不同水分条件下小麦ILs群体花后不同器官蔗糖积累与转运的遗传特性

为了探索干旱调控小麦花后不同器官蔗糖积累和转运的遗传特性,以抗旱性有显著差异的西峰20和鲁麦14杂交创建的小麦回交导入系(introgression lines,ILs)群体为供试材料,对正常灌溉(WW)和干旱胁迫(DS)条件下该群体花后不同器官蔗糖积累和转运的相关性状进行数量遗传分析,评价该群体目标性状的遗传变异特点和相互关系。结果表明,小麦ILs群体及其双亲的被测性状指标均表现为SCg(灌浆期蔗糖含量)显著高于SCf(开花期蔗糖含量)和SCm(成熟期蔗糖含量),主茎穗下节和倒二节的蔗糖含量高于旗叶,花前高于花后,干旱胁迫显著高于正常灌溉。在两种水分条件下,小麦ILs群体各被测性状平均表型值均介于双亲之间,且偏向于轮回亲本鲁麦14;群体内表型变异广泛,且存在超亲分离,变异系数为14.29%~57.98%(DS)和20.87%~63.75%(WW),多样性指数为0.63~0.89(DS)和0.57~0.79(WW)。各目标性状表型受水分和发育阶段/器官的影响达显著水平,遗传力较低,为0.27~0.51(DS)和0.30~0.62(WW)。各器官的SCf、SCg和SCm间均有不同程度的正相关(r=0.17~0.56**)关系,SCf与花前蔗糖转运率和花后蔗糖贡献率(r=0.32**~0.94**)、SCg与花前蔗糖转运率和花后蔗糖贡献率(r=0.29*~0.72**)、主穗粒重与花前蔗糖转运率和CRSpr(r=0.13~0.43**)具有较高正相关性,且各目标性状间DS条件下相关系数普遍高于WW。说明小麦花后不同器官蔗糖积累和转运相关性状属于典型的数量性状,其表型变异具有显著的时空特异性。     

水分胁迫对不同倍性小麦穗部干物质积累和分配及转运的影响

为了进一步挖掘小麦穗部的干物质生产潜力,以野生一粒小麦（Triticum boeoticum,二倍体）、野生二粒小麦（T.dicoccoides,四倍体）、碧蚂1号（T.aestivum Bima 1,六倍体）3种不同染色体倍性小麦为材料,在干旱和灌水两种水分处理下,比较不同倍性小麦品种穗部干物质分配规律、转运特性及对产量的贡献率。结果表明,在两种水分条件下,不同倍体小麦穗部各器官干物质分配规律存在差异,与六倍体和二倍体小麦相比,四倍体小麦的穗轴、颖壳干物质分配率最低,其花前干物质转运量、转运效率及对籽粒的贡献率最高。六倍体的花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率均大于其他两种小麦。水分胁迫由于降低了营养器官开花前贮藏同化物向籽粒的再分配及花后干物质的积累与转运,从而降低了产量。水分胁迫下,四倍体小麦的产量下降幅度最小,可能与四倍体小麦穗部干物质分配率低、转运效率高有关,其穗部器官干物质能更多地向籽粒转运分配,滞留物最少,使得千粒重增加。因此,水分胁迫下,四倍体小麦表现出更强的耐旱性。     

