小麦品种源库流生理特性及其籽粒发育的显微和超微结构研究

【摘要】： 应用植物生理生化技术、生物电子显微技术、同位素示踪技术和多元统计分析等方法，全面研究了不同粒重、穗型和株高的11个小麦品种(系)在光合源、养分运输和籽粒库形成等方面的生理特性；系统观察了三个典型品种(系)籽粒腹部维管组织和籽粒库发育的显微和超微结构变化，深入探讨了它们的结构与功能的关系。主要试验结论如下： 盛花期单株旗叶同化速率(FLAR)与产量呈显著正相关；旗叶净光合速率与旗叶面积呈极显著的负相关。小粒、中大穗、中杆品种在旗叶净光合速率(Pn)方面有明显优势。大粒、中小穗、中高杆品种虽然Pn不占优势，但其FLAR较大，单株旗叶同化的养分较多。中粒、大穗、矮杆品种生育后期营养器官干物质输出率低，穗部贮藏的干物质大多来源于乳熟初期以后的光合产物；穗部对养分的需求和吸收大于其它品种。 通过主成分分析，可将影响粒重的农艺性状、生理指标综合为4个主成分。主成分大小和协调方式不同，导致粒重不同。在本麦区，要注意选育籽粒灌浆持续期长，灌浆速率和粒重快增期灌浆速率大的品种，以提高粒重。大粒饱满的品种(鄂恩1号)籽粒灌浆活跃生长期长，灌浆后期籽粒增重势头旺盛：籽粒体积大而不饱满品种(95A-10)籽粒灌浆活跃生长期短，光合产物供应不足，“流”不畅通。通过因子分析，可将影响产量的农艺性状和生理指标分解为2个独立公因子。公因子的大小和协调方式不同，直接导致品种的产量水平不同。大粒、中小穗、中高杆品种生育后期光合作用叶面积大，光合能力强，库容充足，容易获得高产；栽培上要协调后期碳氮代谢水平，协调“库～源”关系，确保稳产和高产。小粒、中大穗、中杆品种，开花后光能利用率低，氮素同化能力较弱，可通过增加穗数和后期同化面积来争取高产。中粒、大穗、矮杆的品种，要充分发挥后期氮同化能力强和库容大的优势，防止后期叶片早衰，提高产量。 小麦颖果腹部维管组织的显微和超微结构观察表明，筛管的横截面积和数目与品种籽粒的大小和灌浆速率之间缺少必然的联系。维管组织中的“中问细胞”为正在发育的筛管，它可补充出于成熟筛管失去运输功能，对灌浆造成的影响。筛管中有明显的“P—蛋白”。合点细胞液泡中沉积的有色物质对籽粒灌浆没有抑制作用。籽粒灌浆过程的结束与合点细胞内壁上的脂类物质和木栓质的形成有直接关系。生育后期95A-10的合点细胞内壁上的脂类物质和木栓质明显多于另外两个品种，从而导致养分的输送受阻。 胚乳细胞的显微和超微结构研究表明，不同品种的胚乳细胞数目表现为 大粒饱满的品种（鄂思1号）＞籽粒休科人而不饱满品种（95入10）＞小粒 饱满的品种（华麦8号）。不同粒位籽粒的胚乳细胞数目表现为强势粒多于弱 势粒。鄂恩1 号游离核周围淀粉质体出现早，胚乳细胞淀粉体充实度高。 95A游离核周围的淀粉质体出现和发育明显较迟；单个胚乳细胞大，但胚 乳细胞内积累的淀粉体少，胚乳细胞充实度低，这可能与养分输送不畅所导 致的养分供应不足有关。华麦8号淀粉质体出现的时间略迟，淀粉质体数目 多，体积相对较小；后期胚乳细胞淀粉体充实度高。首次用系统聚类分析将 成熟籽粒中的淀粉体划分为大型（I型＊中型（11型）和小型O 型）三类。 淀粉体的大小和充实程度与其所得到的养分多少有直接的关系，表现为离输 导组织近的部位则大型、中型淀粉体多，淀粉体排列紧密。大型和中型淀粉 体同时起源于淀粉质体；大型淀粉体发育早于中型淀粉体。小型淀粉体起源 于大型淀粉体的“出芽”增殖和其它未知途径。淀粉质体的增殖主要是通过 “缢缩”断裂方式：生长是通过包围和吞噬核周围的原生质来增加体积。