灌浆期持续干旱对小麦光合、抗氧化酶活性、籽粒产量和品质的影响

为解析灌浆期持续干旱对优质强筋小麦生长发育的影响,以大面积推广种植的优质强筋早熟多抗小麦品种西农979为材料,从旗叶光合作用、抗氧化酶活性、籽粒淀粉和蛋白质积累过程等方面分析其在灌浆期不同阶段对干旱胁迫的响应特征。结果表明,与正常水分供应(CK)相比,干旱胁迫下花后10 d后小麦旗叶相对含水量下降,变化不显著,而POD、CAT和SOD活性升高,旗叶气孔导度、蒸腾速率、净光合速率等显著下降。随着干旱胁迫时间的延长,旗叶光合能力显著下降,活性氧清除酶活性均呈下降趋势,其中POD和SOD活性下降速度低于CK。灌浆期干旱胁迫显著降低植株结实率、籽粒长宽、饱满度、千粒重等,导致产量显著下降,并减少籽粒直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量及淀粉直支比,增加籽粒蛋白质含量。由此可见,灌浆期持续干旱会降低小麦光合能力,增强抗氧化能力,抑制籽粒淀粉合成和积累,影响植株结实、籽粒发育和品质形成。     

外源ABA对干旱条件下小麦冠层温度及光合同化物积累与分配的调控效应

为给外源脱落酸(ABA)在小麦抗旱栽培中的合理利用提供理论依据,以耐旱型品种山农20和水分敏感型品种辐287为材料,研究外源ABA对花后干旱条件下小麦冠层温度、光合特性、籽粒灌浆及产量的影响。结果表明,干旱处理显著降低了小麦吸收光能性能指数(PI_(abs))及被捕获电子传递到电子传递链Q_A~-中下游其他电子受体的概率(φ_0),尤其在灌浆后期,PI_(abs)及φ_0降幅均达到50%以上,导致叶片净光合速率、蒸腾速率及气孔导度显著下降和冠层温度显著升高。同时,干旱处理下两品种的最大灌浆速率及平均灌浆速率均呈现降低趋势。两品种花后光合积累量及花后贮藏同化物转运量对籽粒产量的贡献率均显著降低,辐287降幅大于山农20。最终表现为粒重及产量显著降低。干旱条件下喷施ABA可以显著提高PI_(abs)值、φ_0值、净光合速率及叶绿素相对含量,延缓叶绿素降解,诱导气孔适当关闭,减少水分散失,降低冠层温差。同时ABA处理提高了强势粒最大灌浆速率、平均灌浆速率,延长了生长活跃期,降低穗叶温差,花后光合积累量及花后同化物转运量对籽粒产量的贡献率显著升高,最终表现为粒重及产量提高。这说明耐旱型小麦品种叶片光合同化力强,花后干物质转运效率较高,有利于籽粒灌浆增重,实现产量提高;外源喷施ABA可以提高灌浆期水分亏缺条件下小麦的光合性能,显著降低穗叶温差,优化同化物分配比例,最终实现小麦的抗旱稳产。     

花后高温胁迫下外施多胺对不同耐热性小麦产量性状及旗叶生理的影响

为探究多胺对高温胁迫下小麦产量性状及旗叶生理的缓解效应,以耐热品种新春6号和热敏感品种新春31号为材料,通过田间人工模拟高温条件,测定分析了花后高温胁迫下外源精胺(Spm)和亚精胺(Spd)喷施后小麦产量性状、净光合速率(P_n)、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、旗叶表面温度等指标的变化。结果表明,高温胁迫导致新春6号和新春31号的穗粒数分别降低18%和26%,穗粒重分别减少25%和32%,理论产量分别下降29%和37%,且与正常温度对照差异均达显著水平;高温胁迫下外源Spm和Spd喷施能提高小麦旗叶P_n、叶绿素含量、相对含水量(WC)以及灌浆后期的非光化学猝灭系数,显著降低旗叶激发能分配不平衡性和旗叶表面温度。综合来看,外源Spm缓解高温胁迫对小麦灌浆伤害的效果优于Spd,其调控作用与叶片P_n、WC和气孔开闭密切相关。     

