小麦旗叶保卫细胞长度的分布

植物叶表皮的气孔是蒸发植物体内水分的主通道,而小麦叶片气孔则是由两个哑铃状的保卫细胞组成,这种保卫细胞的长度分布具有一定的稳定性和规律性。为了摸清保卫细胞长度在小麦旗叶上的分布规律,以便进一步研究小麦旗叶的水分生理,1989年我们采用叶片保卫细胞长度观测法,对14个小麦基因型4200个旗叶保卫细胞进行了长度测量,现将测量结果报告如下:     

灌水对小麦旗叶光合功能衰退的影响

利用田间小区试验研究了不同灌水对冬小麦旗叶光合功能衰退的影响。研究表明：小麦旗叶光合衰退初期引起光合下降的原因主要是气孔限制,后期则为非气孔限制。灌水可提高旗叶光合速率,并使由气孔限制非气孔转变的时间推后,同时,还可增加叶绿素含量,增强根活力,使小麦旗叶光合功能持续期延长,过量灌水改善旗叶光合速衰的效果主要表现在后期,对产量提高的意义并不大。     

小麦旗叶长、宽及面积的QTL分析

以小麦品种‘小偃81’和‘西农1376’构建的含236个家系的自交重组系(RIL)群体(F2:7、F2:8代)为研究材料,采用完全随机区组设计,连续2年在陕西杨陵、河南驻马店和山东济南于灌浆期(花后20d)随机取每个株系10株测量旗叶长、宽,并利用172个SSR标记构建了遗传连锁图谱,通过基于完备区间作图法的QTL IciMapping V3.2软件,对控制小麦旗叶长、宽和面积的数量性状位点(QTL)进行了加性效应分析。结果发现:(1)9个旗叶长QTLs位于1A、4A、3B、5D和7D染色体上,单个QTL可解释5.10%~16.44%的表型变异;10个旗叶宽QTLs位于1A、3A、5A、7A、3B和5D染色体上,单个QTL可解释4.63%~14.24%的表型变异;12个旗叶面积QTLs位于1A、4A、3B、2D和5D染色体上,单个QTL可解释4.25%~22.67%的表型变异。(2)控制小麦旗叶长、宽和面积的QTLs存在差异,同一QTL在不同性状中的遗传贡献率也不同。(3)同一性状在同一年份,不同地点和在不同年份,相同地点下检测到的QTLs有的相同,但有的差异明显。(4)有些控制不同性状的QTLs在染色体的同一标记区间,表现一因多效。研究表明:位于1A和5D染色体上的2个加性QTLs都同时控制旗叶长、宽和面积,且前者为主效基因,后者遗传贡献率也较大,可用于标记辅助育种和分子聚合育种。     

中午强光胁迫下高蛋白小麦旗叶的光合特性

测定了大田种植条件下４个不同籽粒蛋白质含量小麦品系旗叶的净光合作用、光呼吸作用和荧光参数的日变化以及旗叶功能期内ＰＳⅡ光化学效率的变化。结果表明：高、低蛋白小麦旗叶的净光合速率无显著差异,但中午强光胁迫下高蛋白小麦ＰＳⅡ光化学效率较高,ＰＳⅡＦｖ／Ｆｍ下降得较少,而光合速率午间下降的幅度较大,原因可能是高蛋白小麦品系旗叶内氮素代谢活动旺盛（其代谢限速酶硝酸这原酶活性显著高于低蛋白品种）,光呼吸作用     

中午强光胁迫下高蛋白小麦旗叶的光合特性

测定了大田种植条件下４ 个不同籽粒蛋白质含量小麦品系旗叶的净光合作用、光呼吸作用和荧光参数的日变化以及旗叶功能期内ＰＳⅡ光化学效率的变化。结果表明：高、低蛋白小麦旗叶的净光合速率无显著差异,但中午强光胁迫下高蛋白小麦ＰＳⅡ光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ） 较高,ＰＳⅡＦｖ／Ｆｍ 下降得较少,而净光合速率午间下降的幅度较大,原因可能是高蛋白小麦品系旗叶内氮素代谢活动旺盛（ 其代谢限速酶硝酸还原酶活性显著高于低蛋白品种） ,光呼吸作用较强,从而消耗了较多的过剩激发能,在一定程度上减轻了Ｆｖ／Ｆｍ 的下降,而较强的光呼吸作用同时降低了光合速率     

