FACE条件下O_3浓度增高对小麦产量和籽粒充实的影响

【目的】探讨近地层大气O3浓度增高对小麦生产的影响。【方法】2007—2009年度应用FACE研究平台,以O3自然浓度(A-O3)为对照,设计O3浓度增高50%(E-O3)进行对比试验,采用烟农19、扬麦16、嘉兴002、扬麦15和扬辐麦2号等5个品种为对象,研究大气O3浓度增高50%对不同基因型小麦品种籽粒产量及其构成因素的影响。【结果】O3浓度增高显著降低小麦籽粒产量,降幅为10.10%—34.51%,平均为19.74%,品种、年度间存在显著或极显著差异。O3浓度增高条件下千粒重降低17.88%(10.16%—29.47%);每穗粒数下降3.47%(-1.53%—11.90%),但穗数平均较对照增加0.95%(-14.58%—23.74%),处理、品种和年度间存在显著或极显著差异。O3浓度增高50%使籽粒长、宽、厚和籽粒体积分别减小0—4.16%、7.95%—20.24%、2.66%—11.00%和8.5%—31.5%;皱缩指数增大0.23%—36.66%,籽粒灌浆速率降低,籽粒充实度变化为-21.40%—3.76%,最终导致粒重降低。【结论】FACE条件下O3浓度增高使籽粒灌浆物质来源不足,籽粒库容变小,充实度降低,粒重变小,最终导致小麦籽粒产量下降。

开放式臭氧浓度升高对2个冬小麦品种光合损伤的研究

在开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台上,观测了高浓度臭氧(正常大气臭氧浓度的基础上增加50%)对2个冬小麦(TritciumaestivumL.)品种(烟农19和扬麦16)在灌浆期内功能叶片光合损伤的情况.观测显示,整个灌浆期内2个小麦品种有关参数响应的趋势表现一致:净光合速率(Pn)逐渐下降,在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16降幅分别达到56.21%和21.82%.②荧光动力学参数Fv/Fm(最大光化学量子产量)、qp(光化学淬灭系数)、Φexc(PSⅡ有效光化学量子产量)、ΦPSⅡ(PSⅡ实际光化学量子产量)呈下降趋势,NPQ(非光化学淬灭系数)逐渐上升;在能量分配方面,吸收的光能在PSⅡ天线色素的耗散部分(%D)升高、用于PSⅡ光化学反应的部分(%P)降低,而不属于前两者的其它消耗部分(%X)变化不明显.在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16的ΦPSⅡ分别下降24.42%和9.97%.③光合色素参数Chla/Chlb(叶绿素a/叶绿素b)比值上升,而Chlt/Car(叶绿素/叶黄素)的比值下降.④叶绿体内依赖Mg2+、Ca2+的ATPase(ATP酶)活性和ATP含量均增加.上述参数随臭氧处理时间延长,变化幅度和品种间的差异趋于显著,当臭氧处理35d时,变幅最大,且烟农19变幅显著大于扬麦16.结果表明,在臭氧浓度升高环境下,作物通过增加热耗散、改变色素含量和结构、提高ATPase活性等进行防御和损伤修复.随着处理时间的增加,臭氧对冬小麦的光合损伤具有累积效应,且2个品种表现出较大的差异性.

开放式O_3浓度增高对小麦籽粒蛋白的影响

于2006—2009年应用FACE研究平台,设计O3浓度增高50%(E)和自然浓度(CK)两个处理,采用烟农19、扬麦16、扬麦15和扬辐麦2号4个品种,研究了O3浓度增高对不同类型小麦品种籽粒蛋白质组分及其动态的影响.结果表明:随着O3浓度增高,籽粒蛋白质含量上升,3个年度上升幅度分别为7.55%～16.37%(2006—2007年度)、4.93%～22.63%(2007—2008年度)和2.29%～17.65%(2008—2009年度),处理间、品种和年度间差异显著;但籽粒蛋白质产量显著或极显著下降,3个年度降幅分别为1.83%～11.64%(2006—2007年度),-0.41%～24.22%(2007—2008年度)和-1.90%～15.81%(2008—2009年度).籽粒蛋白质4种组分(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白)含量均表现为O3浓度增高处理高于自然浓度处理,品种间和年度间差异显著,且处理间醇溶蛋白和球蛋白含量差异显著,而清蛋白和谷蛋白含量差异不显著.