水分对小麦生理生化特性、产量及品质的影响研究进展

综述了水分对小麦的生理、生化特性、产量及主要加工品质的影响研究进展。在小麦乳熟期减少水分供应可以增加可溶性糖的积累,在孕穗期脯氨酸的积累量最大,水分利用率与小麦的光合指标关系最为密切。土壤水分含量与小麦籽粒中支链淀粉成反比,而与直链淀粉成正比。减少水分供应可以加速小麦的生育进程、增加蛋白质的含量而降低产量。水分对小麦加工指标的影响,目前意见尚不统一,有待进一步研究。     

不同小麦品种产量和氮素吸收利用的差异

为明确不同氮肥水平下不同小麦品种产量、氮素吸收和利用的差异,在大田条件下,以山东省主推的21个小麦品种为材料,研究了0、120、180、240和300kg·hm~(-2)共5个氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标。结果表明,氮肥、品种及两者的互作效应显著影响冬小麦籽粒产量、氮素利用率、氮素吸收效率和利用效率;氮肥水平不同则品种间的氮效率差异程度不同。大部分供试品种的氮效率类型在不同氮肥水平下的聚类结果不一致,仅临麦4号、鲁原502、泰山28和山农25在各氮肥水平下的产量、氮素利用率均较高,可划为氮高效品种。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,临麦4号通过高氮素吸收效率、泰山28通过高氮素利用效率、鲁原502和山农25通过氮素吸收效率和利用效率共同作用实现氮高效。由此可知,应在不同氮肥水平下对冬小麦品种进行产量和氮素利用率的综合评价,以筛选出适应不同地力环境的品种和与品种特性相适应的施肥技术;在氮高效品种的选育和推广中,应针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行鉴别和调控,才能最大程度挖掘和利用其高产、高效潜力,实现增产增效。     

小麦氮素高效育种研究进展

氮素是植物生长的必需元素,也是粮食作物产量的一个重要限制因素。培育氮素高效利用的农作物新品种不仅可以降低农业生产成本,还可以从根本上解决氮素施用不当造成的各种问题,是新一代绿色高效农业的发展方向。本文综述了当前小麦氮素高效利用育种研究进展,包括小麦氮素利用效率的评价、小麦氮素响应的基因型差异、影响小麦氮素利用率的形态及理化性状、小麦氮素利用相关基因的挖掘及分子育种与传统育种相结合提高氮素利用率等。     

低温胁迫对小麦生理生化特性的影响

不同温度处理冬、春小麦叶片,随温度的降低,ＳＯＤ活性和Ｏ２产生速率增加;ＭＤＡ和蛋白质含量下降,可溶性糖含量在春小麦中下降,在冬小麦中上升。－２℃下,处理时间不同的小麦叶片,随时间的延长,ＳＯＤ活性、ＭＤＡ含量和Ｏ２产生速率增加,蛋白质和可溶性糖含量在春小麦中减少,在冬小麦中呈Ｚ型曲线。     

小麦氮素高效利用基因型的农艺性状及生理特性

为给小麦氮高效型品种选育和栽培调控提供理论依据,采用大田试验,以14份小麦品种为材料,研究了不同氮效率品种的农艺性状及生理特性的差异。结果表明,不同小麦品种间产量和氮素利用效率具有显著差异。基于氮肥吸收效率和氮肥农学效率将参试材料分为氮高效型、中效型和低效型。与氮中效型和低效型品种相比,氮高效型品种具有较高的产量、干物质和氮素积累量;在农艺性状上,氮高效型品种具有较高的粒重、收获指数(HI)、叶面积指数(LAI)和开花期旗叶面积;在生理上,氮高效型品种开花期旗叶的叶绿素含量、氮含量、净光合速率、硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性较高,而成熟期旗叶氮含量较低。聚类分析表明,淮麦30、徐麦32、矮抗58和扬麦16为氮高效型品种。经相关分析,小麦粒重、HI、LAI和开花期旗叶的面积、叶绿素含量、氮含量与氮效率呈显著正相关,小麦成熟期旗叶氮含量与氮效率呈显著负相关,这些指标可作为氮高效型小麦品种筛选的依据。     

