冷型小麦对干旱和阴雨的双重适应性

通过 10余年的研究 ,发现冠层温度持续偏低的冷型小麦具有广幅生态适应性 ,即在正常天气条件下 ,它的活力较好、代谢功能较强、具有较好的抗早衰能力 ,优于其它类型小麦 ;而在气象要素反差很大的干旱和连阴雨天气下 ,冷型小麦和暖型小麦、中间型小麦相比 ,不但冠层温度依然持续偏低 ,且在叶片功能期、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、过氧化氢酶活性、净光合速率和籽粒饱满指数等一系列重要内、外性状上仍能继续保持优势。这种对干旱和阴雨条件的双重适应性是冷型小麦一种宝贵的生物学品质 ,它有可能为小麦在多种气象生态条件下的高产、稳产打下较为坚实的生态生理基础 ,并能为优良品种的选育提出一个把冷温特征作为重要内容的较为新鲜的育种目标。     

冠层温度多态性小麦的性状特征

冷型小麦的冠层温度 (体温 )和对照品种相比具有持续偏低 (或相当 )的特征 ,暖型小麦的冠层温度则具有持续偏高的特征。一般小麦材料和生产上使用的大多数品种与上述特征有异 ,其冠层温度突出地表现为多态性 ,即有的年份温度高低不一 ,有明显波动 ;有的年份温度持续偏低 ,似冷型小麦 ;有的年份温度持续偏高 ,似暖型小麦。与此类小麦的温度多态性相伴随 ,其它一些重要性状也有较明显的多态性表现 ,即在环境优良、环境指数较高时 ,它们的叶片功能期、蒸腾速率、净光合速率和籽粒饱满指数等重要性状趋向于代谢功能较好的冷型小麦 ;在环境恶劣、环境指数较低时 ,它们的上述性状则趋向于代谢功能较差的暖型小麦。这类小麦性状随环境条件的明显摆动构成了长期以来小麦产量不稳的生态生理基础。欲使小麦产量稳步上升 ,转换小麦温度型 ,逐步实现品种冷性化是条有希望的途径。     

冠层温度多态性小麦的性状特性

冷型小麦的冠层温度（体温）和对照品种相比具有持续偏低（或相当）的特征,暖型小麦的冠层温度则具有持续偏高的特征。一般小麦材料和生产上使用的大多数品种与上述特征有异,其冠层温度突出地表现为多态性,即有的年份温度高低不一,有明显波动;有的年份温度持续偏低,似冷型小麦;有的年份温度持续偏高,似暖型小麦。与此类小麦的温度多态性相伴随,其它一些重要性状也有较明显的多态性表现,即在环境优良、环境指数较高时,它们的叶片功能期、蒸腾速率、净光合速率和籽粒饱满指数等重要性状趋向于代谢功能较好的冷型小麦;在环境恶劣、环境指数较低时,它们的上述性状则趋向于代谢功能较差的暖型小麦。这类小麦性状随环境条件的明显摆动构成了长期以来小麦产量不稳的生态生理基础。欲使小麦产量稳步上升,转换小麦温度型,逐步实现品种冷性化是条有希望的途径。     

小麦冷源及其在干旱条件下的适应性

冷型小麦具有代谢功能较好、活力较旺盛、抗早衰能力较强的特征,因而,培育出越来越多的冷型小麦并将其推向生产对于小麦的高产、稳产具有十分重要的意义。在这样的形势下,小麦冷源的发现明显促进了这一进程。小麦冷源是一种能够传递冷温特征的新遗传源,各种温度型的小麦与之杂交后,其后代降温的频率较高,且在这些降温的材料中能够涌现出较多的冷型小麦,从而有力促进了冷型小麦的选育。为了抵御干旱对小麦生产的严重威胁,进一步对冷源和非冷源材料进行了干旱适应性试验。通过对比发现,两者在一些重要内、外性状上,如叶片功能期、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、净光合速率和籽粒饱满指数等方面,小麦冷源较非冷源明显为优,表现出干旱胁迫下亦具有代谢好、活力强的特点,无疑,这就进一步拓宽了小麦冷源的应用范围,提高了它的研究和生产实践价值,可望借助这个新的遗传源,加速适应于干旱条件的优良品种的培育,其前景将会十分广阔。     

