2种生态条件下冬小麦非顺序衰老过程中同化物积累及转运特性

【目的】研究正常天气和遮阴2种生态条件下,小麦正置茎和倒置茎地上器官同化物的积累及转运特性,为进一步研究小麦叶片非顺序衰老的生理生化机制提供理论依据。【方法】在正常天气和遮阴处理条件下,以3种小麦品种温麦19、豫麦19和兰考矮早8顺序衰老(正置)和非顺序衰老(倒置)茎为材料,在小麦叶片非顺序衰老发生开始时和发生后第5天,采用系数法和称质量法测定小麦正置茎和倒置茎顶三叶的绿叶面积和地上器官的干物质积累量。【结果】无论是正常天气条件还是遮阴条件下,温麦19、豫麦19和兰考矮早8正置茎顶三叶绿叶面积大小次序为旗叶倒二叶倒三叶,而倒置茎表现为倒二叶旗叶倒三叶,遮阴条件下小麦顶三叶的绿叶面积较正常天气条件下大。小麦正置茎旗叶和倒二叶干物质积累量无明显差异,而倒置茎倒二叶干物质积累量显著高于旗叶。正置茎和倒置茎旗叶、倒二叶、倒三叶叶鞘干物质积累大小次序一致,均为旗叶鞘倒二叶鞘倒三叶鞘。倒置茎茎秆和剩余叶(除旗叶、倒二叶和倒三叶外)、颖稃片和穗轴以及籽粒的干物质质量均明显高于正置茎。正置茎花前地上器官同化物转运量、转运率及对籽粒的贡献率均明显大于倒置茎,而花后则相反。在成熟期,倒置茎千粒质量和穗粒数均大于正置茎。遮阴条件引起小麦地上营养器官干物质积累量减少和籽粒千粒质量降低,但对穗粒数影响不大。【结论】无论在正常天气条件还是遮阴条件下,小麦灌浆结实后期叶片的非顺序衰老有利于小麦籽粒的充实。     

小麦叶片逆向衰老过程中叶绿素含量及光合特性的变化

【目的】研究小麦叶片逆向衰老过程中旗叶和倒二叶叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度的变化规律,为进一步揭示叶片逆向衰老的生理机制提供研究思路和理论指导。【方法】以逆向衰老小麦‘温麦19’和‘兰考矮早8’为试验材料,在小麦扬花后6,12,18,24,30和36d,分别采用CCM-200手持式叶绿素仪和LI-6400XT型便携式光合测定系统,在田间测定旗叶和倒二叶的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。【结果】‘温麦19’和‘兰考矮早8’在灌浆结实后期(花后18～36d)均出现倒二叶叶绿素含量高于旗叶的现象,即叶片逆向衰老的现象;‘温麦19’较‘兰考矮早8’叶片逆向衰老现象出现早。在灌浆后期,‘温麦19’旗叶的光合速率、蒸腾速率和气孔导度均低于倒二叶,而‘兰考矮早8’旗叶的光合速率低于倒二叶,蒸腾速率和气孔导度仍高于倒二叶。【结论】在逆向衰老过程中,随着小麦旗叶和倒二叶叶绿素含量的变化,其净光合速率、蒸腾速率和气孔导度也发生相应的变化,且品种之间存在较大差异。     