低温胁迫对小麦生理生化特性的影响

不同温度处理冬、春小麦叶片,随温度的降低,ＳＯＤ活性和Ｏ÷２产生速率增加;ＭＤＡ和蛋白质含量下降,可溶性糖含量在春小麦中下降,在冬小麦中上升。－２℃下,处理时间不同的小麦叶片,随时间的延长,ＳＯＤ活性、ＭＤＡ含量和Ｏ÷２产生速率增加,蛋白质和可溶性糖含量在春小麦中减少,在冬小麦中呈Ｚ型曲线。     

小麦抗赤霉病生理生化研究进展

小麦抗赤霉病生理生化研究进展刘思衡（福建农业大学农学系）近年来有关小麦抗赤霉病性的生理生化机制研究渐多，在器官水平、愈伤水平和细胞水平对由病原菌或其毒素染病后细膜的损伤和渗透性，酶活性、木质素和酚类物质的增加、细胞解体等进行了许多有益的探讨，这对认识...     

不同小麦品种的氮素利用特性研究

为了解河南省主要小麦品种的氮素利用特性,探究不同小麦品种之间氮素积累和转运的差异,通过大田试验,分别在开花期和成熟期对河南省18个具有代表性的小麦品种的茎、叶、鞘、穗(开花期)、颖壳和籽粒进行干物质重和氮含量测定,并根据小麦的产量、氮素积累量以及氮素籽粒生产效率划分不同小麦品种的氮效率类型,计算氮素利用特性的相关参数,分析氮素利用特性相关参数与产量和氮素籽粒生产效率之间的关系。结果表明,供试的小麦品种可划分为氮素高效型(Ⅰ)、氮素中效型(Ⅱ)、氮素低效型(Ⅲ)、氮素超低效型(Ⅳ)4种类型,其品种数量分别占总品种数的5%、50%、40%和5%。在小麦成熟期,Ⅳ型品种的颖壳和籽粒氮含量显著高于其他3种类型品种,叶、颖壳和籽粒的氮素积累量显著低于其他3类型品种,4种类型品种间茎和叶氮含量及氮素在茎、叶、鞘、颖壳和籽粒中的分配比例无显著差异;Ⅰ类型和Ⅱ类型品种的花前贮存氮素在花后向籽粒的转运量均显著高于Ⅳ类型品种,Ⅰ类型品种的氮素农艺效率均显著高于Ⅲ和Ⅳ类型品种,氮素偏生产力表现为Ⅰ类型品种>Ⅱ类型品种>Ⅲ类型品种>Ⅳ类型品种,且差异显著。小麦产量、氮素籽粒生产效率与其他氮素利用相关参数呈现显著正相关。     

渗透胁迫对小麦萌发生长及其某些生理生化特性的影响

采用乙二醇（ＰＥＧ６０００）渗透胁迫的方法,研究了两个不同抗旱性小麦品种对渗透胁迫的反应。结果表明,在渗透胁迫下,随水势的降低,小麦咱子萌发发生长减弱,表现为发芽率降低;芽长、根长和根数减少;根系活力和活跃的根比表面积下降;细胞膜伤害程序和叶片脯氨酸含量影响。抗旱性不同的品种相比,抗旱性强的品种受渗透胁迫影响较小,而抗旱性弱的相对较大     

人工加速老化处理对小麦种子生理生化特性的影响

为探明小麦种子贮藏过程中的生理生化变化及种子活力下降的主要原因,采用高温高湿人工加速老化的方法,在90%RH(相对湿度)和55℃条件下对非糯小麦及糯小麦种子进行老化处理,测定其发芽率、电导率、丙二醛含量、可溶性糖含量、SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白质含量的变化.结果表明,种子发芽率随老化处理时间的延长而逐渐降低,且在相同处理时间下非糯小麦种子的发芽率都高于糯小麦;种子浸出液电导率则随处理时间延长呈微升趋势,在整个处理过程中非糯小麦种子浸出液电导率均低于糯小麦;非糯小麦POD活性、SOD活性总体上明显高于糯小麦种子,而可溶性糖、可溶性蛋白质和丙二醛含量则低于糯小麦.非糯小麦种子的抗老化能力显著强于糯小麦种子.     