不同发育时期追施氮肥对冬小麦旗叶中光合酶活性的影响

小麦开花后,随着旗叶的衰老,旗叶中1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（RuBPC）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）和乙醇酸氧化酶（GO）活性呈下降趋势。随着追施氮肥时期的推迟,光合酶活性呈增加趋势,这意味着氮肥追施时间后移有利于提高小麦光合速率。在旗叶衰老后期,大穗型品种小麦旗叶中光合酶活性略高于多穗型品种小麦。     

小麦旗叶早衰性状的QTL定位

为小麦旗叶早衰性状的精细定位和基因克隆奠定基础,该试验以普通小麦(Triticum aestivum L.)‘宁春4号’和‘宁春27号’杂交得到的128个F10代RIL群体为研究材料,利用307对多态性SSR标记对小麦旗叶早衰性状进行了QTL定位,并通过构建整合图谱的方法进行了标记加密。结果表明,共检测到1个控制旗叶早衰性状的加性QTL,位于2A染色体长臂的gwm526和gwm382标记区间内,可解释49.88%的表型变异。经遗传图谱整合后发现,gwm526和gwm382标记之间存在124个SNP标记。     

小麦旗叶Rubisco周转与籽粒含氮量的关系

随着旗叶的衰老,Rubisco含量逐渐减少.延缓小麦旗叶的衰老进程(抽穗期施氮肥),可增加旗叶Rubisco的含量,提高籽粒的全氮含量.在小麦旗叶全展后28d内,Rubisco的15N丰度处于较高水平,表明仍有Rubisco的重新合成;而在28d以后,Rubisco的15N丰度处于低水平,表明无Rubisco的重新合成.但这时籽粒的15N丰度却上升.旗叶全展后14d内Rubisco的15N丰度高于旗叶中全氮的丰度,说明此时期Rubisco重新合成的速率高于其它蛋白质;旗叶衰老过程中Rubisco的15N丰度的净转移高于全氮,Rubi-sco净N转移也高于全氮,表明Rubisco向籽粒中转移的氮素多于其它蛋白质,对籽粒含氮量的影响最大.     

小麦旗叶Rubisco周转与籽粒含氮量的关系

随着旗叶的衰老,Rubisco含量逐渐减少,延缓小麦旗叶的衰老进程（抽穗期施氮肥）,可增加旗叶Rubsco的含量,提高籽粒的全氮含量,在小麦旗叶全展后28天内,Rubisco的^15N丰度处于较高水平,表明仍有Rubisco的重新合成,而在28天以后,Rubisco的15N丰度处于低水平,表明无Rubisco的重新合成,但这时籽粒的15N丰度却上升,旗叶全展后14天的Rubisor 15N丰度高于旗叶中全氮的丰度,说明此时期Rubisco合成的速率高于其它蛋白质,旗叶衰老过程中Rubisco的15N丰度的净转移高于全氮,Rubisco净N转移也高于全氮,表明Rubisco向籽粒中转移的氮素多于其它蛋白质,对籽粒含氮量的影响最大。     

不同供钾水平对小麦旗叶光合速率日变化的影响

在田间栽培条件下,研究了不同供钾水平对小麦(Triticum aestivum)‘安农8903’旗叶光合速率日变化的影响。结果表明：从扬花期到灌浆中期（5月1～20日）,植株及叶片中钾含量随不同供钾水平的提高而增大,尤以施K 82.5 kg·hm-2的增幅较大（2.7倍）。在小麦籽粒的灌浆进程中,植株的含钾量不断增加,但叶片中的含钾量却呈下降趋势。扬花期到灌浆中期的小麦旗叶由于高光强、高温和较低的相对湿度,其气孔导度和净光合速率日变化均呈双峰曲线。两者皆在10∶00左右和15∶00左右各有一个峰值,前一峰值高于后一峰值,两峰之间的低谷在14∶00左右。胞间CO2浓度日变化则呈相反趋势,两个低谷出现于12∶00和15∶00,但灌浆中期时日变化曲线中只有一个低谷。土壤增施钾肥可增大小麦旗叶的气孔导度和净光合速率,减轻10%～37%由光合午休造成的CO2同化量损失,提高小麦产量。但施钾量与胞间CO2浓度之间相关性不显著。4种不同的钾素水平处理中以施用K2O 165 kg·hm-2的效果最佳。     

