拔节期低温对小麦籽粒产量与灌浆期旗叶荧光参数的影响

为探明拔节期低温对小麦生育后期旗叶荧光特性的影响, 以华成3366、扬麦13等7个小麦品种为材料, 在拔节期对小麦进行低温处理, 研究低温对小麦籽粒灌浆期旗叶荧光参数的影响。结果表明, 拔节期低温显著降低小麦籽粒产量, 低温处理下小麦籽粒产量较对照降低44.53%—65.74%, 其中小麦品种生选6号降幅较小、宁麦13降幅较大。拔节期低温对小麦灌浆期旗叶荧光参数具有显著影响。与对照相比, 低温处理下小麦旗叶实际光化学效率(ΦPSⅡ)、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)和表观电子传递速率(ETR)显著下降, PSⅡ非调节性能量耗散的量子产额Y(NO)和初始荧光(F0)显著升高, 最大荧光(Fm)、非光化学淬灭系数(qN)和PSⅡ调节性能量耗散的量子产额Y(NPQ)无显著变化。品种间, 生选6号的Fv/Fm、ETR和ΦPSⅡ等荧光参数低温处理下降幅较小, 宁麦13的Fv/Fm、ETR和ΦPSⅡ等荧光参数低温处理下降幅较大。从相关性分析结果得出, F0与Fv/Fm呈负相关, qP与ETR呈正相关, Y(NO)与ΦPSⅡ呈负相关。表明拔节期低温主要通过增加光损伤、增加热和荧光的光能消耗, 从而降低电子传递速率, 进而降低叶片光系统Ⅱ的最大光化学量子产量、实际光化学效率。并得出旗叶荧光参数受低温影响较小的小麦品种减产较少。     

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.     

水杨酸对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白磷酸化及光系统Ⅱ功能的影响

为了研究水杨酸（SA）对高温强光胁迫下小麦叶片类囊体膜D₁蛋白磷酸化和PSⅡ功能的影响,用0.5 mmol·L^-1 SA溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,然后将预处理植株进行高温强光（35 ℃,1 600 μmol·m^-2·s^-1）处理,测定胁迫处理过程中小麦旗叶光合电子传递速率、净光合速率、叶绿素荧光参数及D₁蛋白的变化.结果表明：SA预处理有效抑制了高温强光下D₁蛋白的净降解,保持了较高的D₁蛋白磷酸化水平、全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率,维持了较高的PSⅡ原初光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学淬灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源SA通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤,有利于PSⅡ的正常运转.     

超级高产小麦旗叶荧光动力学研究

探明超级小麦品种的旗叶光合作用与荧光动力学特性,为超级小麦品种选育利用提供理论依据。以超级小麦临麦4号为试验材料,应用CI-301PS型便携式光合作用测定系统和FMS-2便携式荧光测定仪(英国Hansatech公司)在田间试验中测定旗叶光合作用与荧光动力学参数。结果表明,与普通高产对照品种皖麦52和烟农19相比,超级小麦临麦4号的光合作用参数光合速率、光饱和点和CO2饱和点、羧化效率高,光补偿点和CO2补偿点低;光合机构系统工作参数PSII实际的光化学效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)、PSII反应中心的激发能捕获效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性Fv/Fo和电子传递速率(ETR)值高,非光化学猝灭系数(NPQ)值低。这表明超级小麦临麦4号的光合机构系统工作能力强和工作效率高,保证旗叶光合作用的高效运行,为子粒灌浆提供充足的能量和碳水化合物。     

温度和光照强度对不同品质类型小麦旗叶光合特性和衰老的影响

以两个蛋白质含量不同的小麦品种豫麦34（高蛋白）和扬麦9号（低蛋白）为材料,研究不同温光条件对小麦灌浆期旗叶光合特性和衰老的影响.结果表明：高温、弱光处理显著降低了小麦旗叶净光合速率（P_n）及叶绿素荧光参数F_v/F_m和Φ_PSⅡ,但高温和弱光对小麦旗叶造成伤害的生理机制不同,高温主要降低了叶绿素含量(SPAD值)和P_n,灌浆后期P_n下降幅度达50％;而弱光主要降低了叶绿素荧光参数,抑制了光合系统PSⅡ的活性.高温使小麦旗叶丙二醛（MDA）含量升高,超氧化物歧化酶（SOD）活性和可溶性蛋白质含量下降,加速了植株衰老;而弱光下SOD活性较高,小麦衰老进程较高温缓慢,植株对弱光的耐受性较强.豫麦34对高温、弱光逆境的反应比扬麦9号敏感.     

