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。     

追施氮肥时期对冬小麦旗叶叶绿素荧光特性的影响

在大田条件下,研究了不同追氮时期对小麦旗叶叶绿素荧光特性、光合速率及籽粒产量的影响.结果表明,拔节期追肥较起身期或挑旗期追肥,改善了小麦旗叶PSⅡ的活性(F_v/F_o)、光化学最大效率(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(qP)、实际量子产量(ΦPSⅡ)及光合速率,降低了籽粒灌浆中前期非辐射能量耗散,有利于叶片所吸收的光能较充分地用于光合作用,提高了籽粒灌浆后期非辐射能量的耗散,减缓了叶片光抑制程度和衰老进程.拔节期追肥可显著增加穗粒数和千粒重,提高产量.     

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.     

太阳辐射减弱对冬小麦旗叶光合速率的影响

以冬小麦扬麦13号为供试材料,设计了15%(T₁₅)、20%(T₂₀)、40%(T₄₀)、60%(T₆₀)和100%（CK）自然光5个处理,在大田条件下研究了模拟太阳辐射减弱对
冬小麦旗叶光合速率日变化及其影响因素的影响.结果表明：太阳辐射减弱显著提高了冬小麦叶绿素和叶黄素含量,降低了光合速率（P_n）.不同辐射减弱条件下冬小麦P_n日变化差异较大,日最高值表现为CK＞60%自然光＞40%自然光＞20%自然光＞15%自然光,其中CK呈双峰曲线变化,有明显的“午休”现象,其他各处理均呈单峰型曲线变化,“午休”现象不明显,但峰值出现时间滞后.相关分析表明,太阳辐射减弱是影响P_n日变化的主导因子,但其他因子也显著影响P_n.与CK相比,60%和40%自然光处理中光合有效辐射（PAR）、叶温（T_l）、气孔导度（G_s）和蒸腾速率（T_r）与P_n均呈显著正相关,表明上述因子对P_n有正效应;冬小麦叶片胞间二氧化碳浓度（C_i）和气孔导度限制值（L_s）在60%和40%自然光处理中与P_n呈显著负相关,但在20%和15%自然光处理中与P_n呈显著正相关,说明太阳辐射强度高于40%自然光时C_i和L_s对P_n有负效应,太阳辐射强度低于40%自然光时则为正效应.     

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。     

测墒补灌对小麦旗叶光合特性及酶活性的影响

以‘济麦20’为供试材料,通过田间试验,在拔节期和开花期设置土壤相对含水量为65%(W₆₅)、70%(W₇₀)和75%(W₇₅)的测墒补灌处理,以全生育期不灌溉为对照(CK),研究不同测墒补灌水平对旗叶光合特性及酶活性的影响.结果表明: W₇₀处理小麦旗叶净光合速率、蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性在花后14～21 d均显著高于其他处理.成熟期W70处理干物质量与W₇₅处理无显著差异,但显著高于W₆₅处理和CK;W₇₀处理单茎质量显著高于其他处理.W₇₀处理超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性及可溶性蛋白含量在花后14～28 d显著高于其他处理,丙二醛含量在花后14～28 d显著低于CK和W₆₅处理,与W₇₅处理无显著差异.2012—2013年和2013—2014年W₇₀处理小麦籽粒产量分别为8941.4和9125.4 kg·hm^-2,与W₇₅处理无显著差异,显著高于W₆₅处理和CK;W₇₀处理水分利用效率显著高于其他处理.在本试验条件下,拔节期和开花期0
～140 cm土层平均土壤相对含水量均以70%为节水高产高效的最佳灌溉处理.     