不同气象条件下小麦冷源的品质变异

小麦冷源是一种冷温供体材料,有较强的降温作用,当受体小麦接受冷温供体的配子后,其后代冠温呈普遍下降态势,且部分受体小麦的温度型可由非冷型转化为后代的冷型,而冷型小麦具有代谢功能好且利于高产、稳产的特征,故小麦冷源不但对冷型小麦的问世有重要诱导作用,且能更好促进小麦的高产、稳产.将小麦冷源材料放置在不同的气象条件之下,以研究其籽粒品质的变异状况.结果表明,小麦冷源和非冷源相比,17项籽粒品质性状变异等级的加权平均值为1.9877,后者为2 8171,显示出小麦冷源的籽粒品质具有明显变异小、较稳定的特征,这和籽粒形成过程中蛋白质、淀粉及其组分的含量,相互间的比例变异小密切相关.由于小麦冷源具有籽粒品质变异小的特性,因而,这种特性就利于在其后代冷型小麦上显现,从而使冷型小麦的一些优良品质性状能在生产上反复重演,这不但进一步赋予了利于高产、稳产的冷型小麦以优质、稳质的性状,并能最终促进小麦生产的较大发展,其意义是十分重要的.     

干旱胁迫条件下冷型小麦灌浆结实期的农田热量平衡

冷型小麦具有代谢功能较好、活力较旺盛、抗早衰能力较强的特征,因而,培育出越来越多的冷型小麦并将其推向生产对于小麦的高产、稳产十分重要。在干旱频繁出现的今天,小麦生产受到了极大的影响,因而研究干旱胁迫下冷型小麦的农田热量平衡,对明了冷型小麦农田小气候的形成机理、改善农田小气候环境具有重要意义。通过对相关气象要素和小麦生态指标的测定,研究了干旱胁迫条件下冷型小麦灌浆结实期的农田热量平衡,揭示了冷型小麦对干旱胁迫的适应机制。结果表明:①冷型小麦农田净辐射较暖型小麦偏低16.35-47.57W/m²,但经统计检验,两者差异未达显著水平。②活动层内0.2m-2/3株高和2/3株高-冠顶冷型小麦的潜热通量较暖型小麦分别偏高29.09-48.61W/m²和47.41-134.89W/m²,湍流热通量分别偏低12.48-62.57W/m²和29.37-85.81W/m²;活动层与大气之间的潜热通量,冷型小麦较暖型小麦偏高50.30-124.20W/m²,湍流热通量偏低30.50-102.40W/m²。③冷型小麦的土壤热通量比暖型小麦偏低24.60-65.19W/m²。④冷型小麦加热植株体的热量Q_A +Q_T较暖型小麦偏低43.70W/m²。在干旱胁迫条件下,冷型小麦田的能量分配创造出了冷湿的小气候环境,有利于小麦的生长发育和产量的提高。     

小麦温型现象研究

通过多年来用红外技术对不同品种小麦群体温度进行连续观测,结果发现,小麦具有温型现象.不同温度型的小麦在外部和内部性状上各有一些鲜明特点.冷型小麦的许多重要性状较暖型小麦为优.功能叶的功能期长10.8%,每株根数多20条,旗叶的叶绿素含量、蒸腾率和净光合率分别高出0.1389g·100g^-1·FW、0.0035mol·m^-2·s^-1和4.71μmol·m^-2·s^-1.由此可以认为,温度型和小麦的一系列重要性状密切相关.     

小麦温型现象研究

通过多年来用红外技术对不同品种小麦群体温度进行连续观测,结果发现,小麦具有温型现象.不同温度型的小麦在外部和内部性状上各有一些鲜明特点.冷型小麦的许多重要性状较暖型小麦为优.功能叶的功能期长10.8%,每株根数多20条,旗叶的叶绿素含量、蒸腾率和净光合率分别高出0.1389g·100g^-1·FW、0.0035mol·m^-2·s^-1和4.71μmol·m^-2·s^-1.由此可以认为,温度型和小麦的一系列重要性状密切相关.     

小麦高密度遗传图谱构建及抗旱相关生理性状的遗传解析

生理调控是小麦应对干旱胁迫的主要途径,解析小麦抗旱相关生理性状的遗传基础,发掘利用分子标记将为小麦抗旱性的高效改良提供有力支撑。本研究以加倍单倍体(DH)群体(旱选10号×鲁麦14)的150个株系为材料,利用小麦660K SNP芯片及SSR标记构建高密度遗传图谱,解析不同水分环境下孕穗期及灌浆中期小麦冠层温度(CT)、叶绿素含量(SPAD value)和植被覆盖指数(NDVI)的遗传基础。遗传图谱覆盖小麦21条染色体,分为30个连锁群,总长度4082.44 c M,标记间平均距离为2.20 c M。共检测到抗旱相关生理性状QTL 86个,分布于除3D以外的20条染色体上。冠层温度、叶绿素含量和植被覆盖指数的QTL数目分别为30、40和34个;17个QTL具有一因多效性,其中4个QTL与冠层温度和植被覆盖指数相关,8个QTL与冠层温度和叶绿素含量相关,7个QTL与叶绿素含量和植被覆盖指数相关,位于4D染色体的QPT52与3种性状均相关。本研究为小麦抗旱基因挖掘及分子育种提供了参考信息和技术支撑。     