土壤水分对不同专用小麦后期光合特性及产量的影响

采用盆栽方法,研究了土壤水分对专用小麦生育后期光合特性及产量的影响.结果表明,强筋小麦豫麦34旗叶叶绿素计读数(SPAD值)、PSⅡ活性(Fv/Fo)和PSⅡ最大光能转换效率(Fv/Fm)在土壤相对含水量60%(FC)的条件下最高,光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)、有效电子传递速率(ETR)和传递的量子产率(Φ2)在80%FC下最高;高产小麦豫麦49旗叶SPAD值、qP、qN、ETR均以80%FC下最高,Fv/Fo、Fv/Fm和φ2受土壤水分影响不大;弱筋小麦豫麦0,除qN在80%FC下最低外,其余光合特性参数均以80%FC的条件下最高.豫麦34产量和蛋白质含量均以60%FC最高,且产量达极显著差异;豫麦49和豫麦0籽粒蛋白质含量以40%FC最高,籽粒产量以80%FC最高,且豫麦49产质差异均达显著水平,而豫麦0的产量差异达极显著水平.     

土壤水分对不同专用小麦后期光合特性及产量的影响

采用盆栽方法,研究了土壤水分对专用小麦生育后期光合特性及产量的影响.结果表明,强筋小麦豫麦34旗叶叶绿素计读数(SPAD值)、PSⅡ活性(Fv/Fo)和PSⅡ最大光能转换效率(Fv/Fm)在土壤相对含水量60%(FC)的条件下最高,光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)、有效电子传递速率(ETR)和传递的量子产率(Φ2)在80%FC下最高;高产小麦豫麦49旗叶SPAD值、qP、qN、ETR均以80%FC下最高,Fv/Fo、Fv/Fm和φ2受土壤水分影响不大;弱筋小麦豫麦0,除qN在80%FC下最低外,其余光合特性参数均以80%FC的条件下最高.豫麦34产量和蛋白质含量均以60%FC最高,且产量达极显著差异;豫麦49和豫麦0籽粒蛋白质含量以40%FC最高,籽粒产量以80%FC最高,且豫麦49产质差异均达显著水平,而豫麦0的产量差异达极显著水平.     

不同小麦进化材料生育后期光合特性和产量

以二倍体野生一粒小麦(Triticum boeoticum)、栽培一粒小麦(T. monococcum)、节节麦(Aegilops tauschii)和黑麦(Secale cereale)、四倍体野生二粒小麦(T. dicoccoides)、栽培二粒小麦(T. dicoccum)、硬粒小麦(T. durum)、六倍体普通小麦(T. aestivum)‘扬麦9号’和‘扬麦158’及八倍体小黑麦(Triticale)为材料,采用盆栽试验研究了不同小麦进化材料生育后期旗叶光合特性的演变及产量的差异。结果表明,与六倍体普通小麦和八倍体小黑麦相比,二倍体和四倍体材料在开花前具有较高的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大光能转换效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Φ_PSⅡ)。开花以后,二倍体和四倍体材料受非气孔因素的影响,光合能力下降较快;除黑麦外,旗叶光合速率在开花10 d后都低于普通小麦和小黑麦,胞间CO₂浓度(C_i)迅速增加,F_v/F_m、Φ_PSⅡ和叶绿素含量快速下降。二倍体和四倍体材料开花前单株总叶面积和旗叶叶面积较大,花后下降迅速,功能期短;单株穗数也较多,但穗粒数、千粒重、产量和收获指数却显著低于普通小麦。因此,小麦长期进化过程中,普通小麦花后较高的光合能力及较长的光合持续期是提高千粒重,进而提高产量的重要生理基础。     

D,L-甘油醛处理引起的小麦叶片表观光合量子效率的降低（英文）

D,L-甘油醛(磷酸核酮糖激酶抑制剂,10mmol/L)处理小麦旗叶1 h可降低叶片净光合速率和表观量子效率.同时,光系统Ⅱ光化学效率(△F/Fm′)、电子传递速率(ETR)和单位叶面积ATP含量均降低,而胞间二氧化碳浓度(Ci)和叶绿素荧光非光化学猝灭(NPQ)增加.这些结果说明,D,L-甘油醛引起的小麦旗叶表观量子效率降低是由于光合碳同化受阻对光合电子传递的反馈抑制.     