花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦干物质积累和产量的影响

为了解糯小麦和非糯小麦对遮光的生理反应差异,在大田条件下,以非糯小麦轮选987和糯小麦农大糯50206为材料,设置3个遮光处理(不遮光、花后遮光30％和60％),研究了花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦干物质积累和产量的影响.结果表明,遮光后,轮选987和农大糯50206的生物产量、籽粒产量和经济系数均显著下降.花后光照强度降低导致小麦花前营养器官干物质在花后向籽粒的转运量及其贡献率发生明显变化,同时影响籽粒灌浆进程,最终表现为粒重显著下降,且此影响存在明显的基因型差异.轮选987在遮光30％后营养器官干物质在花后向籽粒的转运量降低,遮光60％后转运量恢复至对照(不遮光)水平,转运物质对籽粒的贡献率随遮光强度的提高而增加.花后遮光抑制了农大糯50206花前营养器官干物质在花后向籽粒的转运,但未改变转运物质对籽粒的贡献率.花后弱光降低了小麦籽粒的平均灌浆速率和最大灌浆速率,轮选987的灌浆进程不受影响,却改变了农大糯50206的灌浆进程,延长了其渐增期和快增期的天数,推迟了灌浆高峰期的来临.遮光后小麦败育小穗数增多,穗粒数下降.花后遮光致使小麦产量降低的程度存在基因型差异,农大糯50206产量的降幅明显小于轮选987.     

苗期外源脱落酸和茉莉酸缓减小麦花后干旱胁迫的效应及其生理机制

为探究生育前期喷施脱落酸（ABA）和茉莉酸（JA）对小麦花后干旱胁迫的缓减效应,在盆栽试验条件下,测定和分析了苗期喷施ABA和JA后花后干旱胁迫下小麦籽粒产量及部分生理指标的变化。结果表明,花后干旱胁迫显著降低小麦穗粒数、千粒重和产量。干旱胁迫下,喷施ABA和JA可显著提高植株内源ABA和JA含量、旗叶光合速率和PSⅡ的最大光化学效率、渗透调节物质（可溶性糖、游离氨基酸和脯氨酸）含量以及抗氧化酶（SOD、CAT、APX和GR）活性,降低丙二醛含量,增加穗粒数、千粒重和产量。说明生育前期喷施外源ABA和JA可缓解花后干旱胁迫对小麦光合的抑制作用,增强干旱胁迫下植株的渗透调节和抗氧能力,促进产量形成。     

夜间增温对灌浆期高温胁迫下小麦干物质及灌浆特性的影响

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(W_T-JN)、拔节期-孕穗期增温(W_J-BN)和孕穗期-开花期增温(W_B-AN)]及灌浆期高温胁迫处理,比较分析了不同处理下小麦干物质积累及灌浆特性的差异。结果表明,W_T-JN和W_J-BN处理主要通过缩短小麦播种-开花的时长,延长灌浆期天数,增加花前干物质转运量、花后干物质积累量和花后干物质积累贡献率,进而提高了开花期和成熟期干物质积累量;促进了干物质在成熟期穗轴+颖壳和籽粒中的积累,降低了小麦茎鞘+叶片中的积累量,增产3.08%～7.62%。灌浆期高温胁迫显著降低了两个品种的产量,而与灌浆期高温胁迫处理(NH)相比,W_T-JH和W_J-BH处理增产1.21%～6.05%。与不增温处理(NN)相比,在W...     

水分亏缺对不同抗旱性小麦穗部光合及碳同化物转运的影响

为了解水分亏缺下小麦穗部光合对产量的贡献,采用盆栽试验及14 C-同位素示踪方法,研究了水分亏缺对不同抗旱性小麦花后穗部光合及穗光合产物向籽粒转运及产量的影响。结果表明,与正常供水处理相比,水分亏缺后,旱地品种西农1043灌浆前期穗部净光合速率、颖壳中可溶性总糖含量、籽粒14 C-同化物分配率增加,而水地品种陕253均下降。收获后,水分亏缺显著降低了陕253颖壳及内外稃中光合同化物滞留率、籽粒产量和水分利用效率(P<0.01),而对西农1043的影响不明显(P>0.05)。说明适度水分亏缺会提高旱地小麦灌浆前期穗部的碳同化能力,加速灌浆前期穗部光合产物向籽粒的转运,以维持一定的产量水平。     