激素对不同发育阶段小麦旗叶光合速率调控研究

选择小麦旗叶叶绿素含量的相对稳定期、稳定期末期和速降期3个发育阶段,采用酶联免疫法测定旗叶中ABA／ZRs比值;将ABA、ZRs和二者的混合液引入3个发育阶段植株的蒸腾流,测定激素对不同发育阶段叶片光合速率的影响．结果表明,3个发育阶段植株旗叶中ABA／ZRs比值分别为4．20、41．83和14．40．ABA降低3个阶段叶片光合速率达到零值的时间,分别为49．5、39．1和38．0min;ZRs处理3个发育阶段小麦旗叶的光合速率值降至试验开始零分钟时测得的光合速率值一半的时间,分别为65、49和31min．小麦旗叶的前2个发育阶段为可调和可逆阶段,后1个阶段为不可调和不可逆阶段．     

水肥运筹对小麦旗叶光合特性及产量的影响

研究了不同灌水次数及等氮量不同施氮方式对优质强筋小麦品种郑麦9023旗叶净光合速率(Pn)、叶绿素荧光参数等光合性能及产量的影响。结果表明,旗叶Pn、PSⅡ的潜在活性(Fv／Fo)、PSⅡ的光化学最大效率(Fv／Fm)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)及产量在不同灌水次数间的差异均达到显著或极显著水平,其中不灌水处理与灌水处理间的差异较大;在不同施氮处理问,氮肥全部基施与返青期追施(占40％)处理间植株旗叶的Pn、Fv／Fo、Fv／Fm、qP和qN差异不大,但两处理的上述光合参数及产量均明显低于拔节期或孕穗期追施(40％)处理,表明拔节期或孕穗期追施氮肥有助于减缓旗叶光合功能的衰退,延长叶片功能期,提高植株的光合产物积累。研究结果还表明,水、氮运筹对Pn、叶绿素荧光参数及产量性状的调控存在显著的互作效应,其中以灌拔节水 孕穗水并于孕穗期追施氮肥(W2N4)处理组合表现最好。     

氮素水平对冬小麦籽粒灌浆过程中淀粉合成关键酶活性的影响

小麦籽粒灌浆过程中,淀粉合成关键酶腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉分支酶(SBE)和束缚态淀粉合成酶(GBSS)均随着灌浆进程呈单峰曲线变化,峰值出现在花后25d;不同氮肥施用量对灌浆前期酶活性的影响较小,而在花后20d之后影响较大;随着氮肥施用量的增加,4种酶活性均呈增加趋势,但氮肥过量时酶活性下降,表明适当增加施氮量有利于淀粉合成关键酶活性的提高。     

Effects of Different Nitrogen and Phosphorus Synergistic Fertilizer on Enzymes and Genes Related to Nitrogen Metabolism in Wheat

In recent years, in order to improve nutrient use efficiency, especially nitrogen use efficiency, fertilizer value-added technology has been developed rapidly. However, the mechanism of the effect of synergistic fertilizer on plant nitrogen utilization is not clear. A study was, therefore, conducted to explore the activities and gene expression of key enzymes for nitrogen assimilation and the gene expression of nitrogen transporters in wheat after the application of synergistic fertilizer. Soil column experiment was set up in Qingdao Agricultural University experimental base from October 2018 to June 2019. Maleic acid and itaconic acid were copolymerized with acrylic acid as cross-linking monomer to make a fluid gel, which was sprayed on the fertilizer surface to make nitrogen and phosphorus synergistic fertilizer. A total of 6 treatments was set according to different nitrogen and phosphorus fertilizer ratios: (1) 100% common nitrogen fertilizer+100% common phosphate fertilizer (2) 70% nitrogen synergistic fertilizer+100% phosphorus synergistic fertilizer; (3) 100% nitrogen synergistic fertilizer+70% phosphorus synergistic fertilizer; (4) 100% nitrogen synergistic fertilizer+100% phosphorus synergistic fertilizer; (5) 70% nitrogen synergistic fertilizer+70% phosphorus synergistic fertilizer; (6) 100% commercial nitrogen synergistic fertilizer+100% commercial phosphorus synergistic fertilizer. The results are as follows: (1) the enzyme activities of wheat plants under synergistic fertilizer condition were higher than those under ordinary fertilizer, except under the treatment that nitrogen and phosphorus synergistic fertilizer were both reduced; (2) the expression level of the genes under the treatment “100% nitrogen synergistic fertilizer+100% phosphorus synergistic fertilizer” was significantly higher than those in other treatments. Combined with the higher performance of nitrogen concentration in various parts of the plant under the condition of applying synergistic fertilizer, this study indicated that the application of synergistic fertilizer can improve the nitrogen metabolism of the plant by increasing the nitrogen level in the rhizosphere soil, inducing the expression of nitrogen transporter genes and key assimilation enzymes genes.