抑制剂对稻茬小麦产量及氮素利用效率的影响

生化抑制剂是调控土壤氮素转化与提高氮肥利用率的有效途径之一。为明确生化抑制剂对沿淮稻茬小麦的效应,以淮麦38为供试品种,在安徽怀远县稻茬麦田设不施氮肥（CK）、尿素（U）、尿素+脲酶抑制剂NBPT（UN）、尿素+硝化抑制剂DMPP（UD）、尿素+硝化抑制剂NBPT+脲酶抑制剂DMPP(UND)共5个处理,研究了脲酶抑制剂NBPT（N-丁基硫代磷酰三胺）、硝化抑制剂DMPP（3、4-二甲基吡唑磷酸盐）及其两者组合对稻茬小麦产量及构成因子、氮素利用效率和土壤氮素的影响。结果表明,与U处理相比,UD和UND处理显著提高稻茬小麦产量、植株吸氮量和氮肥利用率;UD和UND处理分别增产8.9%和10.7%,穗数和穗粒数同步提高是其增产的主要原因,UN处理产量增加不显著;UD和UND处理氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮素吸收效率和氮肥偏生产力显著提高,氮收获指数无显著变化;UD和UND处理降低了小麦收获后耕层土壤无机氮的残留量,显著提高了微生物量氮的含量。综上,在沿淮地区稻茬小麦种植中,尿素配施DMPP或者配施DMPP+NBPT可以有效增加小麦产量,提高氮素利用效率。     

高氮与低氮处理对不同氮效率小麦根系及相关生理特性的影响

提高氮素利用效率是促进农业可持续发展的重要举措之一。为研究高、低氮条件下不同氮效率小麦的根系特征及其生理特性,以3个高效吸收利用氮素（氮高效）小麦品种与3个低效吸收利用氮素（氮低效）小麦品种为试验材料,分析了水培条件下高氮和低氮处理对小麦根系特征和硝酸盐转运蛋白基因表达水平的影响;并分析了大田条件下高氮和低氮处理对不同时期小麦氮代谢关键酶（硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶）活性和氮素积累量的影响。结果表明,在高氮和低氮处理下,氮高效品种的根尖数、根长、根体积、根表面积和根活力均显著高于氮低效品种。氮高效品种的6个硝酸盐转运蛋白基因（ TaNRT2.1、 TaNRT2.2、 TaNRT2.3、 TaNAR2.1、 TaNAR2.2和 TaNAR2.3）的平均相对表达量均显著高于氮低效品种。高氮和低氮处理下,不同时期氮高效品种的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及氮素积累量均显著高于氮低效品种;与高氮处理相比,低氮处理下氮高效品种和氮低效品种的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性以及氮素积累量均有所降低,其中氮低效品种降低幅度较高。这说明不同氮效率材料在根系相关性状、硝酸盐转运、氮代谢关键酶活性以及氮素积累量存在显著的基因型差异。综上所述,在低氮条件下,小麦根系形态、根系活力、硝酸转运蛋白相关基因和氮代谢关键酶活性对氮素吸收具有重要的调控作用,其综合改良可为氮高效小麦品种的选育提供帮助。     

不同氮效率小麦品种苗期相关指标的杂种优势

为探究不同氮效率小麦品种氮代谢相关指标的遗传差异,选用了5个不同氮效率的小麦品种及其组配的6个杂交F₁,设置低氮（LN,0.4 mmol·L^-1 ）和正常供氮（CK,4.0 mmol·L^-1）两个氮水平,研究不同氮处理下小麦苗期形态、抗氧化酶和氮代谢相关酶活性的差异,并对其杂种优势进行了分析。结果表明,5个品种的根鲜重在低氮水平下明显高于正常氮水平,6个F₁的杂种优势表现为超中亲或偏低亲优势;苗鲜重在低氮水平下低于正常供氮水平,其F₁杂种优势表现为中亲优势。两种氮水平下,氮高效品种的硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均高于氮低效品种,6个杂交F₁的上述6种酶活性大多表现出正向杂种优势。正常氮水平下,小麦叶片MDA含量低于低氮水平;低氮水平下,6个F₁的MDA含量杂种优势表现为超中亲或偏低亲优势。两种氮水平下,6个F₁叶片可溶性蛋白含量表现为正向杂种优势,其中低氮水平下,表现为超亲优势。综上所述,低氮条件下,氮高效品种较氮低效品种表现出较好的生长潜力;利用氮高效品种作为亲本能提高杂交F₁的氮利用效率,可用于小麦氮高效育种。     