不同水分条件下冬小麦旗叶和穗器官的PEPC活性及其与粒重和蛋白质含量的关系

为了明确小麦叶与非叶器官磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPC) 活性对水分胁迫的反应,在春不浇水和春浇2水两种水分条件下,对11个冬小麦品种旗叶、穗、颖片及籽粒的PEPC活性进行了测定,并分析了该酶活性与粒重和蛋白质含量的关系.结果表明,小麦不同品种和不同器官间PEPC活性存在明显差异,且受水分条件的影响.与正常供水处理(春浇2水)相比,水分胁迫处理(春不浇水)灌浆期旗叶PEPC活性下降,而颖片PEPC活性相对稳定,籽粒PEPC活性上升.水分胁迫使最终粒重降低、蛋白质含量增加.相关分析表明,灌浆期旗叶PEPC活性与粒重呈显著正相关(r＝0.504~*),颖片PEPC活性与籽粒蛋白质含量呈弱的正相关,籽粒PEPC活性与籽粒蛋白质含量呈极显著正相关(r＝0.692~(**)).     

施镁对花后高温胁迫下小麦干物质积累转运和籽粒灌浆的影响

为明确镁对小麦花后高温胁迫的缓解效应,采用人工气候室模拟增温的方法,研究了灌浆期高温胁迫(昼/夜32/22℃)下施镁(0、10和20kg·hm~(-2))对小麦花后干物质积累转运的影响及其与籽粒灌浆的关系。结果表明,灌浆期高温胁迫显著降低了小麦籽粒的灌浆速率、粒重和产量,施用镁肥提高了小麦籽粒灌浆速率和产量。高温胁迫降低了小麦花后干物质积累量、花前干物质转运量、转运率和收获指数,施镁对花后干物质积累和转运量及收获指数有显著正效应。高温胁迫下施镁提高了植株干物质积累量及在籽粒中的分配比例,从而提高了灌浆速率和粒重。孕穗期施镁能有效缓解花后高温胁迫对小麦植株的伤害,有助于籽粒灌浆和产量的形成。     

花后干旱胁迫对两种筋力型小麦品种旗叶光合特性的影响

在盆栽防雨条件下，分别以强筋小麦品种豫麦34和弱筋小麦品种豫麦50为材料，研究了花后不同阶段（整个灌浆期、花后0～10d、花后10～20d和花后20～30d）土壤干旱胁迫（土壤相对含水量为35％～40％）对植株旗叶光合特性的影响。结果表明，花后不同阶段土壤干旱胁迫均导致两品种旗叶净光合速率（Pn），PSⅡ活性（Fv/Fo）、PSⅡ最大光能转换效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSd）和光化学猝灭系数（qP）显著下降，非光化学猝灭系数（qN）显著上升；以整个灌浆期干旱胁迫下旗叶光合参数下降幅度最大。不同阶段相比，以花后10～20d干旱胁迫下旗叶光合参数的降幅最大，处理间差异达到极显著水平，而花后0～10d和20～30d干旱胁迫对旗叶光合参数的影响相对较小。因此，保证花后10～20d的麦田水分供应对维持小麦较高的光合性能、促进籽粒灌浆具有重要作用。两品种相比，以强筋小麦品种豫麦34旗叶光合性能及产量受干旱胁迫的影响相对较大。     

氮素形态对豫麦34地上器官游离氨基酸和籽粒蛋白质含量的影响

为给小麦优质生产中合理施用氮肥提供理论依据,以小麦品种豫麦34为材料,采用盆栽方法研究了三种氮素形态对豫麦34地上器官游离氨基酸和籽粒蛋白质含量的影响。结果表明,小麦叶片、茎、鞘和籽粒中游离氨基酸含量均以开花期最高;穗轴和颖壳中游离氨基酸含量以花后10 d最大;各叶位游离氨基酸含量高低表现为旗叶>倒二叶>倒三叶>倒四叶。三种氮素形态处理比较,各器官中（开花期倒三叶、倒四叶、穗轴和颖壳除外）游离氨基酸含量于花后30 d前均以酰胺态氮处理最大,铵态氮和硝态氮处理下互有高低,花后30 d以酰胺态氮处理最低;硝态氮处理下籽粒球蛋白含量最高,铵态氮处理下醇溶蛋白和麦谷蛋白含量最高,酰胺态氮处理下清蛋白含量、麦谷蛋白/醇溶蛋白比值、蛋白质含量最高,氮素形态间差异显著。说明施用酰胺态氮肥能够提高籽粒灌浆前、中期地上各器官中游离氨基酸含量,促进灌浆后期游离氨基酸向籽粒中的转运,提高籽粒蛋白质含量,因此,酰胺态氮肥是豫麦34品质栽培中首选的氮源。     

