不同磷效率小麦品种的光合特性及其生理机制

以典型的不同磷效率小麦品种为材料,对磷低效（L）、吸收高效（Ha）和利用高效（Hu）品种的光合特性及其生理机制进行了研究。随着叶片生长进程,供试品种旗叶CO₂传导参数气孔导度（G_s）、叶肉导度（G_m）和碳酸酐酶（CA）活性,春4叶和旗叶叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（SP）、叶绿体无机磷（P_i）浓度和Mg²⁺-ATPase活性以及光合速率（P_n）均不断降低。光合暗反应关键酶RuBPCase活性则以叶片全展后15 d较高,叶片全展时次之,全展后30 d最低。在缺磷条件下,春4叶和旗叶各测定时期上述参数均以L较低,Ha和Hu较高。表明磷高效小麦品种（Ha和Hu）叶片光合碳同化作用的相对提高,是其光合器官捕光能力较强、光合作用的气孔限制和非气孔限制程度较低和暗反应速率较高综合作用的结果。叶片全展后15 d的RuBPCase活性及单位RuBPCase蛋白的比活性较叶片全展时有所增加,暗示着在叶片老化过程中或在磷营养逆境胁迫条件下,植物体内部分代谢酶类,如RuBPCase,存在着一定的自我调节和保护机制以维持自身功能。     

小麦高效吸收和利用磷素的生理机制

以典型的不同小麦磷效率品种为材料,对磷高效小麦品种高效吸收和高效利用磷素的生理机制进行了研究。结果表明,在缺磷条件下,与低效型品种（L）相比,吸收高效型品种（Ha）和利用高效型品种（Hu）较高的籽粒产量,分别与各自较强的磷吸收能力和磷利用效率密切相关。在缺磷条件下,单株次生根数以Ha最多,次生根系粗度（根系半径）和单位土体根系干重均以Ha最大,Hu次之,L最小。在拔节期、抽穗期和灌浆中期的根系TTC还原力、可溶蛋白含量和根系分泌的酸性磷酸化酶（APase）活性均以Ha最高,Hu次之,L最低。随着生长进程,叶片的APase活性不断增加,在缺磷条件下,各测定时期均以Hu最高。可见Ha在磷胁迫下对磷素吸收量的增加,是根系形态和根体构型改变、土壤中难溶性磷活化效率增加的结果;Hu磷利用效率的提高,一定程度上是其叶片较高APase活性相对改善植株磷的代谢周转和再利用能力所致。     

富集小麦磷胁迫响应基因的cDNA差减文库构建和部分ESTs的功能鉴定

植物在形态学和生化代谢水平上对低磷胁迫逆境的响应,是特异表达基因在时空上精细协同作用的结果.以前期工作中鉴定的磷高效小麦品种石新828为材料.构建了富集不同低磷处理时间点特异表达基因的根系cDNA差减抑制杂交文库.获得的克隆总数为2 682个.对随机选取的文库克隆研究发现,克隆中插入的片段长度为250～750 bp.测序结果和功能比对发现,具有功能比对结果的克隆比例为70%,其中部分分别与小麦、大麦、水稻、玉米和拟南芥等植物种属高度同源,参与转录调控、蛋白质合成和代谢等多个生物学过程.该富集低磷胁迫响应基因文库为进一步鉴定小麦响应磷胁迫逆境的基因调控网络和克隆重要的磷高效相关基因奠定了坚实的基础.     

节水灌溉条件下不同施磷量对冬小麦磷素吸收利用的影响

为提高节水灌溉条件下小麦磷素利用效率,以济麦22和石优20为材料,设置60、120和180 kg P₂O₅·hm^-2三个磷素供应水平（分别用P₆₀、P₁₂₀和P₁₈₀代表）研究了节水栽培下磷素（P）用量对小麦P吸收和利用特性的影响。结果表明,供试小麦品种在各生育时期植株干重均随施P水平增高而提高;低P（P₆₀）水平下石优20植株干重较大,在高P（P₁₈₀）水平下济麦22则植株干重较大。两小麦品种各生育时期植株P含量均以高P处理下较高,且石优20高于济麦22。随施P水平的增高,小麦植株P累积量增多, P累积速率增大,以开花至成熟期P累积速率较高,且施P水平对P累积速率有正向调控作用。成熟期,植株各器官的干重、P累积量和P分配比例均以籽粒最高,茎秆和叶鞘及叶片次之,颖壳和穗轴最低;各器官P含量以籽粒最高,茎秆、叶鞘、颖壳和穗轴次之,叶片最低,表明生育后期植株体内P素主要向籽粒转运、积累。低P和中P（P₁₂₀）处理下,石优20产量显著高于济麦22;高P处理下,石优20的产量较济麦22低。随供P水平的提高,植株花前的P转运量和P转运效率增大,但P贡献率、P利用效率和P肥偏生产力下降。不同品种相比,石优20植株的花前P转运量和营养器官P贡献率与济麦22相近,但石优20的P收获指数、花前P转运效率、P利用效率和P肥偏生产力较济麦22低。研究表明,节水条件下,小麦养分高效品种石优20在低P水平下具有较高P吸收能力和籽粒产量,适当施P可增强济麦22植株生育后期P的吸收、利用能力和高产潜力。     

适应新农村建设技术型基层管理人才培养模式研究

根据新农村建设对技术型管理人才的需要,构建了既符合农业院校实际,又体现河北省区域农业特色的技术型基层管理人才培养模式,包括课程体系建设、实践教学体系改革、教学理念与方法改革、开放实验室建设等方面,并提出了这种培养模式的保障措施.     