肥力对冬小麦顺序和非顺序衰老茎同化物积累和转运的影响

【目的】研究在适肥和高肥水平下,顺序和非顺序衰老茎顶三叶和地上器官同化物积累及转运特性,为阐明小麦叶片非顺序衰老的生理生化机制提供理论指导。【方法】以生育后期(05-16)非顺序衰老发生率较高的小麦品种温麦19、豫麦19和兰考矮早8为材料,设高肥(尿素225kg/hm2,磷酸二氢铵337kg/hm2,春季追施尿素112kg/hm2)和适肥(尿素150kg/hm2,磷酸二氢铵225kg/hm2,春季追施尿素75kg/hm2)2个肥力水平,在小麦扬花期(04-22)、叶色倒置现象发生时期(05-16)和成熟期,分别采集参试小麦品种正置茎和倒置茎,测定2个肥力水平下顶三叶的绿叶面积及其叶片、叶鞘、地上营养器官、穗和籽粒的干质量,比较正置茎和倒置茎顶三叶各指标的差异。【结果】在适肥和高肥条件下,参试小麦品种正置茎绿叶面积均表现为旗叶倒二叶倒三叶,而倒置茎绿叶面积表现为倒二叶旗叶倒三叶。正置茎旗叶干物质积累量与倒二叶接近,均大于倒三叶;倒置茎倒二叶干物质积累量显著大于旗叶和倒三叶。正置茎和倒置茎顶三叶叶鞘干物质积累量均表现为旗叶叶鞘倒二叶叶鞘倒三叶叶鞘。正置茎地上营养器官花前同化物转运量、转运率和对籽粒的贡献率均大于倒置茎,而正置茎地上营养器官花后同化物转运量和对籽粒的贡献率均低于倒置茎。倒置茎籽粒千粒质量均显著高于正置茎。与适肥水平相比,高肥水平可以延缓叶片衰老,增加营养器官干物质积累量,减少营养器官花前同化物向籽粒的转运,提高千粒质量。【结论】在高肥和适肥条件下,参试小麦品种均有叶片非顺序衰老的发生,且生育后期小麦叶片的非顺序衰老有利于籽粒的充实。     

紧凑型小麦冠层叶片对籽粒的影响

为了研究紧凑型小麦冠层叶片对籽粒的影响,选用紧凑型小麦高优503、郑麦004、济麦20为材料,对小麦冠层叶片的叶绿素含量、光合速率及不同剪叶处理籽粒灌浆期的千粒重进行测定。结果表明:紧凑型小麦冠层叶片叶绿素含量表现为旗叶、倒2叶>倒3叶;光合速率表现为旗叶>倒2叶>倒3叶;旗叶对强势粒和弱势粒的影响最大,冠层叶片对强势粒的影响是旗叶、倒3叶>倒2叶,而对于弱势粒则是旗叶>倒3叶、倒2叶。     

过度剪穗对小麦功能叶片同化产物积累及转运的影响

【目的】通过剪穗处理,人为增大源库比率,研究籽粒库对功能叶片同化产物积累及转运的影响,为进一步探究源库互作条件下叶片的衰老机理提供理论依据。【方法】以小偃6号和9430小麦为供试材料,在小麦扬花期,从穗顶部向下剪去穗长的3/4,留基部的1/4小穗,以不剪穗为对照,于剪穗后每隔7d测定小麦顶三叶的叶绿素含量、干物质积累量、可溶性糖和淀粉含量及灌浆后期顶三叶的丙二醛含量。【结果】剪穗处理后,小麦顶三叶出现明显的"叶色倒置现象"。剪穗处理21d后,小偃6号倒二叶和倒三叶的叶绿素含量明显高于旗叶;剪穗后28d,9430倒二叶的叶绿素含量高于旗叶。剪穗处理增加了干物质、可溶性糖在功能叶片中的积累,增加了淀粉在旗叶、倒二叶中的积累,而使倒三叶中淀粉的积累减少;剪穗处理使旗叶的丙二醛含量增加,倒二叶和倒三叶的丙二醛含量降低。【结论】剪3/4穗处理明显加速了旗叶的衰老,而使倒二叶和倒三叶的衰老得以延续。     