花后持续弱光对冬小麦光合特性及产量的影响

为给弱光条件下小麦持续高产及耐荫性筛选提供一定的理论依据,在大田条件下,以济麦22和济核916为试验材料,于花后设置3个不同的遮光处理(不遮光、遮光30%和遮光60%),分析花后持续弱光对小麦光合特性和产量的影响。结果表明,济麦22和济核916旗叶叶绿素a、b含量在花后0~25d保持较高水平,之后迅速降低。遮光后两品种旗叶的净光合速率下降,济麦22的干物质积累量和花前贮存干物质在花后向籽粒的转运量及两品种的经济系数显著降低。花后遮光改变了小麦籽粒灌浆进程,显著降低了两品种的平均灌浆速率和最大灌浆速率,延长了济麦22的渐增期和快增期持续时间,减少了缓增期的持续天数,遮光60%处理显著降低了济核916渐增期持续时间,推迟了其灌浆高峰的来临时间。遮光30%和60%条件下济麦22分别减产27.7%和35.4%,济核916分别减产29.49%和64.39%。遮光后冬小麦的穗粒数和千粒重随遮光强度的增加而降低。说明花后弱光会降低小麦光合能力,不利于植株干物质积累和籽粒灌浆,最终导致减产。     

灌浆期高温胁迫对强筋小麦旗叶叶绿素a荧光参数的影响

采用人工气候模拟的方法,系统地研究了小麦灌浆期高温对强筋小麦品种豫麦34旗叶叶绿素a荧光动力学参数的影响。结果表明,高温胁迫降低旗叶F o、F v、Fm、F v/Fm及F v/F o,从而导致PSⅡ潜在活性及光化学效率降低。在籽粒灌浆的不同阶段,高温胁迫效应表现有差异:高温处理开始时各荧光参数下降明显,之后植株有适应性恢复,但灌浆后期下降幅度最大,处理间的差异达显著或极显著水平,表明随着植株的衰老PSⅡ损伤加剧。灌浆期间植株光合性能的削弱导致籽粒灌浆速率降低,粒重显著下降。     

施氮量对小麦旗叶光合速率和光化学效率、籽粒产量与蛋白质含量的影响

为给小麦高产高效栽培提供依据,在大田高产条件下,研究了施氮量对开花后小麦旗叶光合速率和光化学效率、旗叶和籽粒蔗糖含量及籽粒产量和蛋白质含量的影响。结果表明,适量施氮有利于提高灌浆中、后期的旗叶光合速率、旗叶PSⅡ实际光化学效率,以及灌浆末期旗叶PSⅡ最大光化学效率;施氮过多不仅不能继续提高旗叶光合速率,而且使PSⅡ实际光化学效率降低。施氮有利于提高旗叶蔗糖含量,促进灌浆前期籽粒中蔗糖的供应;施氮较多的处理中,灌浆后期有较多蔗糖滞留于旗叶中,致使施氮处理间籽粒蔗糖含量无显著差异。与不施氮的处理相比较,施氮105~195 kg.ha-1显著提高籽粒产量,施氮105~240 kg.ha-1显著提高籽粒蛋白质含量;继续增施氮肥至285 kg.ha-1,籽粒蛋白质含量、粒重和籽粒产量均降低。综合考虑籽粒产量和蛋白质含量,施氮量以150~195 kg.ha-1为宜。     

花后短暂高低温胁迫对小麦产量形成的影响及减灾调控

为明确花后阶段高、低温胁迫对冬小麦光合特性、籽粒发育及产量形成的影响,利用人工智能控温室开展盆栽小麦高、低温度胁迫试验,以宁麦13和镇麦12为试验材料,在花后7~9、15~17、23~25和 31~33 d分别进行低温和高温胁迫处理,并在温度胁迫后喷施1 μmol·L_-1 2,4-表油菜素内酯（BR）、0.5 mol·L_-1 亚精胺+腐胺（Spd+Put）进行减灾调控,分析小麦旗叶净光合速率、SPAD值、籽粒形态、产量变化及减灾调控效果。结果表明,与自然温度处理相比,花后不同阶段低温胁迫结束当天小麦旗叶SPAD值先升高,3 d后显著下降;高温胁迫后SPAD值降低4.67%~29.00%。两品种旗叶净光合速率在高、低温胁迫处理下均降低。高、低温胁迫显著降低粒宽,增加籽粒长宽比,导致籽粒表面皱缩。籽粒灌浆时间在花后低温胁迫下延长1~3 d,在高温胁迫下缩短1~5 d。温度胁迫后优势和弱势小穗籽粒灌浆速率分别下降2.75%~37.64%和3.31%~ 40.34%,产量降低5.46%~35.24%。温度胁迫后喷施BR与Spd+Put均能缓解温度胁迫的伤害,使产量分别提高1.09%~6.05%和1.00%~5.97%。综上,花后不同阶段高、低温胁迫均显著降低小麦粒重与产量,影响程度表现为花后15~17 d>花后7~9 d>花后23~25 d>花后31~33 d,胁迫结束后喷施外源BR和Spd+Put有一定的减灾效果,特别是花后15~17 d和23~25 d灾后喷施BR效果较佳。     

