钾水平对富士苹果果实膨大期13C同化物向果实转运的影响

以6年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶为试材,采用13C同位素标记技术,在果实膨大期用不同浓度钾素水溶液(K2O浓度分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,分别用CK、K1、K2、K3、K4表示)涂抹果实周围20 cm范围内叶片,研究其对叶片叶绿素荧光参数、光合性能、糖转运蛋白基因表达、13C同化能力及13C同化物向果实转运的影响。结果表明:与其他处理相比,K3处理显著提高了叶片Rubisco酶活性、净光合速率、PSII原初光能转化效率、PSII实际光化学效率、光化学淬灭系数、山梨醇和蔗糖含量、6-磷酸山梨醇脱氢酶(S6PDH)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性及13C同化能力;提高了果柄组织山梨醇转运蛋白基因MdSOT1、MdSOT2和蔗糖转运蛋白基因MdSUT4的表达,促进了糖在果实中的卸载。13C自留量(自身叶片+自身新梢)以CK最高,为82.6%,K3处理最低,为60.5%。果实13C吸收量随钾素浓度增加呈先升后降趋势,以K3处理最高(1.31 mg·g^-1),CK最低(0.57 mg·g^-1)。表明叶施钾素水溶液不同程度提高了叶片PSII光化学效率和碳同化关键酶活性,进一步提高了叶片同化物的合成能力和向外输送能力,促进了糖向果实的定向转运。同化物向果实转运数量以1.5%K2O涂抹叶片处理(K3)最多。

不同穗型小麦光能利用和旗叶13C同化物分配特性及对补灌水平的响应

为明确不同穗型小麦冠层光能利用和^13C同化物分配特性的差异及对补灌水平的响应,以中穗型品种‘青农2号’和‘济麦22’、大穗型品种‘山农23’和‘山农30’为材料,设置3个水分处理:小麦全生育期不灌水(W0)、节水灌溉(W1,拔节期和开花期0~40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%)和充分灌溉(W2,拔节期和开花期0~40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至85%和90%),研究了不同处理对两种穗型小麦冠层光能利用和旗叶^13C同化物分配特性的影响.结果表明:W1处理两种穗型小麦品种开花后2、11、20和31 d的叶面积指数、冠层PAR截获率和利用率均显著高于W0处理,再增加灌水至W2处理,上述各指标无显著变化.^13C示踪表明,济麦22和山农23的W1旗叶^13C同化物在籽粒中的分配量比W0分别高159.34和171.1 g·hm-2,分配比例分别高6.5%和6.5%,与W2无显著差异;两种穗型品种W1的籽粒产量亦显著高于W0,与W2无显著差异.不同穗型品种比较,节水灌溉条件下中穗型品种在开花后2和11 d、大穗型品种在开花后20和31 d具有较高的冠层光合有效辐射(PAR)截获和利用能力;中穗型品种济麦22旗叶^13C同化物在籽粒的分配量和分配比例比大穗型品种山农23分别低6.8%和2.7%.

叶果比和摘叶方式对苹果13C同化物向果实转运及果实品质的影响

试验以6年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用13C同位素标记技术,研究在果实膨大后期两种摘叶方式下不同叶果比对叶片糖代谢和13C同化物向果实转运的影响。结果表明:摘叶后10 d,不同处理均提高了叶片叶绿素含量、净光合速率、Rubisco酶活性和叶片糖代谢水平,均以T3处理(叶果比30:1且均匀摘叶)下最高。摘叶后20 d,过度摘叶(T1T3处理)降低了叶片光合作用和糖代谢水平,加速了叶片衰老;适度摘叶(T4T6处理)下各项指标均高于摘叶后10 d,均以T4处理(叶果比30:1且只摘除其他叶片)下最高。T4处理下的13C自留量和13C输出量分别达最低和最高水平,分别为60.4%和39.6%。果实13C输入量随叶果比增加呈先增高后降低趋势,以T4处理最高。适度摘叶提高了果实品质。上述发现表明适度摘叶可提高源叶光合作用和糖代谢水平,防止叶片早衰,促进同化物向果实转运,提高果实品质。

长期定位耕作模式对小麦^(13)C同化物分配和籽粒产量形成的影响

明确长期定位耕作模式对小麦籽粒产量的影响及其生理原因,可为小麦的高产高效生产提供理论依据与技术支撑。以济麦22为试验材料,研究了连续14年旋耕(R)、少免耕(S)和隔两年深松+少免耕(SS)3种耕作模式对小麦植株冠层光截获、同化物转运分配和籽粒产量形成的影响。结果表明:小麦叶面积指数在开花后14~28 d表现为SS处理显著高于其他处理;开花后21 d, SS处理小麦冠层的上层和中层光合有效辐射截获率和截获量均显著高于R和S处理;开花后同化物对籽粒的贡献率和^(13)C同化物在籽粒中的分配比例表现为SS处理均显著高于其他处理,且最大灌浆速率和平均灌浆速率均显著高于其他处理;SS处理的千粒重较R和S处理分别提高了8.7%和9.6%,籽粒产量较R和S处理分别提高了14.2%和19.4%。SS处理显著改善了小麦冠层的光能利用,促进了干物质的积累和转运,提高了籽粒灌浆速率,增加了粒重,获得了最高的籽粒产量,是本试验条件下的最优耕作模式。