干旱条件下非顺序衰老小麦顶二叶叶绿素及抗氧化酶活性的变化

【目的】研究干旱条件下非顺序衰老小麦旗叶和倒二叶叶绿素及抗氧化酶活性的变化规律,为揭示小麦叶片非顺序衰老的形成机理和生态变异特征提供理论指导。【方法】以非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8、豫麦19和顺序衰老小麦陕229为材料,分别采用CCM-200手持式叶绿素仪和紫外可见分光光度计法测定了干旱和自然天气条件下小麦花后旗叶和倒二叶叶绿素含量及抗氧化酶活性。【结果】无论在干旱还是自然天气条件下,在叶片衰老后期非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的SPAD值、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均低于倒二叶,而旗叶的丙二醛(MDA)含量均高于倒二叶。顺序衰老小麦陕229顶二叶的表现正好与此相反。在自然天气条件下,花后30d非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的SPAD值,SOD、CAT和POD活性分别比倒二叶低44.36%,26.05%和21.54%;25.88%,27.74%和30.12%;71.14%,35.34%和62.29%;62.67%,43.38%和40.06%,而旗叶的MDA含量分别比倒二叶高55.76%,54.09%和51.67%。在干旱条件下,花后30d非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的SPAD值,SOD、CAT和POD活性分别比倒二叶低71.87%,46.08%和55.46%;77.35%,44.34%和57.33%;74.12%,69.73%和71.54%;80.44%,68.32%和65.66%,而旗叶的MDA含量分别比倒二叶高12.62%,31.70%和25.07%。【结论】在干旱条件下,小麦顶二叶的衰老速度加快,顺序衰老和非顺序衰老小麦的衰老现象均出现较早。     

遮荫条件下叶片非顺序衰老小麦顶二叶叶绿素荧光特性

【目的】研究遮荫条件下非顺序衰老小麦旗叶和倒二叶叶绿素荧光特性的变化规律,揭示遮荫条件对小麦叶片非顺序衰老的影响。【方法】以非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8、豫麦19和顺序衰老小麦陕229为材料,分别采用CCM-200手持式叶绿素仪和FMS-2型脉冲调制式荧光仪测定了遮荫和自然天气条件下小麦花后旗叶和倒二叶叶绿素含量及叶绿素荧光参数。【结果】无论在遮荫还是自然天气条件下,扬花至成熟期非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8、豫麦19及顺序衰老小麦陕229旗叶和倒二叶叶绿素含量、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)均呈下降趋势,而热耗散量子比率(F0/Fm)呈上升趋势,在花后30d非顺序衰老小麦和顺序衰老小麦的衰老现象差异显著。在自然天气条件下,花后30d非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的叶绿素含量、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)分别比倒二叶低36.67%,29.91%和59.25%;34.87%,26.39%和22.15%;11.54%,13.54%和12.54%;23.05%,29.00%和17.14%,而热耗散量子比率(F0/Fm)旗叶分别比倒二叶高24.34%,25.54%和17.11%。在遮荫条件下,花后30d非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的叶绿素含量、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)分别比倒二叶低20.04%,16.29%和21.66%;14.48%,17.26%和16.03%;8.64%,9.40%和10.63%;11.89%,19.91%和11.94%,而热耗散量子比率(F0/Fm)旗叶分别比倒二叶高16.08%,17.10%和17.48%。顺序衰老小麦陕229旗叶和倒二叶的表现正好与非顺序衰老小麦相反。【结论】遮荫条件明显延缓了叶片衰老,推迟了叶片非顺序和顺序衰老现象的发生,但不能改变叶片的衰老顺序。     

剪穗处理下小麦叶片逆向衰老的生理表现

研究剪3/4穗处理下,小麦功能叶片叶绿素和可溶性糖含量、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）质量摩尔浓度变化,揭示小麦叶片逆向衰老的生理表现。结果表明,小麦品种随剪穗处理时间的延长,旗叶叶绿素含量和CAT活性均低于倒二叶,而MDA质量摩尔浓度变化高于倒二叶,与各自对照相比,倒二叶与倒三叶的叶绿素含量及CAT活性在灌浆后期都保持较高水平,旗叶则降速较快。另外,剪穗处理导致小麦功能叶片可溶性糖大量积累。出现旗叶衰老早于倒二叶的现象。说明剪穗处理下,叶片同化物的过度积累可能是导致小麦叶片逆向衰老的主要原因。     

叶色倒置小麦的一些生物学特征研究

【目的】探讨叶色呈倒置状态小麦的一些生物学特性,为高产小麦育种研究提供参考。【方法】以具有叶色倒置现象的小麦品种为材料,研究叶色倒置小麦中叶色正置茎和叶色倒置茎顶三叶的叶色、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、净光合速率及千粒质量的变化规律。【结果】叶色倒置小麦正置茎顶三叶叶色、源活性指标及千粒质量的变化规律与普通小麦相似;倒置茎顶三叶在接近乳熟后期时旗叶叶色等级高于倒二叶;随着生育期的推进,叶绿素含量、可溶性蛋白质含量和净光合速率均表现为倒二叶旗叶倒三叶,并持续到小麦成熟;倒置茎籽粒的千粒质量均高于正置茎,且增幅明显。【结论】自然界存在叶色倒置小麦,倒置茎上旗叶的衰老先于倒二叶,且与此现象有关的生物学参数均发生了异常变化。     

