灌浆期高温对小麦旗叶与非叶器官光合和抗氧化酶活性的影响

为揭示小麦叶与非叶器官抗氧化系统对灌浆期高温胁迫的反应特征,探讨不同品种和不同器官耐热性差异机制,以小麦强耐热品种石家庄8号和弱耐热性品种河农341为材料,于灌浆期用塑料膜搭棚进行增温处理(花后第8天至第22天),研究高温胁迫对旗叶光合速率(Pn)、叶绿素含量、旗叶和非叶器官中丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的影响。高温处理下,两品种Pn比正常温度下(对照)低18.7%~24.9%,叶绿素含量低5.7%~6.2%;旗叶、旗叶鞘、穗下节、颖片和籽粒的MDA含量和Pro含量均升高,其中MDA升高幅度为旗叶非叶器官,Pro升高幅度为非叶器官旗叶。旗叶、颖片、籽粒的SOD活性和旗叶、旗叶鞘、籽粒的CAT活性以及旗叶、旗叶鞘、颖片的POD活性在高温胁迫初期即诱导增强,而其他器官的抗氧化酶活性则在高温持续一段时间后诱导增强,之后随着高温的持续各器官抗氧化酶活性多表现为低于对照,高温解除后旗叶鞘、穗下节、颖片的SOD活性和旗叶、颖片、籽粒的POD活性有恢复迹象,高温对其他器官的SOD和POD活性以及所有器官的CAT活性造成不可逆影响;总体来看,非叶器官持续抗氧化能力和耐热性强于叶片。石家庄8号叶与非叶器官细胞膜稳定性、抗氧化酶活性均高于河农341,显示其整株耐热性强于河农341,这是石家庄8号在高温胁迫下产量下降幅度低于河农341的重要生理基础。因此认为,非叶器官在小麦适应灌浆期高温逆境中发挥重要作用。     

不同供水条件下小麦不同绿色器官的气孔特性研究

为了考察小麦叶片与非叶器官气孔结构特性的差异及其对供水条件的反应，本研究设置不同灌水处理，利用电镜观察小麦灌浆期不同绿色器官的气孔分布和结构特征，并分析其与气孔特性指标间的关系。结果表明，在不同灌水处理下看到各非叶器官（穗、旗叶鞘和穗下节间）均分布着气孔，但其数目少于旗叶叶片。护颖仅在远轴面存在气孔；外稃在多水条件下（4水处理）近轴面出现较多气孔，而远轴面看不到气孔，但在水分胁迫（无水处理）条件下，气孔却出现在远轴面而不在近轴面；在不同水分处理下均观察到芒上明显的气孔分布。从气孔大小看，穗各部分（护颖、外稃、内稃和芒）略小于其他器官。随着灌水次数的减少，各器官气孔密度呈增大趋势，气孔器及气孔孔径表现出长度增加、宽度减小的特征。限水灌溉下非叶器官（穗、旗叶鞘和穗下节间）在籽粒灌浆期气孔导度、蒸腾速率和光合速率的稳定性高于叶片。相关分析表明，不同器官的气孔导度与蒸腾速率均呈显著正相关，非叶器官气孔导度与光合速率的相关程度明显低于叶片。说明在干旱少水条件下，叶与非叶器官蒸腾作用均会减弱，叶片光合速率亦相应降低，而非叶器官光合速率可能保持相对稳定，可相对提高其水分利用效率。     

不同水分供给对小麦叶与非叶器官叶绿体结构和功能的影响

在田间不同灌水条件(春季不灌水、春季灌2水和春季灌4水, 每次灌水750 m3 hm^-2)下, 于灌浆后期对小麦叶片与非叶器官(穗颖、穗下节和叶鞘)叶绿体结构进行了电镜观察, 并对不同器官的净光合速率(P_n)和光化学效率(F_v/F_m)进行了测定, 以期探明小麦叶与非叶器官光合结构和功能对水分变化的适应性差异。结果表明, 在充足供水条件(春季灌4水)下, 叶片的叶绿体数目明显多于各非叶器官, 但护颖和外稃叶绿体含有较多的淀粉粒。在灌浆期上层土壤重度水分亏缺(春季不灌水)条件下, 植株各器官叶绿体均出现明显的衰老特征, 但衰老程度存在器官间显著差异, 旗叶叶片叶绿体受损程度明显大于非叶器官。在所测非叶器官中, 外稃叶绿体对干旱胁迫反应较为敏感, 而护颖、穗下节间和旗叶鞘叶绿体结构具有较强的稳定性。水分胁迫下各器官P_n和F_v/F_m值均降低, 叶片降低幅度最大, 且随灌浆进程其光合下降最快, 但穗下节间、旗叶鞘和穗器官较为稳定, 可能与其叶绿体结构的稳定性有关。说明小麦非叶绿色器官光合结构与功能对水分亏缺具有较强的耐性。     

