外源MeJA对花后干旱胁迫下小麦光合特性的影响

为给外源茉莉酸甲酯(MeJA)在小麦抗旱栽培中的合理利用提供依据，以大面积推广的小麦品种周麦18为试验材料，用盆栽控水的方法模拟干旱胁迫，研究了外源MeJA对花后干旱胁迫下小麦光合特性的影响。结果表明，干旱胁迫显著降低了小麦旗叶叶绿素a、叶绿素b、叶黄素含量及气孔导度和蒸腾速率，提高了PSⅡ初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(NPQ)及叶黄素循环组分(V+A+Z)含量和(A+Z)/(V+A+Z)值，导致光合速率（P_n）及PSⅡ潜在活性（F_v/F_o）、最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（Φ_PSⅡ）受到显著抑制，最终表现为叶片瞬时水分利用效率(WUE)和光能利用率(LUE)显著降低。干旱胁迫下喷施MeJA显著增加了叶黄素、β-胡萝卜素、(V+A+Z)含量及(A+Z)/(V+A+Z)值，从而使F_o和NPQ显著增大，缓解了干旱胁迫下强光对叶绿素产生的氧化破坏，而较低的叶绿素a/b也增强了小麦对弱光的利用效率。喷施MeJA能诱导叶片气孔适当关闭，减少了水分的散失，因而显著提高了灌浆中后期叶片P_n、F_v/F_o、F_v/F_m、Φ_PSⅡ，最终表现为WUE和LUE显著提高。这表明外源MeJA能增强小麦叶片光合系统在干旱胁迫下的稳定性，改善小麦光合作用。     

种植密度对夏玉米果穗叶生理功能衰退的影响

以郑单958为供试品种，在大田条件下研究不同种植密度对夏玉米果穗叶生理功能衰退特性的影响。结果表明：果穗叶叶绿素a+b含量、原初光化学效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性(F_v/F_o)、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均随果穗叶功能期的推进呈下降趋势，且随密度的增大下降趋势明显，吐丝后39d下降最显著；果穗叶叶绿素a/b、丙二醛(MDA)含量呈逐渐上升趋势。随着种植密度的增大，果穗叶光能转化和自身保护酶系活性下降，光合生产能力减弱，造成果穗叶生理功能早衰，缩短了叶片功能期。     

玉米叶片水分利用效率与叶绿素a荧光参数的关系

利用Handy PEA植物效率仪测定叶绿素a荧光参数，研究玉米自交系叶片水分利用效率(WUE)与叶绿素a荧光参数的关系。结果表明，玉米自交系叶片WUE与叶绿素a荧光参数呈极显著的正相关。其中，F_o与高水分利用效率(HWUE)玉米自交系WUE的相关系数大于低水分利用效率(LWUE)玉米自交系WUE的相关系数；最大荧光(Fm)、可变荧光(F_v)、PSⅡ原初光能转换效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)与水分利用效率不同的玉米自交系叶片WUE的相关系数恰好相反，这是造成不同玉米自交系WUE存在差异的生理原因之一，同时也说明叶绿素a荧光参数可以作为选育HWUE玉米自交系的重要指标。     

密度对不同株型玉米光合特性及产量的影响

对不同密度条件下3个不同株型春玉米的光合特性及产量进行了研究。结果表明，随密度增加叶面积指数(LAI)、初始荧光(F₀)上升，单株功能叶片光合速率(P_n)、PSⅡ的潜在活性(F_v /F₀)、PSⅡ最大光化学量子产量(F_v /F_m)下降；产量构成因素表现为单位面积有效穗数先上升后下降，穗粒数下降，百粒重变化因品种而异。先玉335、金玉4号和吉农大302最高产量分别为9 638.45、8 523.94、8 330.92 kg/hm²；先玉335最适播种密度为75 000株/hm²，吉农大302为60 000～67 500株/hm²，金玉4号为45 000株/hm²。先玉335群体产量与LAI、单株F₀呈正相关，与单株P_n、F_v /F_m、F_v /F₀呈负相关；吉农大302与金玉4号群体产量与LAI、单株F₀呈负相关，与单株P_n、F_v /F_m、F_v /F₀呈正相关，且金玉4号的相关程度要高于吉农大302。     

低温胁迫及恢复对玉米光合特性的影响

以玉米自交系掖478、合344、吉853为材料,在不同低温胁迫及恢复正常温度情况下比较幼苗光合作用及叶绿素荧光参数等指标的变化。结果表明,随着胁迫温度的下降和低温胁迫时间的延长,3个玉米自交系幼苗叶片初始荧光F_o呈上升趋势,F_v/F_o、F_v/F_m整体上均呈下降趋势。叶绿素荧光参数随着低温胁迫程度的加强变化较大,且相同温度下的变化幅度掖478<合344<吉853。3个玉米自交系在各温度胁迫后恢复到常温时的叶片初始荧光F_o下降,F_v/F_m、F_v/F_o整体上呈上升趋势。掖478恢复常温1～2 d后恢复到正常水平,抗冷性最强;吉853的PSⅡ系统受损较重,恢复常温3 d未达正常水平,抗冷性较弱。     

水分胁迫对玉米光合特性的影响

以玉米叶片光合测量数据为基础,利用直角双曲线对农大108和京科25两个玉米品种光合作用的光响应曲线进行了拟合。结果表明:水分胁迫使玉米的表观量子效率(α)、最大净光合速率(Pn)、表观暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)及光饱和点(LSP)均降低,农大108的降低幅度较小,京科25的降低幅度较大。水分胁迫后玉米叶片的光合速率降低是气孔因素与非气孔因素共同作用的结果,京科25在水分胁迫后光能利用率和水分利用率均降低,影响光合速率下降的主要原因是气孔因素;农大108在水分胁迫后仍保持较高的光能利用率和水分利用率,影响光合速率下降的主要原因是非气孔因素。     