不同株型小麦功能叶片的光合速率及对粒重的影响

选用紧凑类型小麦品种济麦20，半紧凑类型小麦品种百泉3039，松散类型小麦品种扬麦16为试验材料，对不同叶位叶绿素含量、光合速率及对小麦强势粒和弱势粒重影响进行了分析，结果表明：不同株型小麦冠层叶片旗叶叶绿素含量差异不显著，而倒二叶、倒三叶叶绿素含量差异显著，松散株型和半紧凑株型小麦倒二叶、倒三叶的叶绿素含量差异不显著，但均显著高于紧凑株型；不同株型小麦冠层叶片的光合速率差异不显著，但是不同叶位叶片的光合速率差异极显著，表现为旗叶〉倒二叶〉倒三叶；旗叶对籽粒的贡献最大，且对倒二叶和倒三叶的缺失具有补偿效应，如果小麦冠层三片功能叶片全部缺失对籽粒千粒重的致损率可达29．83％～33．04％。     

Inverse Leaf Aging Sequence （ILAS） and Its Significance of Wheat

The implication of the revelation of the inverse leaf aging sequence (ILAS) of wheat needs to be probed in theory and practice. Since 2005, the comparison experiment of the ILAS and the conventional leaf aging sequence (CLAS) has been carried out to measure the canopy temperature and some important biological parameters of wheat. In nature, there existed the phenomenon that the wheat leaves aged in an sequence opposite to the conventional sequence and some of the leaves of ILAS wheat aged sequentially differed from those of CLAS wheat, i.e., the penultimate leaves rather than the flag leaves aged last among the leaves at different leaf positions; in correspondence with the inverse leaf aging sequence,there appeared an unconventional leaf color structure at the late fruiting stage, which had yellow upper leaves and green lower leaves, opposite to the conventional leaf color structure that had green upper leaves and yellow lower leaves; the chlorophyll concentrations, soluble protein concentrations, transpiration rates, and net photosynthetic rates of the penultimate leaves of ILAS wheat unconventionally surpassed those of their flag leaves as their growth moved forward from one stage to another stage, and the ILAS wheat characteristically presented cold canopy temperature, i.e., a cold tail canopy temperature at the late fruiting stage, or a cold canopy temperature at the whole fruiting stage; because ILAS wheat was unique in physiological process, its kernel weights were obviously higher than those of CLAS wheat, which closely related to the "relay" kernel-filling mode, which was different from the kernel-filling mode of CLAS wheat under which the flag leaves act as the main nutrient supply source at the whole fruiting stage. This study provided a new idea and approach for the theoretical exploration on wheat fruiting and aging, wheat yield further improvement, and cold type wheat and cold tail wheat breeding.     

