灌浆期干旱对不同倍性小麦光合和产量的影响

为揭示灌浆期水分亏缺对不同倍性小麦光合特性和产量的影响,选用二倍体野生一粒、栽培一粒小麦,四倍体野生二粒、栽培二粒小麦,六倍体小麦"长武134"和"陕253"等6个小麦品种作为供试材料,通过盆栽控水方式,对不同倍性小麦旗叶净光合速率、瞬时水分利用效率和产量进行了研究。结果表明,在正常供水、轻度干旱和严重干旱3种水分处理下,不同倍性小麦旗叶净光合速率、水分利用效率和产量差异极显著。在灌浆过程中,水分亏缺对不同倍性小麦净光合速率变化趋势的影响不明显。而最大净光合速率和水分利用效率随水分胁迫的加重而减小。六倍体小麦平均最大净光合速率为22.03μmol CO2.m-2.s-1),高于二倍体和四倍体小麦。六倍体小麦平均最大水分利用效率约为7.12μmol CO2/mmol H2O,分别是四倍体和二倍体的1.63倍和2.05倍,并且在灌浆开始时就达到最大。因此,小麦长期进化过程中,六倍体小麦花后较强的光合能力和较高的水分利用效率是提高小麦产量的重要生理基础。

不同倍性小麦材料对水分和密度条件的响应

以栽培一粒(2n)、栽培二粒(4n)和长武134(6n)为材料在大型活动防雨棚条件下研究不同倍性小麦材料在不同密度和水分条件下的产量适应性变化。结果发现,在两种水分条件下随着染色体倍性从2n→6n的增加,产量、千粒重、水分利用效率(WUE)和收获指数均呈增加趋势,在水分胁迫下各材料穗粒数和穗数则呈降低趋势,而在正常供水下穗粒数则呈增加趋势。在水分胁迫下栽培一粒、栽培二粒和长武134最高产量分别出现在中、低、高密度群体,而同一材料不同密度群体间变异系数分别为6.73%,1.98%,9.07%;不同倍性材料千粒重均随着密度增加而减小,而穗数则逐渐增加,二倍体的穗粒数以中密度最高,四倍体的穗粒数随着群体密度的增加而减小,六倍体则相反;三种材料WUE和收获指数分别以低、高、低密度最高。正常供水下随着染色体倍性从2n→6n的增加,三个倍性材料最高产量分别出现在高、低、低密度群体,而同一材料不同密度群体间变异系数分别为6.01%,17.12%,2.46%;千粒重表现为中密度>低密度>高密度,而穗粒数均以低密度群体最高,二倍体和四倍体以高密度群体最低,六倍体则以中密度群体最低,穗数则随着密度群体增加而增加;二倍体WUE以高密度群体最大,中密度最小,四倍体和六倍体随着群体密度的增加而逐渐减小,二倍体收获指数以低密度最高,中密度最低,四倍体和六倍体表现为低密度>中密度>高密度。上述研究结果为干旱半干旱地区小麦节水高产栽培和育种提供了理论依据。

不同倍性冬小麦种内竞争能力的比较研究

通过3个不同倍性冬小麦材料(两倍体栽培一粒、四倍体栽培两粒、六倍体现代品种长武134),在不同水分条件下进行密度实验,研究了不同材料的株高、生物量累积和分蘖动态的变化,以及产量对密度变化的反应。结果表明随着群体的增大,不同倍性材料个体间竞争明显加剧,相互抑制作用增强,种群内部个体大小等级差异增大;在不同群体下各倍性材料的个体生长存在差异,表现为四倍体栽培两粒竞争能力>两倍体栽培一粒>六倍体现代品种长武134,且长武134受种群大小影响最为显著,但长武134产量累积的投入比例最高,产量最高,低竞争能力的个体更适合生产上的需求,是群体高产的基础。研究结果为旱地小麦的高产栽培和育种提供了理论基础。

灌浆期水分亏缺条件下二、四、六倍体小麦收获指数和水分利用效率的演化

为揭示不同倍性小麦生长发育、产量性状及水分利用对灌浆期水分亏缺响应的差异,选用二倍体野生一粒小麦(Triticum boeoticum)、栽培一粒小麦(T.monococcum),四倍体野生二粒小麦(T.dicoccoides)、栽培二粒小麦(T.dicoccon),和两个普通六倍体小麦(T.aestivum)品种‘长武134’和‘陕253’6个小麦品种作为供试材料。采用盆栽控水的方法,测定和分析了不同灌浆期土壤水分条件下小麦株高、旗叶叶面积、穗长、根干重、地上生物量、根冠比、千粒重、粒数、产量、收获指数、蒸腾耗水量和水分利用效率等性状的变化。在小麦染色体倍体由二倍体向六倍体进化的过程中,小麦地上生物量、千粒重、穗粒数、产量、收获指数和水分利用效率都显著增加。随着土壤水分从正常→中度亏缺→重度亏缺的减少,收获指数先增大后减小,分别为41.26%、42.48%和38.19%;生物量水分利用效率逐渐增大,分别为2.39、2.43和2.53g·kg–1;产量水分利用效率分别为1.05、1.10和1.04g·kg–1。在灌浆期水分条件是影响收获指数和水分利用效率的关键因素之一。灌浆期的水分亏缺有利于六倍体小麦的收获指数和四倍体的生物量水分利用效率的提高。中度的水分亏缺有利于四倍体和六倍体产量水分利用效率的提高。