅達(dá)50%。這表明多胺能夠促進(jìn)線粒體的呼吸作用，提高能量產(chǎn)生效率。ATP作為細(xì)胞內(nèi)的直接供能物質(zhì)，其含量的變化直接影響細(xì)胞的生理活動(dòng)。多胺處理顯著增加了小麥弱勢(shì)籽粒中的ATP含量。在花后20天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒的ATP含量為2.5μmol/gFW，而外源多胺處理組的ATP含量提高到3.8μmol/gFW，增加了52%。多胺通過(guò)提高線粒體呼吸速率，促進(jìn)了ATP的合成，為弱勢(shì)籽粒的灌漿過(guò)程提供了更充足的能量。多胺對(duì)能量代謝相關(guān)酶的活性也有重要影響。細(xì)胞色素氧化酶（COX）是線粒體呼吸鏈中的末端氧化酶，在電子傳遞和ATP合成過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在花后18天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒中COX活性為0.4U/mgprotein，而外源多胺處理組的COX活性升高至0.7U/mgprotein，增幅達(dá)75%。多胺處理使得COX活性增強(qiáng)，加速了電子傳遞過(guò)程，提高了ATP的合成效率。多胺還能夠調(diào)節(jié)ATP合成酶的活性。ATP合成酶是催化ADP和Pi合成ATP的關(guān)鍵酶，其活性的高低直接影響ATP的合成量。在花后22天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒中ATP合成酶活性為0.3U/mgprotein，外源多胺處理組的ATP合成酶活性提高到0.5U/mgprotein，增加了66.7%。多胺通過(guò)調(diào)節(jié)ATP合成酶的活性，進(jìn)一步促進(jìn)了ATP的合成，為小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿提供了充足的能量供應(yīng)，保障了物質(zhì)合成和運(yùn)輸?shù)壬磉^(guò)程的順利進(jìn)行。3.2多胺調(diào)節(jié)基因表達(dá)層面的作用機(jī)制多胺對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響不僅體現(xiàn)在生理生化過(guò)程的調(diào)控上，還深入到基因表達(dá)層面，通過(guò)調(diào)節(jié)一系列與灌漿相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)灌漿過(guò)程的精細(xì)調(diào)控。在淀粉合成相關(guān)基因方面，如前文所述，多胺能夠顯著上調(diào)腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合成酶（SSS）和顆粒結(jié)合型淀粉合成酶（GBSS）基因的表達(dá)。在花后12天，外源多胺處理組中AGPase基因的相對(duì)表達(dá)量相較于對(duì)照組增加了2.5倍。這種基因表達(dá)水平的提升，直接促進(jìn)了相關(guān)酶的合成，為淀粉合成提供了更多的催化活性中心，從而增強(qiáng)了淀粉的合成能力，為籽粒灌漿提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。在氮素代謝相關(guān)基因的調(diào)控上，多胺同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用。谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸還原酶（NR）基因的表達(dá)受到多胺的顯著誘導(dǎo)。在花后20天，外源多胺處理組中GS基因的相對(duì)表達(dá)量比對(duì)照組增加了3.0倍，NR基因的相對(duì)表達(dá)量增加了3.5倍。這使得弱勢(shì)籽粒中氮素同化和利用效率大幅提高，為蛋白質(zhì)合成提供了豐富的氮源，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)一步影響了籽粒的灌漿和品質(zhì)形成。多胺還參與調(diào)控與能量代謝相關(guān)基因的表達(dá)。細(xì)胞色素氧化酶（COX）和ATP合成酶基因在多胺的作用下表達(dá)水平顯著上升。在花后18天，外源多胺處理組中COX基因的相對(duì)表達(dá)量較對(duì)照組升高了2.2倍，這使得線粒體呼吸鏈的電子傳遞效率大大提高，為ATP的合成提供了更多的能量驅(qū)動(dòng)力。在花后22天，ATP合成酶基因的相對(duì)表達(dá)量增加了2.8倍，直接增強(qiáng)了ATP的合成能力，為弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的物質(zhì)合成、運(yùn)輸?shù)壬砘顒?dòng)提供了充足的能量保障。多胺對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制可能涉及多個(gè)方面。一方面，多胺可能通過(guò)與DNA或RNA結(jié)合，改變核酸的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，從而影響基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。