小麦中国春NAM转录因子Gpc-1和Gpc-2灌浆期时空表达模式分析

【目的】对面包小麦(Triticum aestivum L.)中国春NAM转录因子Gpc-1(Ta NAM-A1、Ta NAM-B1、Ta NAM-D1)和Gpc-2(Ta NAM-B2、Ta NAM-D2)灌浆期的表达模式进行全面系统的分析,为深入了解其协同调控籽粒发育时期组织衰老和矿物元素转运的方式及各基因间相互作用提供参考。【方法】从中国春中克隆Gpc-1和Gpc-2的全长c DNA编码序列并进行序列比对分析。采用荧光定量PCR(q RT-PCR)定量分析各基因在不同组织中的表达特性。以多个经评估的稳定基因作为内参,并采用Pfaffl法对Gpc-1和Gpc-2的相对表达量进行计算。针对Gpc-1和Gpc-25′或3′非翻译区(UTR)的差异核苷酸序列设计5条特异性寡核苷酸探针,地高辛标记后利用m RNA原位杂交技术分别在花后的旗叶、穗下节及籽粒中对基因的表达进行组织定位。【结果】利用一对特异性引物,从中国春中克隆到Ta NAM-A1、Ta NAM-B2、Ta NAM-D1、Ta NAM-D2以及具有功能的Ta NAM-B1,且其核酸序列与野生二粒小麦(Triticum turgidum var.dicoccoides)野生型Tt NAM-B1完全一致。Gpc-1和Gpc-2的转录本均广泛地分布于倒二叶、旗叶、穗下节、颖壳、穗轴及籽粒中。但不同于Gpc-1,Gpc-2在花后的根中并不表达。m RNA原位杂交结果显示,Gpc-1和Gpc-2具有相同的组织表达特异性,除叶表皮细胞、种皮和果皮外普遍在旗叶、穗下节以及籽粒的其他细胞类型中具有表达。其转录本大量积累于叶肉细胞,而在穗下节及叶片维管束中表达量则相对较低。籽粒中Gpc-1和Gpc-2的表达具有不均一性,其转录水平在胚中较高,与矿物元素运输相关的主要组织(维管束、色素链、珠心突出及传递细胞)及糊粉层中次之,而胚乳中表达量相对较低。q RT-PCR结果显示各NAM基因的表达特性在不同组织及基因间存在差异。Ta NAM-D2在各组织中表达量均最低;籽粒中Ta NAM-D1丰度最高,穗下节、颖壳及穗轴中Ta NAM-B2转录水平高于其他基因,而旗叶中Ta NAM-B2与Ta NAM-A1表达量最大。开花前,Ta NAM-A1、Ta NAM-B1、Ta NAM-B2和Ta NAM-D2在倒二叶、旗叶、穗下节、颖壳、穗轴及籽粒中均有表达。花后15 d,倒二叶、穗轴及籽粒中Ta NAM-A1的表达水平先于旗叶(25DAA)出现下降,在穗下节及颖壳中则持续增长至30DAA;籽粒中Ta NAM-B1丰度在15DAA达到最大值,而其他组织中其最大值出现于25DAA(旗叶、颖壳)及30DAA(倒二叶、穗下节和穗轴);除旗叶(25DAA)及穗下节(20DAA)外,Ta NAM-B2转录水平在其他组织中均从15DAA起迅速降低;不同于其他基因,Ta NAM-D1仅从花后开始表达,其丰度在各分析组织中不断增加至灌浆后期(25DAA或30DAA)。颖壳中Ta NAM-D2表达水平在15DAA开始降低,早于叶片(25DAA)及其他组织。【结论】Gpc-1及Gpc-2转录因子参与调控籽粒中矿物元素的转运,但与该组织中细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)或衰老无显著联系;灌浆期各基因间表达特性不尽相同,其在功能上具有差异。Gpc-1和Gpc-2或仅参与对矿物元素转运的调控或同时平行调控组织的衰老。     

大穗型小麦叶片性状、养分含量及氮素分配特征

采用田间试验研究了8个大穗型小麦新品系和西农979不同生育期比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)与养分含量的差异性,并对其不同器官氮素积累和分配情况进行了探讨。结果表明,大穗型小麦的SLA和LDMC平均值小于西农979;小麦叶片养分含量由大到小依次为全氮(N)、全钾(K)和全磷(P);成熟期大穗型小麦品系各器官平均氮素积累能力都高于对照,氮素积累量及分配比例的大小顺序为籽粒>茎+鞘>穗草(穗轴+颖壳)>旗叶>倒二叶>余叶;大穗型小麦平均转移率和贡献率较西农979低;抽穗期旗叶SLA和LDMC呈负相关关系,SLA和N含量呈不显著的正相关,和P、K呈极显著的负相关。小麦叶片结构性状与养分含量影响体内有机物质的积累与转运,通过水肥调控措施来提高大穗型小麦养分利用效率的研究需进一步加强。     