氮磷钾施用量对小麦旗叶^(13)C同化物分配、籽粒淀粉积累和肥料利用的影响

探明节水补灌下华北平原小麦生产中氮磷钾肥的适宜施用量及其生理机制,可为小麦高产高效生产中制定合理的施肥方案提供理论依据。本研究设置4个氮(N)磷(P_(2)O_(5))钾(K_(2)O)施用量,分别为:0、0、0 kg・hm^(-2)(F_(0)),180、75、60kg·hm^(-2)(F_(1)),225、120、105 kg·hm^(-2)(F_(2)),270、165、150kg·hm^(-2)(F_(3)),各处理均于小麦拔节期和开花期将0~40cm土层土壤相对含水量补灌至70%,研究小麦旗叶光合能力、^(13)C同化物分配、籽粒淀粉积累和肥料利用的差异。结果表明:F_(1)处理的小麦旗叶叶绿素相对含量、光合和叶绿素荧光参数、^(13)C同化物在各器官的分配量以及籽粒淀粉合成相关酶活性、淀粉积累量均显著高于F_(0),是其籽粒产量比F_(0)提高20.9%的重要生理基础。F_(2)和F_(3)处理上述指标及产量与F_(1)处理相比无显著增加,但肥料(氮/磷/钾)偏生产力和农学效率分别降低了17.5%~58.4%和12.7%~50.7%。综上,本试验在节水补灌条件下,F能够促进小麦旗叶光合同化物生产和籽粒淀粉积累,获得了较高的籽粒产量和肥料利用率。

强弱分蘖特性甘蔗品种的分蘖期光合产物分配差异

蔗茎是甘蔗(Saccharum officinarum)收获的主要对象,由主苗和分蘖苗发育而来。分析不同分蘖特性甘蔗品种的光合产物同化和分配规律,有助于甘蔗高产栽培和合理群体结构的构建。本试验以分蘖力强的甘蔗品种桂糖49号(GT49)和分蘖力弱的甘蔗品种桂糖03-2112(GT03)为研究对象,在分蘖初期(T1)、分蘖盛期(T2)和分蘖末期(T3)利用^(13)C同位素标记甘蔗主苗功能叶,随后测定不同分蘖时期主苗与分蘖苗的δ^(13)C值、^(13)C分配比例和^(13)C浓度,并调查相关农艺性状和生理指标,分析甘蔗分蘖特性与光合同化能力和同化物分配动态的关系。结果表明,GT49的分蘖力明显强于GT03,表现为分蘖率和分蘖发生率均显著高于GT03,地下芽数显著低于GT03。同位素标记结果表明,^(13)C呈现出不同的分配规律:GT03的^(13)C自留量显著高于GT49,二者T1、T2、T3时期分配至分蘖苗的^(13)C分配比例分别为1.79%、9.98%、13.43%和14.26%、32.79%、19.39%,且差异达显著水平;但二者的^(13)C分配量无显著差异。相关性分析结果显示,在分蘖进程中,分蘖率和分蘖发生率与分蘖苗的分配比例呈显著或极显著正相关,且相关性系数在T2时最大。综上,GT49分蘖力强于GT03的原因与分蘖期功能叶的光合产物分配量和比例紧密相关,分蘖强的甘蔗品种具有更强的同化物分配能力以供其分蘖的生长发育。本研究结果为丰富甘蔗分蘖发生的生理生化机理提供了理论基础。

测墒补灌条件下施氮量对小麦开花后^(13)C同化物积累量和水氮利用效率的影响

为探究黄淮冬麦区测墒补灌节水条件下协同提高小麦产量和水氮利用效率的氮肥管理措施,以小麦品种‘烟农1212’为材料,在拔节期和开花期将各处理0~40 cm土层土壤相对含水量均补灌至70%条件下,设置3个施氮水平,即150(N_(1))、210(N_(2))和270 kg·hm^(-2)(黄淮冬麦区常规施氮量,N_(3)),研究施氮量对小麦开花后旗叶光合特性、^(13)C同化物积累与转运及水氮利用效率的影响。结果表明:N_(2)和N_(3)处理开花后14~35 d旗叶光合能力显著高于N_(1)处理,N_(2)与N_(3)处理间差异不显著。^(13)C同位素示踪结果显示,N_(2)处理开花后营养器官^(13)C同化物转运量比N_(1)和N_(3)处理分别高12.1%和7.1%,成熟期^(13)C同化物在籽粒中的分配量比N_(1)和N_(3)处理分别高10.1%和5.3%。施氮量亦调节了小麦不同生育阶段的耗水量、耗水模系数和总耗水量,小麦全生育期耗水量表现为N_(2)与N_(3)处理无显著差异,但均显著高于N_(1)处理,N_(2)处理拔节至成熟期阶段耗水量和耗水模系数均较高。N_(2)处理水分利用效率比N_(3)和N_(1)处理分别高7.5%和4.8%,籽粒产量比N_(3)和N_(1)处理分别高4.7%和10.9%,氮肥偏生产力比N_(3)处理高34.6%。综合考虑小麦籽粒产量和水氮利用效率,施氮量为210 kg·hm^(-2)处理为研究区测墒补灌节水条件下的最佳施氮量。