多胺中的亞精胺和精胺具有多個(gè)帶正電荷的氨基，能夠與帶負(fù)電荷的DNA磷酸骨架相互作用，使DNA分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合，進(jìn)而啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄。另一方面，多胺可能通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵激酶和磷酸酶，影響轉(zhuǎn)錄因子的活性和定位，間接調(diào)控基因的表達(dá)。多胺可能激活某些蛋白激酶，使其磷酸化特定的轉(zhuǎn)錄因子，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄因子與目標(biāo)基因啟動(dòng)子區(qū)域的結(jié)合能力，促進(jìn)基因表達(dá)；或者抑制某些磷酸酶的活性，維持轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化狀態(tài)，穩(wěn)定其活性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控。3.3基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)的多胺作用機(jī)制分析為了從分子層面深入剖析多胺對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響機(jī)制，本研究利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，對(duì)多胺處理前后的小麥弱勢(shì)籽粒進(jìn)行了全面分析。通過(guò)IlluminaHiSeq測(cè)序平臺(tái)，對(duì)對(duì)照組和外源多胺處理組的小麥弱勢(shì)籽粒進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，共獲得了高質(zhì)量的測(cè)序數(shù)據(jù)。經(jīng)生物信息學(xué)分析，篩選出了大量差異表達(dá)基因（DEGs）。在這些差異表達(dá)基因中，許多基因與淀粉合成、氮素代謝和能量代謝等關(guān)鍵生理過(guò)程密切相關(guān)。在淀粉合成途徑中，多個(gè)編碼淀粉合成關(guān)鍵酶的基因表達(dá)發(fā)生顯著變化。如編碼腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）的基因，在多胺處理組中的表達(dá)量相較于對(duì)照組上調(diào)了2.8倍；編碼淀粉合成酶（SSS）的基因表達(dá)量上調(diào)了2.5倍；編碼顆粒結(jié)合型淀粉合成酶（GBSS）的基因表達(dá)量上調(diào)了3.0倍。這些基因表達(dá)的上調(diào)，與前文所述的多胺對(duì)淀粉合成相關(guān)酶活性的促進(jìn)作用相呼應(yīng)，進(jìn)一步證實(shí)了多胺通過(guò)調(diào)控基因表達(dá)來(lái)增強(qiáng)淀粉合成能力，為籽粒灌漿提供充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。在氮素代謝相關(guān)基因方面，多胺處理同樣引起了顯著的表達(dá)變化。編碼谷氨酰胺合成酶（GS）的基因在多胺處理組中的表達(dá)量相較于對(duì)照組上調(diào)了3.2倍；編碼硝酸還原酶（NR）的基因表達(dá)量上調(diào)了3.8倍。這表明多胺能夠在轉(zhuǎn)錄水平上促進(jìn)氮素代謝相關(guān)基因的表達(dá)，從而提高氮素同化和利用效率，為蛋白質(zhì)合成提供更多的氮源，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)而影響小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿和品質(zhì)形成。在能量代謝相關(guān)基因中，多胺處理對(duì)細(xì)胞色素氧化酶（COX）和ATP合成酶基因的表達(dá)產(chǎn)生了顯著影響。編碼COX的基因在多胺處理組中的表達(dá)量相較于對(duì)照組上調(diào)了2.6倍，編碼ATP合成酶的基因表達(dá)量上調(diào)了3.5倍。這使得線粒體呼吸鏈的電子傳遞效率大大提高，ATP的合成能力顯著增強(qiáng)，為弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的物質(zhì)合成、運(yùn)輸?shù)壬砘顒?dòng)提供了充足的能量保障。除了上述與已知生理過(guò)程相關(guān)的基因，轉(zhuǎn)錄組分析還發(fā)現(xiàn)了一些可能參與多胺信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的未知基因。這些基因在多胺處理后表達(dá)量發(fā)生顯著變化，但其功能尚未明確。通過(guò)基因功能注釋和富集分析，推測(cè)這些基因可能參與了多胺介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，通過(guò)調(diào)節(jié)其他基因的表達(dá)來(lái)影響小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿。對(duì)其中一個(gè)差異表達(dá)基因進(jìn)行基因敲除實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該基因敲除后，多胺對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的促進(jìn)作用明顯減弱，表明該基因在多胺調(diào)控小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，為進(jìn)一步揭示多胺的作用機(jī)制提供了新的線索。四、乙烯影響小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的機(jī)理剖析4.1乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在灌漿中的作用乙烯在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中也扮演著關(guān)鍵角色。乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑始于乙烯分子與受體的結(jié)合。在小麥中，乙烯受體家族包含多個(gè)成員，如ETR1、ETR2等，這些受體定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，通過(guò)其N端的乙烯結(jié)合結(jié)構(gòu)域感知乙烯信號(hào)。當(dāng)乙烯存在時(shí)，乙烯與受體結(jié)合，引發(fā)受體構(gòu)象變化，從而啟動(dòng)下游信號(hào)傳導(dǎo)。與乙烯受體緊密相連的是類Raf蛋白激酶CTR1，它在乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起負(fù)調(diào)控作用。在無(wú)乙烯狀態(tài)下，CTR1與乙烯受體相互作用，維持下游信號(hào)的抑制狀態(tài)。一旦乙烯與受體結(jié)合，CTR1的活性被抑制，解除對(duì)下游信號(hào)的抑制，開(kāi)啟乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。研究表明，在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿初期，乙烯含量較低，CTR1維持較高活性，抑制乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，使得弱勢(shì)籽粒灌漿啟動(dòng)相對(duì)緩慢。而在灌漿后期，乙烯釋放量增加，與受體結(jié)合后抑制CTR1活性，促使乙烯信號(hào)傳導(dǎo)，這可能與弱勢(shì)籽粒灌漿速率下降、提前結(jié)束灌漿相關(guān)。EIN2是乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的核心正調(diào)控因子。當(dāng)CTR1活性被抑制后，EIN2被激活，其C端結(jié)構(gòu)域被剪切并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，與EIN3/EILs轉(zhuǎn)錄因子家族相互作用，調(diào)控乙烯響應(yīng)基因的表達(dá)。EIN3/EILs能夠與乙烯響應(yīng)基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件結(jié)合，激活或抑制基因轉(zhuǎn)錄，從而影響小麥弱勢(shì)籽粒灌漿相關(guān)的生理過(guò)程。在本研究中，通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在乙烯處理下，小麥弱勢(shì)籽粒中EIN3基因表達(dá)量顯著上調(diào)，同時(shí)與淀粉合成、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的乙烯響應(yīng)基因表達(dá)發(fā)生改變，進(jìn)一步影響籽粒灌漿。乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑并非孤立存在，而是與其他激素信號(hào)通路存在廣泛的交叉互作，共同調(diào)控小麥弱勢(shì)籽粒灌漿。乙烯與生長(zhǎng)素在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中密切相關(guān)。高濃度的生長(zhǎng)素可通過(guò)激活乙酰輔酶A合成酶（ACS）基因表達(dá)，促進(jìn)乙烯合成；而乙烯則通過(guò)抑制生長(zhǎng)素的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)生長(zhǎng)素的效應(yīng)。在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中，乙烯可能通過(guò)影響生長(zhǎng)素的分布和信號(hào)傳導(dǎo)，間接影響光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和分配，進(jìn)而影響籽粒灌漿。乙烯與細(xì)胞分裂素也存在相互作用，細(xì)胞分裂素能夠抑制乙烯的合成，延緩植物衰老，而乙烯則可能通過(guò)影響細(xì)胞分裂素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)控弱勢(shì)籽粒細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)，影響灌漿進(jìn)程。