轮耕对宁南旱区冬小麦花后旗叶光合性能及产量的影响

 【目的】探索免耕/深松隔年轮耕模式对冬小麦花后光合性能及产量的影响。【方法】采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松、传统翻耕3种耕作处理，在宁南旱区进行连续4年定位试验，2010年测定小麦花后土壤水分、旗叶面积、叶绿素相对含量、光合特性和产量的变化。【结果】与传统耕作相比（对照），小麦开花期和灌浆期免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理的0—200 cm土壤贮水量平均分别增加15.24%、23.45%（P＜0.05）；旗叶面积和相对叶绿素含量平均分别提高12.78%、8.89%和25.20%（P＜0.05）、11.19%；旗叶日均净光合速率     ( )平均分别提高1.55和1.68 μmol•m-2•s-1（P＜0.05）；旗叶日均蒸腾速率( )平均分别提高0.44和0.58 mmol•m-2•s-1（P＜0.05）; 而小麦旗叶日均水分利用效率( )差异不显著（P＞0.05）。在灌浆期，两种轮耕模式均保持了较高的最大光化学效率（0.52）、PSⅡ实际光化学效率（0.40）和光合电子传递速率（92.67）。两种轮耕模式的小麦籽粒产量分别较传统耕作增加6.88%和11.98%（P＜0.05）。【结论】在干旱缺水条件下，不同轮耕模式小麦花后都显示出良好的蓄水保墒能力和较高的光合特性，显著提高小麦的产量，是宁南旱区较为适宜的土壤耕作模式。     

人工合成小麦衍生品种的物质积累、冠层结构及群体光合特性

【目的】人工合成六倍体小麦（synthetic hexaploid wheat,SHW）具有较强的抗逆能力和高产潜力,研究SHW衍生品种的物质积累与分配、冠层结构与光合特性,为区域小麦遗传改良和产量提升奠定基础。【方法】2011—2013年在四川广汉市选择3个SHW衍生品种和5个非SHW衍生品种（普通小麦品种）,测定主要生育阶段的物质积累与分配、开花灌浆阶段的冠层结构与光合参数。【结果】联合方差分析表明,产量和主要农艺性状均存在显著的年际、品种及其互作效应,且年际效应大于品种与互作效应。SHW衍生品种3年平均产量9 163 kg•hm-2、19 133粒/m2、千粒重47.5 g,分别比普通小麦品种高12.31%、5.31%和7.95%;其干物质积累速率,尤其是生育前期的干物质积累速率明显高于普通小麦品种,如播种—分蘖、分蘖—拔节的干物质积累速率分别比普通小麦品种高18.66%和20.46%,相应地主要生育阶段的干物质积累量、干物质转移量和转移贡献率也高于普通小麦品种。成熟期SHW衍生品种的叶片、穗轴（颖壳）、茎鞘干物质占成穗茎总干重的比例分别比普通小麦品种低15.46%、7.14%和2.65%。SHW衍生品种植株中等偏高,但上部叶片短而宽,株型相对紧凑;开花期参试品种之间冠层分析仪参数没有显著差异,但SHW衍生品种在灌浆中期的太阳直接辐射透过系数较低,而消光系数较高。SHW衍生品种的群体光合速率较高,而旗叶光合速率优势不明显。籽粒产量与粒数/m2、花后叶片SAPD、灌浆中期群体光合速率、消光系数等性状呈极显著正相关。【结论】参试的SHW衍生品种株型相对紧凑、前期物质积累较快,成熟后非籽粒器官干物质分配比例较低,花后冠层叶片持绿期较长、群体光合效率较高,粒数与粒重协调、增产明显。     