迟播对冬小麦灌浆后期高温胁迫下旗叶光合能力和产量的影响

为了解迟播对冬小麦灌浆后期高温胁迫下旗叶光合的调控效应,在大田条件下设置2个播期(常规播期10月8日、推迟播期10月22日)和2种灌浆期温度(开放式增温、自然温度),分析了迟播小麦旗叶光合能力的变化及其对灌浆后期高温胁迫的响应。结果表明,灌浆期高温降低了小麦旗叶光合速率、花后干物质生产量、粒重和产量。与常规播期相比,迟播提高了高温胁迫下小麦旗叶叶绿体类囊体膜不饱和脂肪酸指数,保持类囊体膜相对稳定,减轻高温对旗叶光合机构的损伤;增强了旗叶活性氧清除能力,保障能量传输,减少热耗散,提高光化学反应中可利用能量的分配比例,保持较高的光合系统同化力;提高了气孔导度和胞间CO_2浓度,增加光合作用底物供应。总之,迟播小麦的旗叶可在灌浆期高温胁迫下保持较高的光合能力,有利于提高粒重和产量。     

施氮对花后遮光条件下小麦产量与蛋白质含量的影响

为探讨施氮对花后弱光逆境下小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响,选用2个对弱光敏感性不同的小麦品种（济麦22和济核916）,设置3个施氮水平（0、120和240 kg·hm^-2）,在花后遮去60%的自然光条件下研究了施氮量对小麦籽粒产量与蛋白质含量的调控效应。结果表明,增施氮肥可延缓花后遮光条件下两个小麦品种旗叶叶绿素下降,使PSⅡ实际光化学效率和净光合速率维持较高水平,促进旗叶可溶性糖含量合成,提高籽粒灌浆速率,增加穗数、穗粒数和籽粒产量。增施氮肥提高了遮光条件下两个小麦品种旗叶硝酸还原酶活性、籽粒谷氨酰胺合成酶活性和籽粒游离氨基酸含量,增加籽粒蛋白质含量。济麦22的籽粒产量以240 kg·hm^-2施氮处理最高,籽粒蛋白质含量在120 kg·hm^-2和240 kg·hm^-2施氮处理间无显著差异;济核916的籽粒产量和蛋白质含量均以120 kg·hm^-2施氮处理最高。由此可见,在花后遮光条件下适量施氮可提高小麦光合能力和促进碳氮代谢,最终增加籽粒产量和蛋白质含量。     

不同水分管理模式和播后镇压对小麦干物质积累及产量的影响

为明确不同水分管理模式和播种后镇压对小麦干物质积累及产量形成的影响,以烟农19为材料,在大田条件下设置雨养（RI）、雨养+播后镇压（RC）、传统漫灌（TI）、传统漫灌+播后镇压（TC）、微喷灌（MI）和微喷灌+播后镇压（MC）处理,研究不同处理对小麦干物质积累及产量的影响。结果表明,与RI和TI处理比较,MI处理产量分别提高了44.2%和11.0%;RI处理产量最低,是由于穗数、穗粒数和粒重的显著下降所致,而TI处理产量较MI处理下降是由穗粒数和粒重显著降低导致。雨养和传统漫灌下播后镇压较其未镇压处理显著提升了产量,分别提高14.1%和6.2%。与TI和RI处理比较,MI处理开花期和灌浆期具有较高的群体叶面积指数（LAI）、旗叶叶绿素含量（SPAD值）,籽粒平均灌浆速率和成熟期干物质积累量;相比未镇压处理,镇压后,雨养和传统漫灌下LAI提升,雨养和微喷灌处理下灌浆期旗叶SPAD值显著增加,籽粒灌浆速率提高,从而促进了粒重增加和群体干物质积累。总之,微喷灌+播后镇压能促进小麦群体的形成,延缓叶片衰老,提高小麦的穗粒数及千粒重,从而增加小麦产量,为试验区推荐小麦栽培模式。     

灌浆期高温胁迫对小麦灌浆特性和品质的影响

为了解小麦灌浆和品质对高温的响应,同时为小麦耐热育种筛选种质资源,选取我国北方麦区和黄淮麦区13个推广品种(系)于2013-2014年度种植在石家庄,以自然生长为对照,研究了塑料棚热胁迫处理下小麦籽粒灌浆和品质的基因型差异.结果表明,中麦895、CA0816、衡4444、京冬8号和石麦15的产量和千粒重在自然生长和热处理环境中均较高,抗热性好;在自然生长和热处理环境间中麦875的产量差异不大,但千粒重均较高,抗热性较好;衡08观29、衡观35和石优17的产量和千粒重在自然生长环境下较高,但在热处理下均较低,抗热性较差.与自然生长环境相比,热处理下小麦籽粒硬度增加,其他指标变化规律不一致,石优17的吸水率、湿面筋含量和硬度差异显著,衡08观29的蛋白质含量、延展性和湿面筋含量差异显著;灌浆高峰期自然生长下灌浆速率为1.5～1.8g· d-1,热处理下灌浆速率为1.3～1.6g·d-1.     