不同小麦品种氮素利用效率特征差异的研究

为了给氮高效优质小麦品种的选育和栽培提供理论依据,采用盆栽试验,研究了郑麦0943、郑麦0856和郑麦7698三个中强筋小麦品种的氮素利用效率特征以及茎叶中氮组分、氮代谢酶活性的差异。结果显示,施氮可显著促进小麦氮素的吸收和累积,不同小麦品种氮素利用效率特征存在明显差异。3个小麦品种中,郑麦0943氮素吸收量最大,氮素吸收效率和氮素利用效率均较高,氮素收获指数也显著高于其他两个品种,且籽粒中氮素来源以后期根系氮素的吸收和转移为主,前期地上部营养体的氮素转移能力也明显强于其他两个品种;不施氮条件下,郑麦0943开花期茎叶中具有较高的营养性氮含量和较低的结构性氮和功能性氮含量,且施氮后功能性氮含量增幅最大,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性也最高;不施氮条件下,郑麦7698氮素干物质生产效率和氮素收获指数均最低,郑麦0856氮素干物质生产效率最高,但氮素收获指数低于郑麦0943。综合而言,郑麦0943的氮肥生产效率最高,而郑麦0856的氮素农学利用效率最高,二者的氮素吸收效率和氮素表观回收率均高于郑麦7698。     

高等植物中转化酶生理生化特性的研究进展

在高等植物中,转化酶是决定植物体内碳水化合物库组织分配的关键基因家族,在作物经济产量形成与果实品质改良中发挥重要作用。笔者综述了高等植物转化酶的种类、结构特征、代谢途径、生化特性、生理功能的研究现状,着重讨论不同类型转化酶生理生化特性与生理功能的差别。同时,简要介绍了笔者实验室在橡胶树胶乳转化酶基因克隆、表达调控、分离纯化和酶学特性研究上的最新进展。     

盐碱胁迫下小麦幼苗对施氮水平的生长、生理响应

为了解盐碱土壤上施氮对小麦幼苗生长、生理的调节作用,选取山东省东营市的滨海盐碱土作为栽培介质,采用盆栽试验,以小麦品种济麦22和山农28号为对象,设置0、0.1、0.2和0.3 g·kg^-1土4个施氮水平,分析了在盐碱胁迫条件下施氮对小麦幼苗的生长、养分积累、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、可溶性蛋白(SP)含量的影响。结果表明,施用氮肥显著缓解了盐碱胁迫对小麦生长的抑制作用。随着施氮水平的提高,两个品种的植株高度、干重及氮、磷、钾积累量均呈上升趋势,其中中、高氮处理(0.2和0.3g·kg^-1土)下这五个指标较较不施氮处理增幅分别为12%～37%、43%～118%、94%～176%、12%～83%和51%～111%,与不施氮处理差异均显著。中、高氮处理均显著提高了济麦22叶片GS活性、SP含量,增幅分别为28%～33%和32%～63%;而施氮处理均显著提高山农28号的GS活性,但对SP含量均无显著影响。这说明施氮可促进盐碱胁迫下小麦幼苗生长和养分积累,有利于其生理代谢,进而缓解盐碱胁迫的不利影响。     

休闲期覆膜与施氮量对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响

为探寻旱地小麦休闲期覆盖下的适宜施氮量,在旱地小麦休闲期覆盖与不覆盖条件下,分别设置75、150和225kg·hm-2三个施氮量,分析了休闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响。结果表明,休闲期覆盖显著提高播种至孕穗期0~300cm土壤蓄水量,其中播种期土壤水分增加70~81mm,其蓄水保墒效果可延续至孕穗期,进而提高了小麦产量和水分利用效率。休闲期覆盖促进了小麦植株对氮素的吸收和积累,增加了植株花前氮素转运量、花后氮素积累量以及籽粒氮素积累量,提高了氮素收获指数和氮素生产效率。休闲期覆盖配施氮素150kg·hm-2时,蓄水、增产和水分高效利用、氮素积累与转运的效果最好。