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干旱条件下不同基因型小麦冠层温度及其生物学特征

冯佰利  
【摘要】: 不同基因型小麦材料在同一气候、土壤和栽培条件下冠层温度存在差异,国内外已有不少报道。鉴于任一农业生态地区优良品种的推出总是以对当地生产上起主导作用的品种的超越为前提,张嵩午等人以当地农业生态条件下起主导作用的品种为对照,凡冠层温度(体温)和对照品种相当或持续偏低的品种称为冷型小麦;比对照品种持续偏高的品种称为暖型小麦。这种冠层温度的差异在小麦抽穗扬花以前就有反映,但以灌浆结实期最为清楚。大量研究表明,不同小麦的高、低温性质相当稳定,不因年份的更替、天气的变化而改变。在正常年份下,冷型小麦的叶片功能期、叶绿素含量、蛋白质氮含量、防御活性氧毒害的关键性保护酶的活性、蒸腾速率以及净光合速率等均较对照品种为优,更明显优于暖型小麦。但当环境生态条件尤其天气条件反常时,冷型小麦的内、外性状是否仍能表现出相对较优的特点,尤其是抗旱小麦是否也具有与冷型小麦相近或相似的特征,这显然对小麦抗旱栽培和育种均具有重要意义。 试验于1999—2003年在西北农林科技大学农作一站试验地进行,从冠层温度角度选择典型的冷型和暖型小麦,从生产上的抗旱表现选择了典型的抗旱和不抗旱小麦,为保证充分的干旱条件,在大田开展试验的同时,人工搭建干旱棚,在小麦拔节期以后断绝外界水分供应。通过对不同基因型小麦灌浆结实期群体冠层温度、叶片衰老动态、叶片生理代谢参数——净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量、可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性以及内源激素ABA、根系伤流量、籽粒干物质积累动态等指标的测定,研究干旱条件下不同基因型小麦的冷温特征及其生物学特性,并对所揭示的规律在旱地小麦生产中的应用进行了探讨。试验结果表明: 1.在干旱条件下,冷型小麦群体冠层温度持续偏低,暖型小麦群体冠层温度持续偏高,不同温度型小麦群体温度的变化相当稳定,不因试验年份的改变而变化。抗旱小麦具有与冷型小麦相似的温度特征,而不抗旱小麦冠层温度与暖型小麦十分相近。 2.在干旱条件下,不同基因型小麦冠层叶片衰老进程存在较大差异,冷型小麦 干早条件下不同基因型小麦冠层温度及其生物学特征 与抗早小麦在籽粒灌浆期间绿叶数多,各叶位功能期长,冠层绿叶面积持续时间长, 叶绿素分解缓慢,这些特点连续三年都得到体现。而暖型小麦与不抗早小麦则表现 相反。灌浆结实期间叶片功能期的长短、衰老进程以及叶片枯亡距成熟的时间和小 麦代谢功能有着本质上的联系,因而,叶片的表观形状对小麦的活力具有一定的指 示意义。 3.在干早条件下,冷型小麦、抗早小麦SOD、CAT、POD等保护酶活性随着时间 推移,下降幅度小,酶活性高,有助于清除活性氧,减轻膜伤害,从而延缓叶片衰 老。丙二醛(MDA)是细胞膜脂质过氧化的产物,MDA含量的高低反映了膜脂过氧化 作用的强弱程度。试验结果表明,干早条件下,冷型小麦、抗早小麦具有湘A积累 速度慢、相对较低的特点,表明了这些小麦在籽粒开花灌浆期间叶片膜脂过氧化程 度低,细胞膜系统结构和功能受伤害程度轻,生理代谢旺盛,对干早有较强的适应 性。而不抗旱小麦与暖型小麦在上述酶的活性方面较弱,MDA积累速度较快。 4.在籽粒灌浆期间,所有品种各叶位叶片的净光合速率随着成熟期临近均呈下 降趋势,同一时期不同叶位叶片的净光合速率表现为旗叶倒2叶倒3叶。但是, 不同类型小麦的净光合速率差异较大,即冷型小麦高于暖型小麦,抗早小麦高于不 抗旱小麦。不同类型小麦叶片的蒸腾速率的差异也较大,即冷型小麦大于暖型小麦, 抗旱小麦大于不抗早小麦;且随着时间的推移,冷型和抗旱小麦蒸腾速率的减弱明 显较暖型和不抗早小麦为慢。 5.试验结果表明,随着植株衰老,小麦旗叶ABA含量呈指数增长曲线。不同基 因型品种间存在较大差异,与暖型小麦相比,冷型小麦旗叶ABA积累缓J漫、含量低。 6.强健的根系是作物高产调控的重点和难点。伤流强度是表示根系活力既简便 又较准确的方法。试验结果表明,小麦开花后,根系活力呈逐渐下降趋势,不同基 因型品种存在较大差异,冷型与抗旱小麦伤流量高,下降缓慢,表明其根系活力强, 衰老缓慢;而暖型与不抗早小麦伤流量较小且下降较为迅速。 7.在籽粒灌浆期间,不同基因型小麦茎叶干物质积累动态存在一定差异。冷型 与抗旱小麦源库协调,源的输出值大,对籽粒贡献较大;暖型与不抗旱小麦源库不 够协调,源输出值少,对籽粒贡献较小。不同基因型小麦籽粒灌浆进程可以用Richard 方程拟合,不同基因型小麦籽粒灌浆进程差别明显,尤其冷型小麦、抗旱小麦和暖 型、不抗早小麦相比,达到最大灌浆速率的时间早,灌浆速率高值持续时间长,导 致籽粒充实的差异。


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