玉米子粒灌浆特性品种间差异分析

选择浚单系列品种浚单18、浚单98-3、浚单20、浚单26玉米杂交种,以郑单958和农大108为对照,研究这4个品种后期子粒灌浆特性。结果表明,浚单系列品种的产量明显高于对照,穗粒数和百粒重对产量的贡献基本相同,浚单20、浚单26、浚单18、浚单98-3的子粒体积和灌浆速率均大于郑单958和农大108。选择高水肥地,加强生育后期的水肥管理,可充分发挥浚单系列玉米杂交种的增产潜力。     

夏玉米子粒含水率和子粒灌浆的粒位差异及其关系研究

以不同自然脱水类型玉米品种为材料,分析其花后不同部位子粒含水率变化、粒重、体积、灌浆动态以及灌浆参数,明确子粒含水率变化与灌浆动态的关系。结果表明,灌浆后期两个时间节点子粒含水率差异较大,先玉335较蠡玉16子粒含水率分别低4.27和5.49个百分点。子粒含水率、体积和粒重均存在粒位效应,两个玉米品种子粒含水率均表现为下部子粒中部子粒上部子粒,子粒体积和粒重粒位效应表现为下部子粒中部子粒上部子粒。灌浆速率粒位效应存在基因型差异,蠡玉16表现为中部子粒下部子粒上部子粒,先玉335表现为下部子粒中部子粒上部子粒。灌浆启动势均表现为上部子粒下部和中部子粒,活跃灌浆期粒位差异较大,且品种间粒位效应趋势相反,先玉335活跃灌浆期上部子粒略大于下部子粒,蠡玉16下部子粒活跃灌浆期长于中部和上部子粒。灌浆峰值出现时间不同,两个品种最大灌浆速率出现时间相差4.77 d。     

小麦花后淹水胁迫对根区土温及籽粒灌浆的影响

为了探讨淹水对花后冬小麦根区土温及籽粒灌浆的影响,在淮北平原涝渍易发地河南商丘市,对处于花后灌浆阶段的冬小麦进行淹水试验。结果表明,淹水使小麦百粒重降低,花后灌浆阶段淹水1 d、3 d和5 d使乳熟期的小麦百粒重比非淹水处理分别降低6.93%、10.35%和10.31%;淹水使小麦灌浆速率受到抑制,淹水5 d、3 d、1 d和CK的平均单粒灌浆速率分别为1.36、1.39、1.52和1.61 mg·d^-1,淹水超过5 d使小麦的乳熟时间推后。淹水使10~40 cm土层间温差变小,淹水时间越长,10~40 cm土温降低越多,淹水结束后土温回升也越快。花后淹水使小麦干物质量及籽粒产量降低,淹水5 d以上使小麦地上、地下部分干物质量显著降低。因此,小麦花后灌浆阶段淹水会影响根区环境和地上部干物质的形成,并最终影响籽粒灌浆及产量。     

京单38不同播期子粒灌浆特性研究

以郑单958为对照,设置春播（5月14日）和夏播（6月13日）两个播期处理,研究玉米品种京单38在不同生态条件下的子粒灌浆特性。结果表明,京单38的百粒干物重高于对照品种郑单958,春、夏播条件下增幅分别为14.74%和20.26%,春播百粒干物重较夏播高1.87%。京单38的子粒灌浆速率高于郑单958,春、夏播最大灌浆速率分别较对照高42.27%和49.50%,夏播最大灌浆速率较春播高9.42%。相关和通径分析表明,最大灌浆速率与粒重呈极显著正相关,与郑单958相比,京单38子粒灌浆速率高且灌浆速度快,春、夏播条件下均可获得较高的粒重。     

