黑暗诱导衰老对不同年代冬小麦品种旗叶光系统Ⅱ功能的影响

小麦品种的更新换代是小麦产量不断提高的重要因素,阐明小麦品种演替过程中不同生理特性的变化对新品种选育具有重要参考价值.旗叶衰老速率快慢是影响小麦产量水平的关键因素,目前对于不同小麦品种衰老过程中旗叶光系统Ⅱ功能的变化规律尚不清楚.本试验选用1941-2014年间河南地区不同时期种植的31个品种,通过黑暗诱导离体叶片衰老,测定旗叶叶绿素荧光诱导动力学参数、叶绿素相对含量的变化,分析了光系统Ⅱ功能的变化规律.结果表明:品种演替过程中旗叶的叶绿素含量逐渐提高,衰老过程中近代品种叶绿素的降解速率低于较早年代品种;旗叶衰老过程中,近代品种荧光诱导动力学曲线的J点上升幅度小于I点;品种更替过程中光系统Ⅱ最大光化学效率和单位面积有活性反应中心数目逐渐增加,但是近代品种降低速率低于较早年代品种.叶绿素含量的变化与未衰老叶片中F_v/F_m没有显著相关性,但是随着衰老程度增加,相关性逐渐增大,且趋势线斜率逐渐提高;光系统Ⅱ单位面积有活性反应中心数目与品种育成时间呈显著正相关,且随着衰老程度增加,相关程度和趋势线斜率均显著提高.综上,小麦品种演替过程中,旗叶叶绿素含量逐渐升高,降解速率逐渐减缓,光合电子传递过程中Q_A到Q_B电子传递的抗衰老能力得到改善,从而减缓了衰老过程中光系统Ⅱ最大光化学效率和有活性反应中心的衰减速率,同时,叶绿素含量的提高和旗叶光系统Ⅱ抗衰老能力的增强也是品种更替过程中产量逐渐提高的重要因素.     

基于叶绿素荧光参数的小麦叶片叶绿素相对含量估算方法

叶绿素含量是植物学和农业相关研究领域常用的生理指标。叶绿素含量和叶片光合功能密切相关,但是现有的叶绿素含量的测定方法无法实现叶绿素含量和光合功能的同步测定和关联分析。为解决该问题,本研究通过测定35个小麦品种旗叶的SPAD值和叶绿素荧光诱导动力学曲线,分别使用不同时间的快速叶绿素荧光动力学曲线的荧光值,以及33个常用荧光参数与对应叶片的SPAD值进行相关性分析,建立线性回归模型,并使用室内和大田两组数据对回归模型进行验证。结果表明: 通过叶绿素荧光参数RC/CS_m建立的线性模型能够较好地预测叶片的SPAD值,可以用于非严重逆境胁迫下小麦叶片叶绿素相对含量的估算,从而丰富无损测定小麦叶绿素相对含量的方法,简化试验流程,实现小麦光合功能和叶绿素含量的同步测定与分析。     

不同轮作茬口土壤细菌群落及后茬小麦产量

评估不同轮作模式的生态可持续性和作物生产力,可为调整优化种植结构提供理论依据。设置7个不同轮作作物和周期茬口处理,采用实时荧光定量PCR技术测定不同轮作茬口的土壤细菌群落丰度,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术分析土壤细菌群落多样性与物种组成,并测定土壤速效养分状况和后茬小麦产量。结果表明: 与夏玉米茬口相比,不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口处理降低了土壤有机碳、无机氮和速效钾含量,显著增加了土壤有效磷含量。不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口处理的土壤细菌16S rRNA基因拷贝数显著降低,而群落丰富度和多样性有所增加。不同轮作作物显著改变了土壤细菌群落结构和物种组成。与夏玉米茬口相比,不同轮作周期夏大豆茬口显著增加了后茬冬小麦籽粒千粒重和产量。综上,不同轮作周期夏花生或夏大豆茬口有利于增加土壤有效磷含量和细菌群落多样性,显著改变土壤细菌群落结构,其中,夏大豆茬口对后茬冬小麦产量形成具有积极作用。     

灌水模式对冬小麦光合特性、水分利用效率和产量的影响

试验于2013—2014和2014—2015年连续2个生长季在自动控制干旱棚内的隔离池中进行,拔节期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(J_0)、37.5(J_1)、75 mm(J_2),扬花期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(F_0)、37.5(F_1)、75 mm(F_2),灌浆期所有处理均按75 mm灌溉,共9个处理,研究不同灌溉模式对小麦中后期不同生育阶段植株生长、耗水量、水分利用效率、光合特性和产量构成因素的影响.结果表明:拔节期干旱(0和37.5 mm)显著降低了小麦扬花期的净光合速率和拔节后的叶面积,扬花期的灌水量直接影响扬花期后的旗叶净光合速率;拔节期干旱扬花期补水和扬花期干旱灌浆期补水都可以有效提高植株的干物质量;拔节期灌水量越多,全生育期耗水量越大;除J_1F_2外,全生育期灌水量越大,耗水量越大,产量也越高;J_1F_2处理产量和水分利用效率最高.扬花期充足的灌水量使J_1F_2处理具有较高的花后旗叶净光合速率,此期补偿性灌溉加快了干物质积累,也保证了较高的穗粒数,使其最终产量高于J_2F_2处理或与之持平,同时J_1F_2拔节期较低的灌水量降低了小麦生育中后期的耗水量,其水分利用效率也显著高于其他处理.综上,J_1F_2是小麦生育中期理想的水分处理组合.     

越冬前增温对小麦生长发育和产量的影响

为了揭示越冬前积温增加对冬小麦生长发育进程和产量的影响,于2010-2012年在设施内进行人为控制增温模拟试验.以试验期室外环境实测温度值为对照,设置越冬前增温40、50、60 d,研究越冬前不同积温(≥0 ℃)对小麦物候期、幼穗发育进程、开花期和成熟期叶片光合生理特性及产量构成要素的影响.结果表明： 设施内越冬前增加积温在越冬前对幼穗发育进程有一定影响,对拔节期幼穗发育进程和育性影响明显,孕穗后随着发育进程的加快影响减小,成熟期大部分处理间的生物学性状差异不显著.越冬前积温增加不超过25 ℃对幼穗影响很小;积温增加大于60 ℃幼穗发育进程明显加快,积温越高变化越明显.冬前积温增加到一定幅度将导致冬小麦物候期提前,积温增加超过60 ℃,拔节期叶龄提高0.8以上,抽穗期和成熟期分别提前1 d左右.物候期的提前和幼穗发育进程的加快使小麦整个发育期缩短,容易遭受春季低温危害,造成小花败育甚至小穗冻死;冬前积温过高还导致后期旗叶光合能力下降,灌浆期缩短,并造成减产.