杂种小麦及亲本旗叶老化过程中RubisCO特性的研究

小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）旗叶的ＲｕＢＰｃａｓｅ活性、含量及ＲｕＢＰｏａｓｅ活性在旗叶全展或全展后１０ｄ达最大值,以后逐渐下降。与亲本相比,供试杂种小麦“麦优４号”在旗叶一生中尤其老化后期上述参数皆表现明显的杂种优势。旗叶ＲｕＢＰｃａｓｅ比活性在叶绿素缓降期保持平稳,在叶绿素速降期逐渐下降。供试杂种小麦较亲本具有较高的ＲｕＢＰ羧化酶和加氧酶活性,表明杂种小麦不仅具有较强的光合羧化作用,而且叶片光合作用过程中的光呼吸也较强。结果与旗叶ＲｕｂｉｓＣＯ亲合ＣＯ２和Ｏ２的动力学常数的测定结果相符。     

不同水分处理对耐旱性不同小麦品种旗叶衰老的影响

在防雨池栽条件下,研究了不同土壤水分处理对不同耐旱性小麦品种旗叶衰老的影响。结果表明,开花后小麦旗叶叶绿素含量、iPAs含量和光合速率均随土壤水分含量降低而降低,而MDA和ABA含量升高,旗叶衰老进程加快,产量降低。旱地品种菜农8834比水浇地品种鲁麦7号上述指标随土壤水分含量降低而下降或升高的幅度小,这是旱地小麦品种莱农8834在水分亏缺条件下产量较高的内在生理基础。     

冷型小麦旗叶衰老和活性氧代谢特性研究

以典型的冷型小麦和暖型小麦为试验材料,研究了同一环境背景下不同温度型小麦开花后的旗叶衰老和活性氧代谢特性。结果表明,与暖型小麦相比,冷型小麦籽料灌浆期旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量下降缓慢、含量高,整个业粒形成和灌浆期ＭＤＡ积累速度慢、含量低,籽粒灌浆期防御活性氧伤害的关键性保护酶（ＳＯＤ、ＣＡＴ和ＰＯＤ）活性下隆幅度小,灌浆中后期活性水平高。由此认为,小麦旗叶衰老和活性氧代谢特性与其温度型的归属关     

干旱胁迫对小麦旗叶活性氧代谢及灌浆速率的影响

在防雨池栽条件下,研究了干旱胁迫对小麦旗叶活性氧代谢的影响.结果表明,小麦旗叶内H2O2和O-·2水平随干旱胁迫的加剧和衰老进程的加快而逐渐升高,活性氧清除系统中的SOD和CAT活性逐渐下降,膜脂过氧化产物MDA含量升高,导致叶片内可溶性蛋白质和叶绿素含量下降,是干旱胁迫造成对籽粒产量贡献较大的旗叶伤害的主要原因之一,从而导致穗粒重下降.     

不同发育时期冬小麦旗叶的荧光特性研究

首次对4种不同品种冬小麦（Triticum aestivumL.)的旗叶的诱导荧光动力学参数和最大净光合速率（Psat)进行了不同时期的比较,随着小麦从所花期到乳熟期的生长,旗叶的光系统II最大光量子效率（Fv/Fm)变化不大,在乳熟期略有下降,光化学淬灭（qP),光系统II量子产率（φPSII与）和Psat有较大的降低（＞15％）,非光化光学淬灭（qN)均有明显的增大（＞100％）,旗叶的φPSII与Psat的存线性关系（r=0.918),说明了在不同小麦品种中生长的衰老使得旗叶光合作用从能量转化到二氧化碳同化速率都降低。     

不同年代小麦品种旗叶的光合特性及抗氧化酶活性研究

以不同时期在黄淮冬麦区推广并具有一定代表性的5个小麦品种碧蚂1号、丰产3号、小偃6号、小偃54和小偃81为材料,研究了品种更替过程中小麦旗叶的光合特性以及抗氧化酶活性的变化.结果表明,各小麦品种旗叶净光合速率均于开花后10 d左右达到最大值后下降,并在开花灌浆期有显著差异,且近期品种始终高于早期品种.随着灌浆进程推进,各小麦品种旗叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、抗氧化酶活性呈现出与净光合速率基本一致的变化趋势(其中过氧化氢酶活性为下降趋势),而丙二醛含量持续升高,但近期小麦品种始终低于早期品种且差异达到极显著水平(P<0.01).研究发现,近期育成小麦品种的旗叶在生育后期具有相对较高的光合速率,可能与其叶绿素和可溶性蛋白含量下降速率较缓、抗氧化酶活性较高、膜脂过氧化程度较轻有关.     