水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种光合及产量形成的影响

为了解水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种光合和产量的影响，以抗旱性不同的蒙燕1号和坝莜3号为材料，在拔节期和抽穗期采用防雨棚盆栽方式，测定分析了不同水分处理［重度胁迫（30%田间持水量（FWC））、中度胁迫（45%FWC），适度控水（60%FWC）和正常供水（CK，75%FWC）］下燕麦叶片叶绿素含量、气体交换速率、叶绿素荧光动力学参数、产量及其构成因素的差异。结果表明，两个燕麦品种叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量及叶绿素总含量、净光合速率、蒸腾速率、最大荧光、最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率、光化学猝灭系数均随着水分胁迫程度的加剧而下降，初始荧光与非光化学淬灭系数则呈上升趋势，且水分敏感品种坝莜3号的光合受抑制程度显著大于抗旱品种蒙燕1号。燕麦的光合特性和产量受水分胁迫影响的程度整体上表现为拔节期大于抽穗期。中度和重度水分胁迫下坝莜3号的每穗小穗数、千粒重均下降，而每穗秕粒数显著增加，减产13.9%～25.7%。蒙燕1号的产量在适度控水条件下未显著下降，且水分利用效率较高，而在中度和重度水分胁迫下每穗小穗数和穗粒数均显著降低，导致减产9.1%～23.5%，但其 F_v/F_m和叶绿素a/b值较高；在相同水分条件下蒙燕1号的产量显著高于坝莜3号。这说明在水分胁迫下抗旱性强的燕麦品种的光系统Ⅱ的损伤和光抑制较轻，光合同化能力较强，产量损失少。     

水分胁迫对玉米苗期叶绿素荧光参数的影响

以玉米品种京科25和吉单261为试验材料，研究苗期叶片叶绿素荧光参数。结果表明，水分胁迫对叶绿素荧光参数的影响非常显著，玉米叶片的基础荧光增大，而可变荧光、PSⅡ光化学效率及PsⅡ潜在活性显著降低；在水分胁迫条件下，吉单261 PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)及电子传递速率(ETR)的下降较少，非光化学淬灭系数(qN)增加较少。表明吉单261在水分胁迫条件下，光合机构受破坏较轻，其吸收的光能可以较多的用于光化学转化，通过热耗散的能量较少。     

外源褪黑素对铬（Cr6+）胁迫下小麦幼苗光合特性和养分吸收的影响

为明确褪黑素对铬（Cr⁶⁺）胁迫下小麦幼苗光合和养分吸收的调节作用,在水培条件下以豫麦51（铬敏感型）和扬麦16（耐铬型）为材料,分析了Cr⁶⁺胁迫下外源褪黑素预处理（100 μmmol·L_-1）后小麦幼苗光合和荧光参数及养分含量的变化。结果表明,Cr⁶⁺胁迫显著降低了小麦叶片叶绿素含量、气孔导度（G_s）和光系统 Ⅱ（PS Ⅱ）活性,导致光合速率（P_n）显著降低;Cr⁶⁺胁迫也显著减弱了根系对营养元素（N、P、K、Mg、Fe和Mn）的吸收和转运。外源褪黑素处理显著提高了Cr⁶⁺胁迫下小麦幼苗的P_n、G_s、叶绿素（a和b）含量、实际光化学效率（Φ_PSⅡ）、最大光化学效率（F_v/F_m）、光化学淬灭（qL）和电子传递能力（ETR）,增加了根系和叶片营养元素的含量。综合来看,外源褪黑素会促进Cr⁶⁺胁迫下小麦幼苗对养分的吸收与转运、气孔开放、CO₂传导、光能吸收和电子传递,从而缓解Cr⁶⁺对于小麦幼苗光合的抑制作用。     

不同麦类种质抗旱性评价及优异种质筛选

为了解不同麦类种质的抗旱性,进一步发掘小麦近缘种的优势性状以改良小麦品种,2018—2019年在兰州新区和武威黄羊镇对引自国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的灌溉圃小麦、干旱半干旱圃小麦、合成小麦、硬粒小麦和小黑麦设置了正常灌溉和水分胁迫两种处理,在拔节期、抽穗期、灌浆期对心叶或旗叶进行了叶绿素荧光动力学参数测定,并进行了农艺性状鉴定和产量测定,分析了不同生育期叶绿素荧光参数的变化及其与抗旱指数的关系。结果表明,水分胁迫对不同麦类作物产量构成因素的影响程度不同导致其抗旱性有差异。水分胁迫下,PSⅡ潜在活性（F_v/F_o）、PSⅡ反应中心最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ实际光化学量子效率（F^′_q/F^′_m）均较正常灌溉下降低,而非光化学淬灭系数（NPQ）升高。随小麦发育进程推移,F_v/F_o、F_v/F_m、F^′_q/F^′_m呈先升后降的趋势,NPQ呈上升趋势。荧光参数的变化说明,干旱胁迫导致PSⅡ结构受损,反应中心受到破坏,光能转化效率降低,电子传递受阻。灰色关联度分析显示,灌浆期荧光参数与抗旱指数的关联度较高,其次为抽穗期、拔节期,各荧光参数与抗旱指数关联度为F_v/F_m>F^′_q/F^′_m>F_v/F_o>NPQ。基于农艺性状、抗旱指数和叶绿素荧光参数,得出不同麦类种质的抗旱性强度依次为小黑麦、干旱半干旱圃小麦、灌溉圃小麦、合成小麦;筛选出9份优异材料,可用于今后小麦育种。