     

有机培肥和减施氮肥对小麦光合特性和氮素吸收及产量的影响

以常规单施氮肥处理为对照(CK,270kg·hm-2),设置秸秆还田(J)、秸秆还田+牛粪(JF)、秸秆还田+沼渣(JZ)3种有机培肥措施,耦合N1(较CK减量10%)、N2(较CK减量20%)和N3(较CK减量30%)3个施氮水平,采用田间试验方法,探究有机培肥和减施氮肥对小麦光合特性、氮素吸收及产量的影响。结果表明:(1)与CK相比,有机肥配施氮肥明显促进了小麦生育期分蘖的发生和有效群体数的形成,提高叶绿素含量并维持旗叶较高光合速率水平,促进小麦地上部干物质积累、植株氮素吸收,增加穗粒数和千粒重,并显著提高小麦产量,产量增幅为4.21%~17.80%,并以JFN2(JF+N2)处理组合产量最高(6 853.43kg·hm-2)。(2)同一有机肥培肥处理中,N2(减施氮肥20%)处理效果最好,能显著促进小麦群体形成,提高小麦叶绿素含量、光合速率和产量;JFN2小麦群体数在成熟期分别比JFN1、JFN3增加5.16%、4.31%,JFN2叶绿素含量在花期分别较JFN1、JFN3增加2.29%、2.31%;JFN2处理产量分别比JFN1和JFN3显著增加11.41%和7.56%。(3)同一施氮水平下,成熟期干物质积累量表现为JZN1处理显著大于JFN1和JN1处理,分别增加8.93%和12.01%;花期JF处理氮素积累量在3种施氮水平下均分别显著高于其它2种有机培肥处理;JFN2处理籽粒产量显著高于JZN2和JN2处理,增幅分别为12.17%和6.09%。研究认为,有机肥耦合施氮量可促进小麦分蘖和有效群体数的形成,提高叶绿素含量和光合速率,增加植株干物质和氮素积累,从而增加小麦产量。     

抗旱性不同品种的小麦叶片中光合电子传递和分配对氮素水平的响应

在大田控制条件下,以植物叶片气体交换和叶绿素荧光测定相结合的方法,研究抗旱性不同品种冬小麦拔节期叶片的光合电子传递及激发能利用分配对氮素响应的结果表明,施氮可提高抗旱性不同品种小麦叶片天线色素吸收光能的能力,虽然氮素不能改变激发能在光合碳还原（PCR）和光合碳氧化（PCO）之间的分配比例,但可提高PSⅡ总电子传递速率（JF）和Pn。低氮下不同品种小麦叶片的热耗散比例有差异,但中高氛下叶片之间无显著差异。旱地品种的鼻值随氮素水平的提高而先增加后下降,而水地品种则表现为持续升高：2个小麦品种的叶片J0值随氮素水平的提高而呈持续升高的变化趋势。氮素对叶片PSⅡ反应中心活性有影响．而不同抗旱性品种之间亦有差别,说明施氮可改善小麦叶片热耗散和光化学反应对激发能的竞争关系,从而增强光合机构的自我保护能力。     

Studies on the Characteristics of Chlorophyll Fluorescence of Winter Wheat Flag Leaves at Different Developing Stages

The parameters of fluorescence induction kinetics and the maximal light-saturated net CO2 assimilation rate ( P sat ) of the flag leaves of four cultivars of winter wheat （Triticum aestivum L.） were compared at three different developing stages for the first time. From the blooming stage to the milky stage, the quantum efficiency of PSⅡ photochemistry ( Fv/Fm ) declined slightly only at the milk stage. The photochemical quenching co-efficient ( qP ), actual quantum yield of photosystem Ⅱ（PSⅡ）electron transport ( Φ PSⅡ) and P sat decreased substantially (>15%), while the non-photochemical quenching co-efficient ( qN ) increased significantly (>100%). There existed a linear correlation between the Φ PSⅡ and the P sat ( r =0.918). The results indicate that with the senescence of the flag leaves of winter wheat the photosynthetic efficiency including that of the energy transport and the CO2 assimilation significantly decreased.     