土壤干旱对小麦绿色器官光合电子传递和光合磷酸化活力的影响

比较研究了开花后干旱胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)不同绿色器官光合活性的变化，发现叶片光合对干旱胁迫的敏感性大于穗器官。在干旱胁迫下各器官叶绿体Hill反应活力、光合电子传递活性及光合磷酸化水平均下降，但下降幅度以旗叶叶片明显大于穗、穗下节间和叶鞘。暗示穗等非叶器官的光合作用具有较强的耐逆性。     

春小麦非叶器官光合特性及与籽粒蛋白质关系的氮肥调控效应

为了解氮肥调控下春小麦非叶器官光合特性及与籽粒蛋白质含量的关系,在不同施氮量下,对小麦开花后非叶器官(包括旗叶鞘、穗下节间、芒及穗)叶绿素含量、光合面积及成熟期籽粒蛋白质含量进行了研究.结果表明,在春小麦拔节期增施氮肥,能够显著提高各非叶器官叶绿素含量、增加光合面积,并能有效延缓各非叶器官叶绿素含量的降解,但不同施氮量之间对各非叶器官光合特性的影响有差异.从非叶器官光合特性与籽粒蛋白质含量的相关性看,适量氮肥的施用,提高了非叶器官叶绿素含量、光合面积与籽粒蛋白质含量的相关性.     

燕麦叶鞘和穗部的同化细胞形态及其光合功能的研究

运用细胞离析法观察表明,燕麦叶鞘及穗下节间、穗轴、颖壳和芒的同化细胞形态均与叶肉细胞类似,而且随叶位升高,叶鞘同化细胞形态逐渐复杂化的趋势也与叶肉细胞类似。与叶片一样,上述绿色器官也均具有同化CO2,进行光合作用的能力。     

不同类型小麦品种灌浆期蔗糖代谢关键酶的活性变化

测定池栽条件下小麦强筋品种藁城8901、中筋品种豫麦49号和弱筋品种洛麦1号灌浆期旗叶、旗叶鞘、穗茎、籽粒中蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)活性变化的结果表明,3种不同类型小麦品种灌浆期旗叶、旗叶鞘、穗茎、籽粒中SPS和SS活性变化均呈单峰曲线。豫麦49号旗叶、旗叶鞘和籽粒中SPS酶活性较高,而洛麦1号穗茎中SPS酶活性较高。豫麦49号的旗叶、旗叶鞘、穗茎和籽粒中SS活性高于其他两品种,表明豫麦49号和洛麦1号营养器官和籽粒中蔗糖合成和降解代谢比较活跃。     

野生一粒麦与普通小麦不同绿色器官光合特性和叶绿体结构特征

对野生一粒麦(T.boeoticum)和普通小麦品种品七(T.aestivum.cv.Pin7)开花期不同绿色器官光合速率(Pn) 、 色素含量、 PSII活性及叶绿体超微结构进行了考察.结果表明:野生一粒麦各器官(旗叶叶片、叶鞘、穗下节间、 穗)的光合速率均明显高于栽培品种品七,这与各器官具有较高的叶绿素含量和较多的叶绿体基粒片层数目有密切关系.     