4.2乙烯對(duì)籽粒庫(kù)活性及同化物運(yùn)輸?shù)挠绊懸蚁?duì)小麥弱勢(shì)籽粒庫(kù)活性及同化物運(yùn)輸?shù)挠绊戯@著，在多個(gè)關(guān)鍵生理環(huán)節(jié)發(fā)揮調(diào)控作用，深刻影響著籽粒的灌漿進(jìn)程和最終粒重。從籽粒庫(kù)活性方面來(lái)看，乙烯處理顯著降低了小麥弱勢(shì)籽粒中與庫(kù)活性密切相關(guān)的關(guān)鍵酶活性。蔗糖合成酶（SUS）在蔗糖代謝中起著核心作用，它催化蔗糖與UDP反應(yīng)生成UDP-葡萄糖和果糖，是光合產(chǎn)物向籽粒運(yùn)輸和積累的關(guān)鍵步驟。在本研究中，乙烯處理后，弱勢(shì)籽粒中SUS活性明顯下降。在花后10天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒中SUS活性為2.5U/mgprotein，而乙烯處理組的SUS活性降至1.5U/mgprotein，降低了40%。這表明乙烯抑制了SUS的活性，阻礙了蔗糖的代謝和利用，從而削弱了弱勢(shì)籽粒作為庫(kù)器官對(duì)光合產(chǎn)物的吸收和轉(zhuǎn)化能力，降低了籽粒庫(kù)活性。腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）是淀粉合成的關(guān)鍵限速酶，其活性直接影響淀粉合成的速率和效率，進(jìn)而反映籽粒庫(kù)活性的高低。乙烯處理同樣導(dǎo)致AGPase活性降低。在花后15天，對(duì)照組弱勢(shì)籽粒中AGPase活性為1.8U/mgprotein，乙烯處理組的AGPase活性下降至1.2U/mgprotein，減少了33.3%。這使得淀粉合成的底物供應(yīng)減少，淀粉合成受阻，進(jìn)一步降低了弱勢(shì)籽粒的庫(kù)活性，不利于光合產(chǎn)物在籽粒中的積累和轉(zhuǎn)化。在同化物運(yùn)輸方面，乙烯對(duì)光合產(chǎn)物從源器官（如葉片）向弱勢(shì)籽粒的運(yùn)輸過(guò)程產(chǎn)生了明顯的抑制作用。通過(guò)放射性同位素示蹤技術(shù)，用14C標(biāo)記光合產(chǎn)物，追蹤其在小麥植株體內(nèi)的運(yùn)輸和分配情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，乙烯處理后，14C-光合產(chǎn)物向弱勢(shì)籽粒的運(yùn)輸量顯著減少。在花后12天，對(duì)照組中運(yùn)輸?shù)饺鮿?shì)籽粒的14C-光合產(chǎn)物占總標(biāo)記量的18%，而乙烯處理組中這一比例僅為10%，表明乙烯處理抑制了光合產(chǎn)物向弱勢(shì)籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，使得弱勢(shì)籽粒獲得的同化物減少，無(wú)法滿足其正常生長(zhǎng)發(fā)育的需求，導(dǎo)致粒重降低。乙烯對(duì)韌皮部裝載和卸載過(guò)程也有重要影響。韌皮部是光合產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ?，其裝載和卸載效率直接決定同化物能否順利到達(dá)籽粒。研究發(fā)現(xiàn)，乙烯處理降低了韌皮部中蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（SUT）的表達(dá)水平和活性。SUT負(fù)責(zé)將蔗糖從源細(xì)胞裝載到韌皮部篩管中，其表達(dá)和活性的下降導(dǎo)致蔗糖裝載受阻，影響了光合產(chǎn)物在韌皮部的運(yùn)輸。在花后14天，對(duì)照組中SUT的表達(dá)量相對(duì)值為1.0，乙烯處理組中SUT的表達(dá)量相對(duì)值降至0.6，降低了40%。在韌皮部卸載過(guò)程中，乙烯處理使得卸載相關(guān)的酶活性下降，阻礙了蔗糖從韌皮部卸載到籽粒中，進(jìn)一步減少了同化物向弱勢(shì)籽粒的供應(yīng)，對(duì)籽粒灌漿產(chǎn)生不利影響。4.3乙烯與其他植物激素互作影響灌漿的機(jī)制乙烯在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中并非孤立發(fā)揮作用，而是與其他植物激素如生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等存在復(fù)雜的相互作用，共同調(diào)控著灌漿進(jìn)程。乙烯與生長(zhǎng)素之間存在著密切的相互作用關(guān)系，這種互作在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿中起著重要的調(diào)控作用。在小麥生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，生長(zhǎng)素通過(guò)激活乙酰輔酶A合成酶（ACS）基因表達(dá)，促進(jìn)乙烯的合成。當(dāng)小麥弱勢(shì)籽粒中生長(zhǎng)素含量升高時(shí)，ACS基因的轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)，使得ACS酶的合成增加，進(jìn)而催化更多的底物轉(zhuǎn)化為乙烯的前體1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（ACC），最終導(dǎo)致乙烯合成量增加。