氮素营养水平对冬小麦碳氮运转的影响

在大田试验条件下,研究了不同施氮水平对2种穗型冬小麦品种花后干物质和氮素积累与运转的影响及其与产量和品质的关系,以探讨氮素营养水平对冬小麦碳氮运转的影响.结果显示,适宜的施氮量（180 kg·hm^-2）能够极显著增加2种穗型冬小麦品种叶片、茎鞘等营养器官花前贮藏物质及花前贮藏氮素的再运转量和运转率以及总再运转量和运转率,也能够极显著增加成熟期籽粒氮素含量和花前贮藏氮素总运转量对籽粒氮素含量的贡献率.各施氮处理对2种穗型小麦品种花后氮素积累量对籽粒氮素含量贡献率的影响效应不明显.结果表明,适宜的施氮量有利于小麦籽粒和蛋白质产量的提高.     

不同时期套袋对幸水梨果实品质、石细胞发育及其相关酶活性变化的影响

以幸水梨为试材分不同时期进行套袋处理,采集各个发育时期的果实,对其果实品质、石细胞团的密度、大小、含量及几种相关酶活性进行了分析.结果表明:(1)不同时期套袋后,幸水梨的硬度、可滴定酸含量均比对照显著增加,可溶性固形物、可溶性总糖含量以及单果重均有不同程度的降低.(2)不同时期套袋果的石细胞含量显著低于对照;与对照果相比套袋果果实表面光洁,果点小而稀,外观品质明显改善.(3)果实石细胞团的密度在幼果期较高,随着果实的发育膨大,密度逐渐减小,成熟前1个月左右基本稳定,石细胞团的纵横径随果实发育先逐渐增大而后减小,石细胞含量也表现出先增加后减少的趋势,在花后第49 d达到最大值.(4)果实内苯丙氨酸解氨酶在果实发育初期的活性较高,随着果实发育逐渐降低;多酚氧化酶活性变化与苯丙氨酸解氨酶相似;过氧化物酶活性随果实的生长呈现先上升后下降的趋势,其活性峰值在盛花后第28 d,其后缓慢下降.(5)不同时期套袋处理后,苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶以及多酚氧化酶活性整体上均比对照降低,与石细胞含量呈正相关关系.     

硫氮配施对持绿型小麦氮素运转及叶片衰老的影响

以持绿型小麦品种‘豫麦66号’、‘潍麦8号’及非持绿型品种‘小偃6号’为材料,采用以氮肥为主区硫肥为副区的田间裂区试验,研究了2个施氮水平[纯氮120kg/hm2(N120)、220kg/hm2(N220)]和3个施硫水平[纯硫0kg/hm2(S0)、20kg/hm2(S20)、60kg/hm2(S60)]下植株各部位的含氮量、叶片干鲜重及叶片叶绿素含量的变化,探讨硫氮配施对不同类型小麦氮吸收及衰老的影响。结果表明:在相同处理下,持绿型小麦植株的总含氮量、氮素转运量、叶绿素含量、叶片含水量及穗粒数和千粒重均高于非持绿型小麦。N120处理条件下,不同硫肥处理时持绿型小麦与非持绿型小麦变化趋势相同,开花期茎和叶含氮量及叶绿素含量在S60处理下均低于其他2个硫肥处理,生育后期叶片含水量下降幅度也明显高于其他处理;在N220处理条件下,3个品种开花期叶含氮量、收获期总氮累积量、氮收获指数、叶绿素含量及叶片含水量在S60处理下均高于其他2个处理,其中非持绿型小麦在高硫处理条件下灌浆期的叶绿素含量的增长率明显高于持绿型小麦,而灌浆中后期叶片含水量的下降幅度则明显低于持绿型小麦。研究发现,施用硫肥在氮肥不足时会对小麦植株氮素的吸收利用及叶片衰老等方面产生负面影响,但在氮肥充足时却在氮素的吸收利用、延缓叶片衰老及最终籽粒产量和总生物量等方面表现出正面效应;本实验条件下,220kg/hm2左右施氮量和60kg/hm2左右施硫量有利于各品种小麦生长发育和产量提高;高N和高S水平对于延缓小麦的衰老而言,非持绿性小麦比持绿型小麦更明显。