小麦冷源功能叶片的显微结构和气体交换特性

小麦冷源具有明显降低小麦体温的作用,是培育冷型小麦的优质种质资源。论文通过常规石蜡切片的方法观察比较了冷源、冷型小麦小偃6号和暖型小麦9430功能叶片的显微结构,并在灌浆结实期测定了功能叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,旨在揭示冷源功能叶片的结构和生理特性。结果表明,冷源旗叶叶片厚度分别比冷型小麦和暖型小麦高出19.3%和9.0%,倒二叶分别高出19.7%和5.7%,倒三叶分别高出37.2%和2.7%;冷源旗叶叶脉横截面积分别比冷型小麦和暖型小麦高出25.2%和37.7%,倒二叶分别高出5.9%和12.6%,倒三叶分别高出13.1%和33.3%;冷源旗叶、倒二叶和倒三叶中的叶脉间距分别比冷型小麦小偃6号同叶位功能叶片高出17.7%,2.0%和9.2%,分别比暖型小麦9430同叶位功能叶片低3.7%、6.8%和8.3%。随着籽粒灌浆的进行,冷源、冷型小麦和暖型小麦功能叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈下降趋势,但冷源和冷型小麦在灌浆前、中、后期均较暖型小麦高,功能叶片衰老缓慢,功能期较长。     

小麦灌浆过程中旗叶光合及抗氧化代谢与氮素营养关系研究

 【目的】小麦灌浆过程中旗叶光合、抗氧化代谢与氮素营养密切相关，本研究通过田间试验，以进一步揭示其关系。【方法】试验选用多穗中粒（MM）型品种藁城8901（GC8901）和大穗大粒（LL）型品种山农1391（SN1391），设12 g N•m-2（LN）和24 g N•m-2（HN）2个氮肥处理，在田间条件下研究了小麦灌浆期旗叶光合色素含量、氮素含量、光合特性和抗衰老酶活性对氮素水平的响应。【结果】小麦开花后旗叶氮素含量与叶绿素含量呈下降趋势，净光合速率（Pn）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、开放的光系统Ⅱ反应中心的量子效率（Fv′/Fm′）和光化学猝灭系数（qp）在花后14 d左右开始下降，光系统Ⅱ的最大光化学效率直到衰老末期才有小幅下降，而非光化学猝灭系数（NPQ）呈上升趋势。旗叶光能的吸收和利用之间存在矛盾，这是促其衰老的重要原因。与MM型小麦品种GC8901相比，LL型品种SN1391群体较小，籽粒灌浆后期旗叶的光合色素含量高，光系统Ⅱ的活性下降慢，净光合速率高；同时，抗衰老酶活性下降慢，膜脂过氧化程度轻。氮素水平对2个品种籽粒灌浆过程中旗叶的光合及抗氧化代谢的影响不同。LL型品种SN1391表现为，增施氮肥后旗叶光系统Ⅱ的开放程度和实际光化学效率提高，热耗散降低，净光合速率提高；旗叶的SOD、POD、CAT和APX活性均提高，膜脂过氧化程度降低。增施氮肥后MM型品种GC8901光系统Ⅱ活性下降，用于热耗散的能量增加，光合速率降低；抗氧化酶系活性下降，膜脂过氧化程度加重。【结论】小麦生育后期旗叶光能吸收和利用间的矛盾是促其衰老的重要原因。不同类型小麦品种旗叶生育后期的光合及抗氧化代谢存在显著差异。施用氮肥对小麦旗叶光合、衰老特性的影响因品种类型而不同。     

增香栽培对香稻香气和产量的影响及其相关生理机制

【目的】探明增香栽培技术对香稻香气含量和产量形成的影响及其机理。【方法】以常规香稻品种桂香占、美香占2号、中香1号、饶平香为材料进行大田对比试验,设置香稻增香栽培技术与香稻常规栽培技术（对照）2个处理,测定水稻分蘖期、孕穗期、抽穗期和灌浆成熟期的生物学指标、糙米香气2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）含量、产量及其构成因素。【结果】与常规栽培技术比较,增香栽培技术显著提高了香稻糙米和精米的香气含量,齐穗后剑叶和籽粒的游离脯氨酸含量和脯氨酸氧化酶活性;分蘖期、孕穗期、抽穗期和成熟期的叶片（剑叶）叶绿素含量（SPAD）、叶面积指数（LAI）和地上部分干物质积累量,抽穗至成熟期的茎鞘物质输出率和群体光合势;有效穗数、群体总颖花量、结实率和收获产量,但对千粒重均无显著影响。【结论】增香栽培技术能显著提高香稻叶片和籽粒的游离脯氨酸含量和脯氨酸氧化酶活性,从而显著增加其糙米2-AP的含量;同时增香栽培技术显著提高了香稻生育前中期的地上部分干物质积累和生育后期的茎鞘物质转运率和群体光合能力,从而促进了香稻有效穗数、群体总颖花量、结实率和收获产量的增加,最终表现为增香栽培技术能协同提高香稻糙米和精米的2-AP含量与籽粒产量。     