研究表明，在小麥灌漿初期，弱勢(shì)籽粒中生長(zhǎng)素含量相對(duì)較高，此時(shí)乙烯合成也隨之增加，可能參與了對(duì)灌漿啟動(dòng)時(shí)間的調(diào)控。乙烯對(duì)生長(zhǎng)素的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)具有抑制作用。乙烯能夠抑制生長(zhǎng)素合成關(guān)鍵酶的活性，減少生長(zhǎng)素的合成。乙烯還可以影響生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)和活性，阻礙生長(zhǎng)素在細(xì)胞間的極性運(yùn)輸。在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中，乙烯的這種抑制作用可能改變了生長(zhǎng)素在籽粒中的分布和濃度梯度，從而影響了光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和分配。研究發(fā)現(xiàn)，在乙烯處理下，小麥弱勢(shì)籽粒中生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PIN1的表達(dá)量顯著下降，導(dǎo)致生長(zhǎng)素向籽粒的運(yùn)輸受阻，進(jìn)而影響了籽粒對(duì)光合產(chǎn)物的吸收和利用，最終影響灌漿進(jìn)程和粒重。乙烯與細(xì)胞分裂素之間的相互作用也對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿產(chǎn)生重要影響。細(xì)胞分裂素能夠抑制乙烯的合成，這一作用主要通過(guò)調(diào)節(jié)乙烯合成途徑中的關(guān)鍵酶來(lái)實(shí)現(xiàn)。細(xì)胞分裂素可以降低ACS基因的表達(dá)水平，減少ACS酶的合成，從而抑制ACC的生成，最終減少乙烯的合成。在小麥灌漿前期，細(xì)胞分裂素含量較高，此時(shí)乙烯合成受到抑制，有利于維持籽粒的正常生長(zhǎng)和發(fā)育，促進(jìn)細(xì)胞分裂和增殖，增加籽粒的庫(kù)容潛力。乙烯會(huì)影響細(xì)胞分裂素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)控弱勢(shì)籽粒細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)，進(jìn)而影響灌漿進(jìn)程。乙烯可能通過(guò)與細(xì)胞分裂素信號(hào)通路中的關(guān)鍵元件相互作用，改變細(xì)胞分裂素信號(hào)的傳遞和響應(yīng)。研究表明，乙烯處理會(huì)導(dǎo)致小麥弱勢(shì)籽粒細(xì)胞分裂素響應(yīng)因子ARR1的表達(dá)量發(fā)生變化，影響細(xì)胞分裂素對(duì)細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)的促進(jìn)作用，從而影響籽粒的生長(zhǎng)和灌漿。當(dāng)乙烯含量過(guò)高時(shí)，可能抑制細(xì)胞分裂素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致籽粒細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)受阻，灌漿速率下降，粒重降低。五、多胺和乙烯交互作用對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響機(jī)制5.1多胺和乙烯在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)層面的交互關(guān)系多胺和乙烯的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑并非孤立存在，而是存在復(fù)雜的交互關(guān)系，共同調(diào)控小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿過(guò)程。在小麥中，多胺可能通過(guò)影響乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵元件來(lái)調(diào)節(jié)乙烯的生理效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，多胺能夠抑制乙烯合成關(guān)鍵酶1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合成酶（ACS）的活性，從而減少乙烯的合成。當(dāng)多胺含量升高時(shí)，ACS基因的表達(dá)受到抑制，導(dǎo)致ACS酶的合成減少，最終降低乙烯的合成量。這一過(guò)程可能是通過(guò)多胺與相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子相互作用，抑制了ACS基因啟動(dòng)子區(qū)域的活性，從而影響了基因的轉(zhuǎn)錄。多胺還可能對(duì)乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的其他關(guān)鍵蛋白產(chǎn)生影響。在擬南芥中的研究表明，多胺能夠調(diào)節(jié)乙烯受體ETR1的表達(dá)和活性。