Storage and Remobilization of Soluble Carbohydrates after Heading in Different Plant Parts of a Winter Wheat Cultivar

Abstract

Several types of water soluble carbohydrates (WSG) were traced into plant parts of a winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivar from heading to physiological maturity. Field grown plants were harvested at intervals of a few days and divided into grain, chaff, leaf blades, leaf sheaths, rachis + peduncle and culm internodes. Leaf blades and sheath showed the peak of WSC contents at about anthesis. Culm internodes accumulated fructan and sucrose during the early grain-filling phase, from a week after anthesis until the milk-ripe stage, then remobilized them during late and final grain filling phases, from the milk-ripe stage until maturity. The amount of sucrose known as short-term storage WSC was higher than fructan known as long-term storage WSC in each internode throughout the grain-filling phase. Chaff showed a large amount of fructan and fructose before anthesis, although it did very little sucrose. A pattern of sucrose accumulation in chaff was very different from that of fructan, unlike the other parts. These patterns of changes in WSC contents in plant organs roughly corresponded with four grain-filling phases, the initial, early, late and final phases.     

不同蛋白质含量类型小麦的茎型指标分析

为给优质高产小麦的育种和栽培建立茎型指标体系,2002～2003年度和2003～2004年度分别以不同蛋白质含量类型的小麦品种(系)71个和94个为供试材料,测定了株高、各节间长度、籽粒蛋白质含量和产量,研究了不同蛋白质含量类型小麦的株高和各节间长度等茎部性状的差异及其与产量的关系.结果表明,高蛋白质含量类品种的株高、倒2节间长和倒3节间长显著大于低蛋白质含量类型品种;高蛋白高产类型小麦的适宜株高、穗下节间长、倒2节间长和倒3节间长分别为85～107 cm、27 cm 以上、23 cm左右和14 cm左右,在适宜范围内以各项值稍大较为理想;低蛋白质含量、高产类型的品种则分别为85 cm以下、30 cm 以下、18.5 cm左右和12 cm左右,在适宜范围内各项值以稍小较为理想.     

小麦倒伏的茎秆特征及对产量与品质的影响

选用6个株高不同的小麦品种，在自然倒伏条件下，研究籽粒形成期倒伏植株的茎秆性状、倒伏对产量和品质的影响。结果表明，矮秆、基部节间较短、重心高度较低、穗下节间较长且株高构成指数大的植株有利于抗倒伏。小麦在籽粒形成期倒伏对产量、品质均有较大的影响，表现为产量下降，籽粒中蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值有所上升，但蛋白质产量下降，支链淀粉、直链淀粉和总淀粉含量亦下降。     

沟播对耐盐小麦品种青麦6号干物质积累及籽粒灌浆的影响

为探讨沟播对盐碱地小麦的增产机理,明确适合盐碱地小麦的沟播方式,以小麦耐盐品种青麦6号为试验材料,设置平播(CK)、沟播两行(T1)、沟播三行(T2)三种处理,研究了沟播对盐碱地小麦干物质积累与分配及灌浆速率的影响。研究表明,沟播较平播可显著提高盐碱地小麦旗叶的可溶性糖含量及籽粒的灌浆速率,其中,T2处理的效果最明显。T2处理与其余处理相比显著降低了花前营养器官贮藏同化物的转运量、转运效率及其对籽粒产量的贡献率,但显著提高花后干物质积累量及其对籽粒产量的贡献率。T2处理提高了干物质在茎鞘+叶片、穗轴+颖壳及籽粒中的积累量。沟播处理较平播均能显著提高穗数和产量,其中T2处理的产量达到了7 988.35kg·hm-2。因此认为,沟内三行播种可作为盐碱地小麦较为合理的播种方式。     