小麦种质资源成株期氮效率评价及筛选

【目的】建立小麦成株期氮效率评价方法,挖掘和筛选氮高效种质资源,为小麦氮效率的生理机制研究和氮高效品种的选育提供理论依据和材料基础。【方法】2018—2020年,以108份不同基因型小麦品种为材料,采用大田试验,设置4个氮肥处理水平（0、180、240和360 kg·hm^-2）,调查不同氮水平下小麦株高、穗长、旗叶长、旗叶宽、茎粗、可育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽和单穗产量11个农艺及产量性状,利用模糊隶属函数法、主成分分析法以及聚类分析法对小麦品种进行耐氮性评价和基因型差异分类。【结果】连续2年的数据结果显示,在低氮胁迫下,株高、穗长、旗叶长、旗叶宽、茎粗、可育小穗数、穗粒数和单穗产量8个性状均受到不同程度的抑制,其中,旗叶长对氮胁迫的敏感程度最大。主成分分析提取4个主成分,贡献率分别为39.766%、16.661%、9.361%和9.275%,累积贡献率达75.064%。以耐低氮性综合评价D值进行聚类分析,将供试小麦品种划分为强耐低氮型、耐低氮型、中间型、较敏感型和敏感型5类。筛选出耐低氮型小麦品种5份,温麦19、西农529、石4185、陇麦212和丰抗2,强耐低氮型小麦品种2份,中麦875和西农158。与低氮胁迫不同,高氮胁迫仅抑制茎粗、千粒重、粒长、粒宽和单穗产量5个性状,株高、穗长、旗叶长、旗叶宽、可育小穗数和穗粒数6个性状值随施氮量上升而增加。4个主成分的贡献率分别为31.348%、20.387%、12.452%和9.850%,累积贡献率达74.037%。依据耐高氮性综合评价D值,将供试小麦品种划分为耐高氮型、中间型、高氮较敏感型和高氮敏感型4类。鉴定出耐高氮型小麦品种9份,包括兰考矮早8、良星99、农大179、豫农9901、兰考926和郑农46等。基于籽粒产量和氮综合评价D值,将108份小麦品种划分为4种氮效率类型,双高效型（西农158和陇麦212等）、低氮高效型（西农585和石4185等）、高氮高效型（长丰1号和中种麦10号等）和双低效型（金丰7183和泛麦5号等）。【结论】供氮水平对小麦产量相关性状指标有显著影响,基于小麦种质间氮吸收与利用效率的差异,结合3种分析方法,可以准确评价小麦种质资源成株期氮效率状况。     

土壤质地对冬小麦旗叶可溶性蛋白含量及籽粒干物质积累动态的影响

2003~2005年连续2年在池栽条件下,选用粘、壤、砂土3种土壤质地,以面筋含量高、中、低3个冬小麦品种藁麦8901、豫麦49号和洛麦1号为供试材料,对籽粒灌浆期间小麦旗叶可溶性蛋白含量及籽粒干物质形成与积累动态进行了研究。结果表明:3种冬小麦品种在不同质地土壤条件下,灌浆期旗叶可溶性蛋白含量存在一定差异,总的变化趋势表现为开花后随籽粒灌浆进程,旗叶中的可溶性蛋白含量逐渐降低;3种冬小麦粒重增加趋势基本一致,但不同品种在不同质地土壤条件下种植,粒重及灌浆速率表现不同。面筋含量较高的藁麦8901和较低的洛麦1号,成熟期粒重大小均表现为壤土>粘土>砂土;而面筋含量中等的豫麦49号表现为壤土>砂土>粘土。面筋含量较高的品种灌浆高峰出现较早,且灌浆速率较低;面筋含量较低的品种灌浆高峰出现较晚,但灌浆速率较高。3种小麦品种灌浆期粒重与旗叶可溶性蛋白含量均呈负相关。