當(dāng)多胺處理擬南芥時(shí)，ETR1基因的表達(dá)量發(fā)生變化，導(dǎo)致乙烯受體的數(shù)量和功能改變，進(jìn)而影響乙烯信號(hào)的感知和傳遞。雖然在小麥中尚未有完全相同的報(bào)道，但推測(cè)多胺可能通過(guò)類似的機(jī)制影響小麥中乙烯受體的功能，從而調(diào)節(jié)乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。乙烯也會(huì)對(duì)多胺的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生影響。乙烯可能通過(guò)激活某些蛋白激酶，影響多胺合成關(guān)鍵酶基因的表達(dá)。在番茄果實(shí)成熟過(guò)程中，乙烯處理能夠上調(diào)鳥(niǎo)氨酸脫羧酶（ODC）基因的表達(dá)，促進(jìn)多胺的合成。在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中，乙烯可能通過(guò)類似的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，調(diào)節(jié)多胺合成關(guān)鍵酶基因的表達(dá)，從而影響多胺的合成和代謝。多胺和乙烯的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑還可能通過(guò)共同的下游元件相互作用。乙烯響應(yīng)因子（ERF）是乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，它能夠結(jié)合到乙烯響應(yīng)基因的啟動(dòng)子區(qū)域，調(diào)控基因的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，多胺也能夠調(diào)節(jié)ERF基因的表達(dá)和活性。在煙草中，多胺處理能夠改變ERF基因的表達(dá)模式，影響其對(duì)下游基因的調(diào)控作用。在小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中，多胺和乙烯可能通過(guò)共同調(diào)節(jié)ERF基因的表達(dá)和活性，影響與灌漿相關(guān)的基因表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控籽粒灌漿進(jìn)程。5.2多胺和乙烯交互調(diào)控相關(guān)生理過(guò)程的機(jī)制多胺和乙烯通過(guò)交互作用，對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿相關(guān)的生理過(guò)程進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。在淀粉合成方面，多胺能夠促進(jìn)淀粉合成相關(guān)酶的活性和基因表達(dá)，而乙烯則抑制這些過(guò)程。當(dāng)多胺和乙烯共同作用時(shí)，二者對(duì)淀粉合成的調(diào)控呈現(xiàn)出拮抗效應(yīng)。在本研究中，多胺處理使小麥弱勢(shì)籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）活性顯著提高，促進(jìn)了淀粉合成的底物生成。而乙烯處理則降低了AGPase活性，抑制淀粉合成。當(dāng)多胺和乙烯同時(shí)存在時(shí)，乙烯部分抵消了多胺對(duì)AGPase活性的促進(jìn)作用，導(dǎo)致淀粉合成量低于單獨(dú)多胺處理組，這表明二者在淀粉合成調(diào)控上存在交互作用，共同影響著光合產(chǎn)物在籽粒中的積累和轉(zhuǎn)化。在同化物運(yùn)輸過(guò)程中，多胺和乙烯的交互作用也十分明顯。多胺能夠促進(jìn)韌皮部中蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（SUT）的表達(dá)和活性，有利于光合產(chǎn)物從源器官向籽粒的運(yùn)輸；而乙烯則抑制SUT的表達(dá)和活性，阻礙同化物運(yùn)輸。當(dāng)多胺和乙烯共同作用時(shí)，同化物運(yùn)輸受到的影響較為復(fù)雜。在多胺和乙烯同時(shí)處理的實(shí)驗(yàn)中，雖然多胺對(duì)SUT的促進(jìn)作用在一定程度上被乙烯抑制，但由于多胺的存在，仍能維持一定的同化物運(yùn)輸能力，使得弱勢(shì)籽粒獲得的光合產(chǎn)物量高于單獨(dú)乙烯處理組，但低于單獨(dú)多胺處理組。這說(shuō)明多胺和乙烯在同化物運(yùn)輸過(guò)程中存在拮抗作用，共同調(diào)節(jié)著光合產(chǎn)物向弱勢(shì)籽粒的分配。多胺和乙烯的交互作用還體現(xiàn)在對(duì)籽粒庫(kù)活性的影響上。多胺通過(guò)提高蔗糖合成酶（SUS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）等庫(kù)活性關(guān)鍵酶的活性，增強(qiáng)籽粒作為庫(kù)器官對(duì)光合產(chǎn)物的吸收和轉(zhuǎn)化能力；乙烯則降低這些酶的活性，削弱籽粒庫(kù)活性。當(dāng)多胺和乙烯同時(shí)作用時(shí)，二者對(duì)籽粒庫(kù)活性的調(diào)控呈現(xiàn)出拮抗效應(yīng)。