源库调节对小麦籽粒灌浆及光合特性的影响

为探讨不同穗型超高产小麦品种的源库关系，通过剪叶和去穗处理研究了两个不同穗型小麦品种“兰考矮早八”和“豫麦49—198”的籽粒灌浆和光合特性。结果表明，两个品种的籽粒体积、千粒重、灌浆速率在花后15d之后均表现为去穗处理〉对照〉去叶处理。去叶处理使两个品种的千粒重、灌浆速率均有所下降．其中豫麦49—198较对照下降最大比例分别为24．4％和22％，兰考矮早八下降的最大比例分别为7．6％和9％；去穗处理使两个品种的千粒重和灌浆速率均有所增加，其中豫麦49—198较对照增加的最大比例分别为11．1％和17％，兰考矮早八增加的最大比例分别为12．2％和17．25％。源库改变对两个品种的光合特性均有影响，表现为对照旗叶〉去穗旗叶〉去叶倒二叶〉对照例二叶。随着灌浆进程，豫麦49—198去叶处理的倒二叶光舍速率较对照增加的比例从40％减为25％．兰考矮早八去穗处理的旗叶光合速率较对照下降的比例从27％减为20％。     

氮肥对水稻节间和叶鞘非结构性碳水化合物积累转运特征的影响

以两优培九和扬稻6号为材料进行盆栽试验,研究低氮(N1)和高氮(N2)处理下水稻主茎上部3个节间和叶鞘非结构性碳水化合物(NSC)的积累转运特征及对氮肥用量的响应。结果表明:1)与N2处理相比,N1处理总体上显著促进灌浆早期两优培九倒2、倒3节间和叶鞘NSC的转运,对扬稻6号的影响差异不明显;N1处理显著增加了扬稻6号上部3个节间及叶鞘和两优培九倒3节间及叶鞘NSC表观转运量,也增加了两品种上部3个节间及叶鞘的NSC(总)表观贡献率。2)两个氮肥处理下,供试品种的叶鞘(两优培九倒3叶鞘除外)NSC转运量和表观贡献率大于节间。3)两优培九倒2、倒3节间及叶鞘NSC表观转运量和贡献率、上部3节间及叶鞘的NSC总转运量与总表观贡献率在两个氮肥处理下均高于扬稻6号。4)N1处理下,两优培九和扬稻6号倒2、倒3节间及叶鞘的转运量分别占总转运量的92%和75%,贡献率分别占91%和76%;而N2处理下两优培九倒2、倒3节间及叶鞘的转运量占90%,扬稻6号倒2、倒3节间则无输出。本研究表明水稻上部3个节间和叶鞘的NSC(总)转运量品种间存在差异,并受施氮量和节/叶位的影响。在水稻高产和减氮栽培中,通过选用适宜品种和优化氮肥管理,增加花前茎鞘NSC积累和花后NSC再分配,对提高水稻产量潜力和氮效率,特别是对花后逆境和减氮条件下产量稳定具有重要意义。     

Phosphoenolpyruvate carboxylase activity in ear organs is related to protein concentration in grains of winter wheat

The relationship between phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) activities in flag leaf blade and ear organs (glume and grain) and protein content of grain as well as grain weight after flowering were studied in different winter wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. Results showed higher PEPC activity in the developing grain than in flag leaf blade and glume during grain development. For 16 of the genotypes studied, the mean PEPC activity in the developing grain or glume at 15 and 25 days after flowering was significantly and positively correlated with final protein content of grain. Enzyme activities in glume and flag leaf blade were positively correlated with final grain weight but the activity in developing grain was weakly and negatively correlated with grain weight. The overall data suggest that PEPC may be involved in protein biosynthesis during grain development, and it may have an important role in regulating carbon and nitrogen metabolism in the ear of wheat.