施肥对小麦冠层温度的影响及其与生物学性状的关联

利用红外测温仪等研究了不同施肥处理对小麦冠层温度的影响。结果表明 :不同施肥处理可改变小麦基因型的冠层温度 ,对于同一基因型品种 ,养分胁迫越严重 ,冠层温度越高 ;籽粒灌浆期旗叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、蒸腾速率、净光合速率及一些农艺性状与冠层温度呈显著负相关。这表明 ,优良的生物学性状和较低的冠层温度相联系 ,冠层温度的高低可能成为反映水、肥等栽培措施是否科学合理的便捷而较准确的指标     

The physiological characteristics of the low canopy temperature wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.) genotypes under simulated drought condition

Crop canopy temperature reflects the interactions among plants, soil and atmosphere. Through a long-term investigation into physiological characteristics of different canopy temperature wheat, it is found that some wheat exist a high canopy temperature while others a low one, which was closely correlated with their corresponding performance. Under simulated drought conditions, the physiological aspects of different canopy temperature wheat, such as leaf functional duration, chlorophyll content, activities of superoxide dismutase, protein content, transpiration rate, net photosynthesis rate, etc., were investigated, the result showed that wheat with low canopy temperature could maintain superiority to wheat with high canopy temperature in those physiological traits. Therefore, the low canopy temperature in wheat could be used as an index to evaluate physiological capacities of wheat under drought conditions and also as a useful marker for wheat breeding for drought tolerance.     

旱地小麦理想株型研究进展

理想株型选择是旱地小麦节水栽培和高产育种的重要前提。围绕群体条件下旱地小麦产量形成、节水效率和干旱适应性等关键指标,从根型、茎型、叶型和穗型4个方面总结了旱地小麦株型演变规律和调控机理。旱地小麦从野生近缘种二倍体和四倍体向现代六倍体进化的漫长演变过程中,株型经历了从"高根冠比、低收获指数、高冠幅/株高比、小穗和种子扁长"等"杂草"型向"低根冠比、高收获指数和高粒叶比及小冠幅/株高、大穗多粒"的"作物"型的演变。从株型各组件演变规律看,根型以根系大小适中、根条数较多、根系生理活性较高为主;茎型以各茎节长度比例趋近"黄金分割"演变,株高控制在80-100 cm左右的适中高度;叶型以叶片直立、旗叶长宽比例适中为主,倒二叶长维持在20 cm左右;穗型以直立、大穗和小穗数多为主;单株分蘖数趋于减少,株型结构趋于紧凑。上述组件特征将促使旱地小麦向弱竞争能力的方向发展。总之,旱地小麦经历了自然选择和人工选择双重压力,其株型结构有利于群体产量和水分利用效率提高,从而获得较高的种群适合度。     

两种冠温型冬小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态

 于2001～2003年对河南省主要推广的3个冬小麦 (Triticum aestivum)品种冠温特征、籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态进行了研究。结果表明：‘豫麦50’在灌浆后期冠层温度明显降低,表现为冷尾型,而‘豫麦34’、‘豫麦70’冠层温度有上升的趋势,表现为暖尾型 ,在灌浆末期冷尾型与暖尾型小麦冠层温度相差超过2.5 ℃。不同冠温小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态表现出差异：暖尾型小麦清蛋白、球蛋白积累量在灌浆后期显著高于冷尾型品种,最终醇溶蛋白积累量品种间差异不显著,麦谷蛋白积累量在花后15 d以前差异不显著,但开花 20 d后暖尾型小麦麦谷蛋白积累量增大,与冷尾型小麦差异达到1%显著水平,最终麦谷蛋白与总蛋白质含量比例亦表现出同样的趋势,麦谷蛋白含量与灌浆中、后期冠层温度和整个灌浆期平均冠层温度均达到显著正相关,相关系数分别为0.7781、0.865、0.968 7;不同冠温型 小麦淀粉组分积累量与直/支差异不大,但淀粉糊化特性表现出明显的差异,除稀懈值外, 暖尾型小麦与冷尾型小麦峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、糊化时间、糊化温度和反弹值差异分别达到1%显著水平。