冬小麦光合作用和叶绿素荧光特性的研究

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1、冬小麦光合作用和叶绿素荧光特性的研究杨淑巧1，许琦1,2，刘跃鹏1，王晓民1，柴永峰1，裴蕾1，郭文治1（1山西省农业科学院棉花研究所，山西运城044000；2农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，太原030031）摘要：随着小麦收获指数的提高，高光效育种将是小麦产量进一步提高的主要育种手段，通过分析210份小麦材料拔节期、抽穗期、灌浆后期3个生理阶段的光合生理特性和叶绿素荧光特性，探讨了小麦不同光合指数和叶绿素荧光指数相互之间的相关关系，以期为小麦高光效育种提供一些理论依据。研究结果表明，小麦拔节期、抽穗期、灌浆后期光合速率平均值

2、分别为13.49、16.22、7.83μmol/(m2·s)，变异范围分别为0.70~22.06、5.59~25.17、0.82~17.1μmol/(m2·s)；胞间CO2浓度平均值分别为222.1、200.5、232.9vpm，变异范围分别为153.0~330.3、147.0~275.7156.8~321.0vpm；蒸腾速率平均值分别为3.41、4.45、3.28mmol/(m2·s)，变异范围分别为0.67~6.55、1.97~7.33、1.03~6.22mmol/(m2·s)；气孔导度平均值分别为0.18、0.20、0.10mol/(m

3、2·s)，变异范围分别为0.02~0.44、0.05~0.52、0.02~0.27mol/(m2·s)；叶面温度平均值分别为27.5℃、32.2℃、34.7℃，变异范围分别为18.4~36.4℃，23.2~37.1℃，25.5~42.9℃。小麦拔节期和抽穗期的初始荧光平均值分别为91.9、40.5，变异范围分别为49.33~125.33、17.67~63.67，最大荧光平均值分别为522.6、224.3，变异范围分别为287.6~668.7、84.3~375.3；PSⅡ最大光化学量子产量平均值都为0.82，变异范围分别为0.78~0.88、0

4、.75~0.88。相关分析表明，不论是拔节期、抽穗期还是灌浆后期，光合速率都与气孔导度和蒸腾速率显著正相关。在小麦抽穗期光合速率与胞间CO2浓度相关不显著，但在拔节期和灌浆后期光合速率与胞间CO2浓度显著或极显著负相关，气孔导度与胞间CO2浓度和蒸腾速率在小麦3个生理时期都呈正相关，且大部分达到了极显著水平，胞间CO2浓度与蒸腾速率在拔节期和灌浆后期呈显著负相关；通过叶面温度与其他光合指标的相关分析，推断小麦的最佳光合温度为20℃左右；通过对小麦叶绿素荧光指标与小麦光合指标的相关性分析，发现小麦在抽穗期其光合性能更易受环境条件的影响，因此应该

5、在小麦抽穗期加强小麦光合生理指标稳定性的选择。.jyqkail：[email protected]。通讯：许琦，男，1971年出生，山西临猗人，助理研究员，博士，主要从事小麦分子生物学、棉花抗病育种研究。通信044000山西运城黄河大道118号山西省农业科学院棉花研究所，Tel：0359-2122006，E-mail：[email protected]。收稿日期：2014-06-13，修回日期：2014-08-03。0引言小麦是重要的粮食作物，小麦产量的提高是小麦育种者的首要目标。小麦的“绿色革命”主要是通过收获指数的提高

6、增加了产量，育种家经过几十年对小麦籽粒和矮杆性的选择，小麦的收获指数已从过去的的30%左右提高的目前的45%左右，有的甚至达到50%以上[1]。在作物叶面积指数和经济系数已难以继续增加的基础上若想进一步提高作物产量就必须提高生物量，作物光能利用率的提高是作物生物量增加的关键[2]。有研究认为，普通小麦花后较高的光合能力及较长的光合持续期是提高千粒重,进而提高产量的重要生理基础[3-4]；进一步研究认为，超高产小麦的净光合速率高于一般小麦品种，开花期至灌浆高峰期持续稳定的高净光合速率是超高产小麦高产的重要原因[5-6]。因为光合作用对小麦产量的

7、重要性，人们对小麦的光合作用进行了大量研究，但是大部分的研究仅局限于有限的几个品种或小麦的某一生理时期，对于小麦品种群体的光合特性研究以及光合指标的相关性研究则未见系统性的报道。叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有独特的作用，叶绿素荧光参数主要反应叶片光合能力的“内在性”特征[7]。笔者以黄淮冬麦区、北方冬麦区210份小麦材料，研究了小麦几个发育时期的光合特性以及光合特性之间的相关性，以期为小麦的高光效育种作一些理论探讨。1材料与方法1.1材料供试材料共210份，主要包括黄淮冬麦区、北方冬

8、麦区等小麦品种，其中部分为正在参加区域试验的参试品种，也包括少部分最新育成的品种和高代品系。1.2材料种植所有小麦材料均种植在山西省农业科学院棉花研究所小麦旱地育种