B染色体组短臂对丰、缺氮下小麦幼苗干物质积累和氮效率的影响

以中国春(CS)及其B染色体组双端体(1BL~7BL)为材料,研究了丰、缺氮条件下小麦B染色体组短臂对小麦植株干重和氮效率的影响。结果表明:与CS相比,3BL和7BL端体,3BL、4BL和5BL端体分别在丰、缺氮条件下表现出幼苗长势变差、单株干重降低等特征,这些特征可能与端体相应短臂的缺失有关;同时,丰氮下4BL、5BL和7BL及缺氮下2BL和7BL的含氮量分别较CS显著降低,丰氮下3BL、4BL和7BL及缺氮下2BL的单株氮累积量较CS显著降低,丰、缺氮下供试双端体的氮效率与CS相比无显著差异。表明丰氮下,小麦幼苗氮累积量、株高、单株叶面积、单株地上部干重和单株根干重与单株干重呈显著正相关,缺氮下,单株氮累积量、单株叶面积、单株地上部干重和单株根干重与单株干重呈显著正相关;丰、缺氮下的含氮量与氮效率均呈显著负相关。     

染色体代换对低磷胁迫下小麦苗期磷素吸收能力的影响

以一整套"中国春"背景的单染色体代换系和受体"中国春"、供体"Synthetic 6x"为材料,研究了水培条件下磷胁迫对小麦苗期磷素吸收和利用能力的变化.结果表明,低磷条件下,"Synthetic 6x"比中国春在磷胁迫下有较高的磷吸收能力,较之供体"Synthetic 6x"和受体"中国春",各代换系的单株磷累积能力...     

限水灌溉下春季追氮方式对小麦旗叶光合和衰老特性的影响

限水条件下,等量氮不同施用方式对小麦旗叶光合和衰老特性的调控效应不同;不同抗旱性品种对施氮方式的响应也有所差异。与拔节初期1次施氮处理（SF）相比,拔节初期、挑旗期2次施氮处理（DF）增加了供试品种旗叶中后期的叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（SP）、RuBPCase活性、气孔导度（Gs）和光合速率（Pn）,延长了叶绿素含量缓降期（RSP）、光合速率高值持续期（PAD）,提高了叶源量（LSC）;使旗叶生长中后期的超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）活性增加,细胞的活性氧（O2-）含量和丙二醛（MDA）含量降低。与抗旱品种石麦12相比,DF处理对抗旱性中等的品种石新733的旗叶光合生理参数、光合功能高值持续期具有更大调控效应。DF处理使供试品种的千粒重、产量和水分利用效率增加,其中石麦12后两指标增幅达显著水平。表明在春季适宜施氮量范围内,在肥力中等偏下地力条件下,生育中后期（挑旗期）追施适量氮素,具有提高叶片的细胞保护酶活性、维持细胞的较强活性氧清除能力,改善限水条件下小麦旗叶光合碳同化能力、延缓旗叶衰老、促进子粒灌浆和提高水分利用效率的作用。     

节水条件下供氮水平对冬小麦氮素吸收利用特性的影响

为给小麦水氮高效栽培提供依据,以高水肥品种保麦10和抗旱品种石麦22为材料,研究了春季节水条件下高氮（施N 225 kg·hm^-2）、低氮（施N 112.5 kg·hm^-2）处理的小麦植株氮素吸收利用特性。结果表明,与低氮处理相比,高氮处理下小麦各生育时期的植株氮累积量增多,累积强度增大。小麦成熟期籽粒、茎秆、叶片和颖壳的氮累积量、花前氮转运量和籽粒产量随着施氮水平的提高而增加。高氮处理下,品种间各生育时期、阶段氮累积数量、吸收强度、氮利用特征参数和产量无明显差异;低氮处理下,与保麦10相比,石麦22各生育时期、阶段的氮累积量、氮素累积强度、氮收获指数、花前氮转运量、花前氮转运率和氮肥偏生产力均不同程度增高,且差异多达显著水平。这说明小麦对低氮供应的响应特征在品种间存在较大差异。其中,抗旱小麦品种石麦22节水低氮栽培下具有较强的氮素吸收和转运能力,这可能是该类别小麦品种抗旱高产的重要生理基础。     

春季施氮方式对小麦子粒灌浆的调控及其生理机制

以河北平原区主栽品种石新733和石麦12为材料,研究了春季节水灌溉条件下,等氮量下春季不同追施方式对小麦子粒灌浆特性的影响及其生理机制。结果表明,在适宜追氮量条件下,与拔节初期一次施氮处理（SF）相比,拔节初期和挑旗期两次施氮（DF）使灌浆期间强、弱势子粒的玉米素（Z）+玉米素核苷（ZR）含量、体积、鲜重和干重增加,但以弱势花子粒的增加幅度较大。DF提高了灌浆期间植株上位叶的可溶蛋白含量、可溶性糖含量和叶绿素含量,增加了灌浆期间的单茎绿叶面积和叶／粒比值;使成熟期供试品种的千粒重、单株穗粒重和抗旱性强的品种石麦12 产量均显著增加,表明春季分次施氮具有改善小麦子粒灌浆和增产的作用。研究还表明,分次施氮增大子粒库容和改善子粒灌浆特性与氮素后移增加子粒的Z+ZR含量有关。植株光合和群体质量的改善是分次施氮下供试品种强弱势子粒,尤其是弱势子粒粒重增加的重要生理基础;施氮方式对不同抗旱性小麦品种光合特性和子粒灌浆的调控效应有所不同。