小麦灌浆期蔗糖代谢关键酶活性变化及其与籽粒淀粉积累的关系

在池栽条件下,研究了藁城8901(强筋品种)、豫麦49(中筋品种)和洛麦1号(弱筋品种)小麦灌浆期旗叶、叶鞘、穗茎、籽粒蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)活性变化及其与淀粉及组分积累的关系。结果表明,其SPS和SS活性变化均呈单峰曲线。豫麦49旗叶、旗叶鞘和籽粒中及洛麦1号穗茎中SPS酶活性较高。豫麦49的旗叶、旗叶鞘、穗茎和籽粒中SS活性高于其他两品种,表明豫麦49和洛麦1号营养器官和籽粒中蔗糖合成和降解代谢比较活跃。相关分析表明,豫麦49和洛麦1号籽粒中淀粉和支链淀粉积累对SPS催化的蔗糖合成过程具有较强的反馈调节作用。豫麦49和洛麦1号籽粒中SS活性均与总淀粉与支链淀粉积累速率极显著正相关,而在藁城8901中无此相关性。     

缺磷对不同穗型小麦光合生理特性和产量的影响

采用石英砂培养的方法，研究了拔节期和挑旗期缺磷对大穗型小麦CA9325和多穗型小麦晋麦2号（JM2）生长后期旗叶的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Cs）、细胞间隙CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）等光合生理性状，光合产物积累和产量构成的影响。结果表明：（1）缺磷降低两品种旗叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔     

高产小麦茎鞘贮藏物质利用率及其对穗贡献的基因型差异研究

以北京地区近年来广泛种植的9个高产基因型为材料，研究了高产小麦茎鞘贮藏物质对穗的贡献率及其影响因子，结果表明，茎鞘贮藏物质对穗的贡献率存在基因型差异，同一基因型不同节间贮藏物质对穗的贡献率也存在显著差异，以倒2－3节间对穗的贡献率率最在，茎鞘贮藏物质对穗的贡献与株高，千粒重、茎鞘转运率抽穗后20d的茎鞘及各节间的积累量，倒2－3节间对穗的贡献率，抽穗后20d的灌浆速率和净同化率，以及抽穗后10d的单茎光合面积成正相关，而与茎粗，旗叶面积不相关，与抽穗后30d的净同化率呈负相关。     

高产冬小麦的冠层光合能力及不同器官的贡献

通过两年对四个高产冬小麦品种冠层光合速率的测定,探讨了小麦灌浆期不同光合器官对群体光合能力的贡献。结果表明：灌浆期群体光合能力与干物质积累及籽粒产量呈显著的正相关ｒ＝０．９１９０和ｒ＝０．９２７９）。光合器官中,旗叶和倒二叶光合能力强,贡献最大;茎鞘具有与旗叶相仿或稍高的光合潜力;穗部不仅是光合产物贮藏的生物库,而且是重要的光合源,其对冠层光合的贡献一般在１０－１２％左右。但若群体过大,穗部光合贡     

Growth Properties and Ion Distribution in Different Tissues of Bread Wheat Genotypes (Triticum aestivum L.) Differing in Salt Tolerance

Four bread wheat genotypes differing in salt tolerance were selected to evaluate ion distribution and growth responses with increasing salinity. Salinity was applied when the leaf 4 was fully expanded. Sodium (Na⁺), potassium (K⁺) concentrations and K⁺/Na⁺ ratio in different tissues including root, leaf‐3 blade, flag leaf sheath and flag leaf blade at three salinity levels (0, 100 and 200 mm NaCl), and also the effects of salinity on growth rate, shoot biomass and grain yield were evaluated. Salt‐tolerant genotypes (Karchia‐65 and Roshan) showed higher growth rate, grain yield and shoot biomass than salt‐sensitive ones (Qods and Shiraz). Growth rate was reduced severely in the first period (1–10 days) after salt commencements. It seems after 20 days, the major effect of salinity on shoot biomass and grain yield was due to the osmotic effect of salt, not due to Na⁺‐specific effects within the plant. Grain yield loss in salt‐tolerant genotypes was due to the decline in grain size, but the grain yield loss in salt‐sensitive ones was due to decline in grain number. Salt‐tolerant genotypes sequestered higher amounts of Na⁺ concentration in root and flag leaf sheath and maintained lower Na⁺ concentration with higher K⁺/Na⁺ ratios in flag leaf blade. This ion partitioning may be contributing to the improved salt tolerance of genotypes.     

小麦午睡原因的研究(Ⅳ)——小麦灌浆期营养器官糖分积累动态特点

在以往工作基础上进一步研究了小麦灌浆期叶片、鞘、茎糖分日变化和各生育期叶片糖分日变化动态.结果表明:在乳熟期小麦叶片中午糖分积累明显且主要是蔗糖积累.施防午睡剂后由于减少了叶糖分积累,从而午睡减轻、日光合产值提高和增加了籽粒产量.