玉米子粒灌浆速率的配合力分析

试验选用9份自交系,按格列芬双列杂交方法Ⅱ设计。对4个阶段灌浆速率配合力分析并结合产量对自交系和杂交组合进行综合评价。结果表明:第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期灌浆速率的配合力自交系间有较大差异;同一自交系及同一自交系的不同杂交种4个时期的灌浆速率也有较大差异。HR705自交系4个阶段均较低;Mo17第Ⅰ、Ⅱ期较低,第Ⅲ、Ⅳ期较高;HR11前3期较高,第Ⅳ期较低;黄早四4期均高;HR304前两期较低,后两期较高;丹340Ⅰ期较低,其它3期均高;HR1124期均高;K10第Ⅰ、Ⅱ期最高,Ⅲ、Ⅳ期较低;HR106的4期均较低。灌浆速率一般配合力高的自交系其特殊配合力也较高,一般配合力低的自交系也有特殊配合力较高的组合出现,因此有必要重视特殊配合力。     

小麦重组自交系群体大粒品系籽粒灌浆特性研究

为了明确大粒小麦的灌浆特性,以豫农9901/周麦16重组自交系群体中籽粒大小基本一致而饱满度和粒重具有较大差异的11个半冬性品系为试验材料,以周麦18为对照,分析了籽粒灌浆特性及阶段性灌浆参数与粒重的关系.结果表明,籽粒灌浆呈“慢-快-慢”的变化规律,可以用logistic曲线方程拟合其增长趋势;粒重较高的品系W02、W03与对照周麦18具有相似的灌浆特性,其他品系的籽粒灌浆特性与对照周麦18有明显差异,表现在前期灌浆速率高于周麦18且增速较快,后期则明显低于周麦18且下降的幅度较大;在三个灌浆阶段参数中,缓增期灌浆速率、渐增期和快增期持续时间明显低于周麦18,而缓增期持续时间明显长于周麦18.通径分析表明,阶段灌装参数中对粒重直接作用最大的是快增期持续时间,其次是缓增期持续时间,但是缓增期持续时间对粒重的直接正向效应被其较大的负向间接效应所掩盖;快增期和缓增期灌浆速率对粒重的间接效应明显大于直接效应.     

Rice Grain Chalkiness Is Negatively Correlated with Root Activity During Grain Filling

Field and pot experiments were conducted using indica rice varieties with differential chalkiness. There were significant differences in root activity among the varieties. The percentages of chalky grains and chalky area were both negatively correlated with root activity expressed as α-naphthylamine oxidation ability （RA） per gram of fresh root （RAfw） , RA per spikelet （RAgrn）, or RA per sink capacity （RAsink）. The RAsink was more closely related to chalkiness than RAt, and RAgrn when varieties differed greatly in panicle size and grain weight. Application of NO3^--N fertilizer at heading resulted in higher root activity and reduced chalkiness. Application of 30 mg/L NaN3 （respiration inhibitor） resulted in reduced root activity and increased chalkiness for one variety ＇GD9501＇, but for the other variety ＇Qinluai＇ was in reverse. The percentages of chalky grains and chalky area were negatively correlated with root activity at 10 days after heading under different chemical treatments （r=-0.8567^＊ and r=-0.9211^＊＊, respectively）.     

灌浆期不同阶段高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响

灌浆期短暂高温胁迫严重影响小麦产量。为了明确灌浆期不同阶段短暂高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响,以强筋春小麦品种龙麦26和龙麦30为试材,在人工气候室(25℃/15℃)精确控温和人工温室形成绝对高温胁迫的条件下,分析了灌浆期不同阶段5d短暂高温胁迫对粒重的影响。结果表明,在灌浆期不同阶段短暂高温胁迫处理中,两个小麦品种均表现为:前期高温胁迫对粒重影响最大,达极显著水平(P0.01);随着高温胁迫处理时期的后移,粒重降低幅度逐渐减小;后期(花后25d)高温胁迫对粒重影响不显著。灌浆期缩短是导致粒重降低的主要原因。     

Association of Phytate Formation with Grain Filling in Rice

The grain-filling characteristics of six rice varieties (combinations) and the relationships between their relative biochemistry composition during phytate synthesizing and grain plumpness were studied. Regarding results for ISHR1,ISHR2, R198 and JW21, with good grain plumpness, the two-step-filling in superior spikelets and inferior spikelets was not clear, while for ISHR3 and 559, with poor grain plumpness, it was very clear. From booting stage to flowering stage, the contents of phytate and inositol in varieties with good grain plumpness was obviously higher than those in varieties with poor grain plumpness. While at grain filling stage, the content of inorganic phosphorus in varieties with poor grain plumpness was obviously higher than that in varieties with good grain plumpness. The contents of phytate and inositol from booting stage to flowering stage was highly significantly correlated with the initial filling power (RO), the mean filling rate (RM) and grain filling percentage (PGF), and the content of inorganic phosphorus at grain filling stage was negatively significantly correlated with R0, FM and PGF. Furthermore, effective approach to improving grain filling was put forward.