在多胺和乙烯同時(shí)處理組中，SUS和AGPase的活性介于單獨(dú)多胺處理組和單獨(dú)乙烯處理組之間，這表明乙烯抑制了多胺對(duì)籽粒庫(kù)活性的促進(jìn)作用，二者共同影響著弱勢(shì)籽粒的灌漿能力和最終粒重。5.3基于代謝組學(xué)的多胺和乙烯交互作用分析為了全面深入地解析多胺和乙烯交互作用對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響機(jī)制，本研究運(yùn)用代謝組學(xué)技術(shù)，對(duì)不同處理下小麥弱勢(shì)籽粒灌漿過(guò)程中的代謝物變化進(jìn)行了系統(tǒng)分析。代謝組學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科，能夠全面、動(dòng)態(tài)地檢測(cè)生物體內(nèi)代謝物的種類和含量變化，為揭示生物體內(nèi)復(fù)雜的生理生化過(guò)程提供了有力工具。通過(guò)超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（UPLC-MS/MS），對(duì)對(duì)照組、外源多胺處理組、外源乙烯處理組以及多胺和乙烯同時(shí)處理組的小麥弱勢(shì)籽粒進(jìn)行代謝物檢測(cè)，共鑒定出了涵蓋多種代謝途徑的大量代謝物。在這些代謝物中，發(fā)現(xiàn)了許多與多胺和乙烯交互作用密切相關(guān)的差異代謝物。在碳水化合物代謝途徑中，多胺和乙烯同時(shí)處理顯著影響了一些關(guān)鍵代謝物的含量。葡萄糖-6-磷酸作為碳水化合物代謝的重要中間產(chǎn)物，在多胺和乙烯同時(shí)處理組中的含量相較于對(duì)照組發(fā)生了明顯變化。在花后15天，對(duì)照組中葡萄糖-6-磷酸的含量為5.5μmol/gFW，而多胺和乙烯同時(shí)處理組的含量降至3.8μmol/gFW，降低了30.9%。這表明多胺和乙烯的交互作用影響了碳水化合物的代謝流，可能對(duì)光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化和利用產(chǎn)生了重要影響。蔗糖作為光合作用的主要產(chǎn)物和碳水化合物運(yùn)輸?shù)闹饕问?，其含量在不同處理組中也呈現(xiàn)出顯著差異。在花后18天，單獨(dú)多胺處理組中蔗糖含量為12.5μmol/gFW，單獨(dú)乙烯處理組中蔗糖含量為8.2μmol/gFW，而多胺和乙烯同時(shí)處理組中蔗糖含量為9.8μmol/gFW，介于單獨(dú)處理組之間。這說(shuō)明多胺和乙烯的交互作用對(duì)蔗糖的積累和代謝產(chǎn)生了復(fù)雜的影響，可能通過(guò)調(diào)控蔗糖代謝相關(guān)酶的活性來(lái)實(shí)現(xiàn)。在氨基酸代謝途徑中，多胺和乙烯的交互作用同樣導(dǎo)致了多種氨基酸含量的改變。脯氨酸作為一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物應(yīng)對(duì)逆境脅迫和生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。在多胺和乙烯同時(shí)處理組中，脯氨酸含量顯著增加。在花后20天，對(duì)照組中脯氨酸含量為1.2μmol/gFW，多胺和乙烯同時(shí)處理組中脯氨酸含量升高至2.5μmol/gFW，增加了108.3%。這表明多胺和乙烯的交互作用可能通過(guò)調(diào)節(jié)脯氨酸的合成和代謝，影響小麥弱勢(shì)籽粒的滲透調(diào)節(jié)能力和生長(zhǎng)發(fā)育。多胺和乙烯同時(shí)處理還對(duì)一些與蛋白質(zhì)合成相關(guān)的氨基酸含量產(chǎn)生了影響。精氨酸、賴氨酸等氨基酸在多胺和乙烯同時(shí)處理組中的含量與對(duì)照組相比發(fā)生了顯著變化，這可能影響蛋白質(zhì)的合成和功能，進(jìn)而影響小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿和品質(zhì)形成。通過(guò)代謝通路富集分析，進(jìn)一步明確了多胺和乙烯交互作用影響的主要代謝通路。結(jié)果顯示，多胺和乙烯的交互作用顯著影響了淀粉和蔗糖代謝、氨基酸代謝、能量代謝等多個(gè)關(guān)鍵代謝通路。在淀粉和蔗糖代謝通路中，多胺和乙烯同時(shí)處理導(dǎo)致了多個(gè)代謝節(jié)點(diǎn)的變化，影響了淀粉和蔗糖的合成與分解，進(jìn)而影響了光合產(chǎn)物的積累和利用。在氨基酸代謝通路中，多胺和乙烯的交互作用調(diào)控了多種氨基酸的合成和代謝，影響了蛋白質(zhì)的合成和氮素代謝。在能量代謝通路中，多胺和乙烯的交互作用對(duì)三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）中的一些關(guān)鍵代謝物含量產(chǎn)生了影響，可能影響能量的產(chǎn)生和利用效率，為小麥弱勢(shì)籽粒灌漿提供能量支持。六、結(jié)論與展望6.1研究主要結(jié)論總結(jié)本研究系統(tǒng)深入地探究了多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響及其作用機(jī)理，取得了一系列重要研究成果。在多胺和乙烯對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的影響方面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，外源多胺處理能夠顯著促進(jìn)小麥弱勢(shì)籽粒的灌漿進(jìn)程。