苹果树不同部位新梢叶片^(13)C同化物的去向

以5年生‘天红2号’苹果/SH40/八棱海棠为试材,对其上部、中部和下部新梢叶片进行13C标记处理,研究其产生的13C同化物的运输分配去向。结果表明:新梢的13C自留量(自身叶片+自身新梢)以上部新梢中最高,为91.00%,中部新梢中次之,为79.34%,下部新梢中最小,为67.39%;新梢向其它器官提供13C同化物能力大小的顺序为:下部新梢>中部新梢>上部新梢;其中向根系的13C分配率差异最为显著,由大到小依次为下部新梢>中部新梢>上部新梢;上部和中部新梢输出的13C同化物均有超过50%分配到地上部,分别为87.42%和59.79%,而仅有12.58%和40.21%分配到地下部,表现为以向地上部运输为主,而下部新梢分配到根系的13C同化物达到了75.53%,以向根系运输为主。

不同密度混播对玉米植株^(13)C同化物分配和产量的影响

为了探讨不同密度混播对玉米植株^(13)C同化物分配和产量的影响,选用‘郑单958’(ZD)和‘登海605’(DH)为试验材料,在不同密度下(LD,67500株·hm^(-2); HD,97500株·hm^(-2))设置单播(SZD、SDH)与混播(M、1∶1、2∶2)处理,研究玉米品种不同密度混播对植株光合特性、^(13)C同化物分配、干物质积累量和产量的影响.结果表明:随密度增加,籽粒产量、^(13)C同化物在籽粒中的分配、干物质积累量和叶面积指数均提高;而叶绿素含量和净光合速率则降低.在67500株·hm^(-2)下,混播较单播处理无显著优势,但在97500株·hm^(-2)下,两品种混播提高了叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率,干物质积累量增加.混播促进茎等营养器官的干物质向籽粒的转运,提高了1 3C同化物在籽粒中的分配比例.混播处理较单播产量增加,主要因为千粒重显著增加.在高密度种植条件下,混播有助于扩大光合面积,维持较高的净光合速率,提高群体干物质积累量,改善干物质的分配状况,增加同化物向籽粒的分配,最终提高夏玉米产量.可见,混播栽培可显著增加黄淮海区密植夏玉米产量.

硫酸锌对苹果叶片光合产物的合成及其向果实运输的影响

为明确叶面施硫酸锌对苹果叶片光合产物合成及其向果实转移分配的影响机理,进而为生产上在苹果果实发育关键时期通过叶面补锌的措施提高果实品质提供理论依据,以8年生寒富/GM256/山定子为试材,设置0(CK)、0.1%(ZS1)、0.2%(ZS2)、0.3%(ZS3)和0.4%(ZS4)5种不同浓度硫酸锌处理,采用^(13)C同位素标记技术,结合相关生理生化指标测定,研究叶面不同浓度硫酸锌对果实膨大期苹果叶片^(13)C光合产物的合成及其向果实运输的影响。结果表明:随着叶面施锌浓度的增加,叶片Rubisco酶活性、净光合速率、PSII最大光化学效率、PSII实际光化学效率、光化学淬灭系数、PSII电子传递速率、山梨醇和蔗糖含量、6-磷酸山梨醇脱氢酶和蔗糖磷酸合酶活性及果实山梨醇脱氢酶和酸性转化酶活性均呈现先升高后降低的趋势,且均以ZS3处理最高(其值分别为8.56μmol·min^(-1)·g^(-1)、15.84μmol·m-2·s-1、0.838,0.751,0.843,92.1,35.41mg·g^(-1)FW、5.25mg·g^(-1)FW、412.99μg·min^(-1)·g^(-1)、420.87μg·min^(-1)·g^(-1)、7.19μmol·h-1·g^(-1)FW和9.25μmol·h-1·g^(-1)FW),CK处理最低。^(13)C示踪结果表明,各处理果实^(13)C含量随时间增加逐渐增高,而果实^(13)C转运速率则随时间的增加逐渐降低。与其他处理相比,ZS3(0.3%ZnSO_(4)·H_(2)O)处理显著提高了叶片^(13)C光合产物向果实运输速率,同时该处理下果实^(13)C含量最高。综上表明,叶片涂抹适宜浓度硫酸锌(0.3%ZnSO_(4)·H_(2)O溶液)处理优化了叶片光合性能,提高了苹果叶片光合同化物的合成能力,提高了源叶的生产力;同时提高了果实糖代谢相关酶活性,提高了果实库强,增强了果实对光合同化物的竞争力,促进了叶片光合产物向果实的输送。