施氮量和花后土壤含水量对小麦旗叶衰老及粒重的影响

在防雨池栽培条件下,研究了施氮量和花后土壤含水量对小麦旗叶衰老和粒重的影响.结果表明：各氮肥处理下,小麦旗叶SPAD值、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性和光合速率（P_n）均表现为：花后土壤含水量60%～70%处理>80%～90%处理>40%～50%处理,小麦旗叶丙二醛（MDA）含量表现为：花后土壤含水量40%～50%处理>80%～90%处理>60%～70%处理,表明花后土壤含水量过高或过低均可导致小麦旗叶早衰,影响籽粒灌浆,降低粒重.在花后相同土壤含水量条件下,旗叶SPAD值、可溶性蛋白质含量、SOD活性、CAT活性和P_n均随施氮量的增加而升高,MDA含量随施氮量的增加而降低,表明增施氮肥可以延缓小麦旗叶衰老,但过量施用氮肥则不利于小麦粒重的提高,尤其是在花后土壤缺水的情况下,施用过多氮肥可导致小麦粒重下降.在小麦生产中可以将施用氮肥和控制花后土壤水分含量相结合,延缓小麦植株衰老,提高粒重.     

冬麦春播条件下旗叶光合特性、叶绿素荧光参数变化及其与产量的关系

以长江中下游、西南麦区的5个优良冬播小麦品种为材料,在忻定盆地春播(早播、适播)条件下,于2013-2014年对开花期、灌浆期的旗叶光合指标、叶绿素含量及叶绿素荧光参数进行测定,并分析这些参数与产量的相关性.结果表明： 品种间大多荧光参数(除叶绿素外)差异显著,且相关性显著;叶绿素变异系数较小(0.12～0.17),吸收光能为基础的性能指数(PI_abs)变异系数较大(0.32～0.39),两参数与产量偏相关系数为0.70～0.81;早播条件下,籽粒产量与PI_abs(灌浆期、开花期)、灌浆期叶绿素呈显著正效应,与灌浆期旗叶在I点的相对可变荧光强度(V_i)呈显著负效应,且产量的81.1%～82.8% (2013、2014年)可由这3因素的变异决定;不同品种表现出不同的播期效应,且两年变化趋势基本一致：扬麦13(春性、中早熟)旗叶光合速率、叶绿素及绝大多数荧光参数和产量均显著高于其他品种,且适宜早播.早播条件下灌浆期旗叶叶绿素含量、PI_abs、光合速率可作为选择高光效小麦资源的重要评价指标.     

冷型小麦旗叶的形态解剖学研究

利用扫描电镜对冷型小麦及对照品种旗叶的比较观察表明,冷型小麦叶表具有蜡质,气孔微凹陷分布于表皮细胞间,叶上表皮中分布有泡状细胞等形态特征,是其适于北方非灌区种植的结构基础,与对照泪科相比,冷型小麦叶表的蜡质较薄,泡状细胞的数目较少,体积也较小,这正是其利于水分散失,蒸腾从导致冠层温度较低的结构基础。     

施氮量对超高产冬小麦灌浆期旗叶光响应曲线的影响

为冬小麦超高产栽培的氮肥管理提供技术支撑,在大田条件下研究了施氮量对超高产冬小麦灌浆期旗叶光响应曲线的影响.采用开放式气路测定了小麦旗叶的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率等相关指标,并运用"米式方程"对旗叶净光合速率进行了模拟,计算了光响应曲线的特征参数.结果表明,在0～300kg/hm2施氮范围内,随着光照强度的增加,各处理的旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均随之增加,而胞间二氧化碳浓度却随之降低,但是在375kg/hm2施氮水平下旗叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率的增加和胞间二氧化碳浓度的降低反而低于300kg/hm2施氮水平,表明合理的氮素水平对超高产小麦灌浆期旗叶的光响应曲线有明显的调节作用.在合理的施氮范围内,增施氮肥小麦旗叶在整个灌浆期内的最大净光合速率随之增加.在本试验条件下,超高产麦田的适宜施氮量为300kg/hm2.