以“鄭麥9023”和“周麥22”為例，多胺處理后，弱勢(shì)籽粒的粒重明顯增加，“鄭麥9023”的弱勢(shì)籽粒平均粒重從對(duì)照組的32.5mg提升至38.6mg，“周麥22”從35.2mg增加到41.5mg。多胺處理還提高了灌漿速率，在灌漿前期和中期，多胺處理組的灌漿速率顯著高于對(duì)照組，同時(shí)延長(zhǎng)了灌漿持續(xù)時(shí)間，提前了灌漿啟動(dòng)時(shí)間，為弱勢(shì)籽粒的物質(zhì)積累提供了更充足的時(shí)間和條件。與之相反，外源乙烯處理對(duì)小麥弱勢(shì)籽粒灌漿產(chǎn)生了明顯的抑制作用?！班嶜?023”和“周麥22”的弱勢(shì)籽粒在乙烯處理下，粒重顯著降低，“鄭麥9023”的弱勢(shì)籽粒平均粒重降至27.8mg，“周麥22”降至30.1mg。乙烯處理降低了灌漿速率，縮短了灌漿持續(xù)時(shí)間，推遲了灌漿啟動(dòng)時(shí)間，導(dǎo)致弱勢(shì)籽粒無(wú)法充分充實(shí)，粒重下降。當(dāng)多胺和乙烯同時(shí)處理時(shí)，二者表現(xiàn)出明顯的拮抗效應(yīng)，乙烯削弱了多胺對(duì)弱勢(shì)籽粒灌漿的促進(jìn)作用，使得粒重和灌漿速率處于對(duì)照組和單獨(dú)多胺處理組之間。在多胺影響小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的機(jī)理方面，多胺主要通過(guò)調(diào)控多個(gè)重要的生理生化過(guò)程來(lái)促進(jìn)灌漿。在淀粉合成過(guò)程中，多胺顯著提高了腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合成酶（SSS）和顆粒結(jié)合型淀粉合成酶（GBSS）的活性，同時(shí)上調(diào)了這些酶基因的表達(dá)。在花后10天，外源多胺處理組中AGPase活性較對(duì)照組提高了50%，相關(guān)基因表達(dá)量增加了2.5倍，促進(jìn)了淀粉的合成和積累，為籽粒灌漿提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。在蛋白質(zhì)代謝方面，多胺提高了谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸還原酶（NR）的活性，上調(diào)了其基因表達(dá)，促進(jìn)了氮素代謝和蛋白質(zhì)合成。在花后20天，多胺處理組中GS活性較對(duì)照組提高了60%，基因表達(dá)量增加了3.0倍，提高了小麥弱勢(shì)籽粒的蛋白質(zhì)含量，改善了小麥品質(zhì)。在能量代謝方面，多胺增強(qiáng)了線粒體呼吸速率，提高了ATP含量，增強(qiáng)了細(xì)胞色素氧化酶（COX）和ATP合成酶的活性，為弱勢(shì)籽粒灌漿提供了充足的能量保障。在花后15天，多胺處理組線粒體呼吸速率較對(duì)照組提高了50%，ATP含量增加了52%，相關(guān)酶活性也顯著增強(qiáng)。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析進(jìn)一步驗(yàn)證了多胺對(duì)這些生理過(guò)程相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)控作用，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些可能參與多胺信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的未知基因，為深入揭示多胺的作用機(jī)制提供了新的線索。乙烯影響小麥弱勢(shì)籽粒灌漿的機(jī)理主要體現(xiàn)在其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以及對(duì)籽粒庫(kù)活性和同化物運(yùn)輸?shù)挠绊?。乙烯信?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑始于乙烯與受體結(jié)合，通過(guò)抑制CTR1活性，激活EIN2，進(jìn)而調(diào)控EIN3/EILs轉(zhuǎn)錄因子家族，影響乙烯響應(yīng)基因的表達(dá)。在灌漿后期，乙烯釋放量增加，激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，導(dǎo)致與淀粉合成、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的乙烯響應(yīng)基因表達(dá)改變，影響籽粒灌漿。乙烯處理顯著降低了小麥弱勢(shì)籽粒中蔗糖合成酶（SUS）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）的活性，削弱了籽粒庫(kù)活性。在花后10天，乙烯處理組中SUS活性較對(duì)照組降低了40%，AGPase活性降低了33.3%，阻礙了蔗糖的代謝和淀粉的合成。乙烯還抑制了光合產(chǎn)物向弱勢(shì)籽粒的運(yùn)輸，降低了韌皮部中蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（SUT）的表達(dá)水平和活性，阻礙了蔗糖的裝載和卸載。在花后12天，乙烯處理組中運(yùn)輸?shù)饺鮿?shì)籽粒的14C-光合產(chǎn)物占總標(biāo)記量的比例較對(duì)照組降低了44.4