半干旱区膜上覆土穴播对春小麦旗叶光合作用和水分利用的影响

在甘肃定西大田定位试验的基础上,2012—2013年连续2年比较了全膜覆土穴播(PMS)、覆膜穴播(PM)和露地穴播(CK)春小麦旗叶的SPAD值、叶绿素荧光参数、光合气体交换参数以及叶面积指数(LAI)、产量、耗水量和水分利用效率.结果表明: PMS提高了小麦旗叶SPAD值,扬花后显著高于PM,增加了10.0%～21.5%,较CK增加了3.2%～21.6%.PMS的旗叶最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数高于PM和CK,较PM最高分别提高了6.1%、9.6%和30.9%,并在灌浆期达到显著差异;而PMS的非光化学猝灭系数(q_N)值最低,并在抽穗期与PM达显著差异水平,2012和2013年分别降低了23.8%和15.4%.PMS的气孔导度(g_s)较PM和CK高,在灌浆期与PM达到显著差异,2012和2013年分别提高了17.1%和21.1%;PMS的蒸腾速率(T_r)较PM提高了5.4%～16.7%,光合速率(P_n)增加了11.2%～23.7%,旗叶瞬时水分利用效率(WUE_i)提高了5.6%～7.2%(除2013年抽穗期外),并在2012年扬花期达到显著差异.PMS的LAI高于PM和CK,尤其在季节性干旱的2013年达到显著差异.因此,PMS提高了叶片SPAD值,增强了旗叶对光合能量的同化能力和气体交换强度,使更多的光合能量进入光化学同化方向,降低了热耗散,使P_n增加,提高了旗叶WUE_i,基于较高的光合速率和群体LAI,最终提高小麦产量和水分利用效率.     

Comparison of the Drought Stress Responses of Tolerant and Sensitive Wheat Cultivars During Grain Filling: Changes in Flag Leaf Photosynthetic Activity,ABA Levels,and Grain Yield

Water status parameters, flag leaf photosynthetic activity, abscisic acid (ABA) levels, grain yield, and storage protein contents were investigated in two drought-tolerant (Triticum aestivum L. cv. MV Emese and cv. Plainsman V) and two drought-sensitive (cvs. GK élet and Cappelle Desprez) wheat genotypes subjected to soil water deficit during grain filling to characterize physiological traits related to yield. The leaf water potential decreased earlier and at a higher rate in the sensitive than in the tolerant cultivars. The net CO₂ assimilation rate (P _N) in flag leaves during water deficit did not display a strict correlation with the drought sensitivity of the genotypes. The photosynthetic activity terminated earliest in the tolerant cv. Emese, and the senescence of flag leaves lasted 7 days longer in the sensitive Cappelle Desprez. Soil drought did not induce characteristic differences between sensitive and tolerant cultivars in chlorophyll a fluorescence parameters of flag leaves during post-anthesis. Changes in the effective quantum yield of PSII (Φ_PSII) and the photochemical quenching (qP) depended on the genotypes and not on the sensitivity of cultivars. In contrast, the levels of ABA in the kernels displayed typical fluctuations in the tolerant and in the sensitive cultivars. Tolerant genotypes exhibited an early maximum in the grain ABA content during drought and the sensitive cultivars maintained high ABA levels in the later stages of grain filling. In contrast with other genotypes, the grain number per ear did not decrease in Plainsman and the gliadin/glutenin ratio was higher than in the control in Emese during drought stress. A possible causal relationship between high ABA levels in the kernels during late stages of grain filling and a decreased grain yield was found in the sensitive cultivars during drought stress.     

陕北谷子品种更替过程中产量及农艺性状的演变

选择不同年代(1960s—1970s、1980s—1990s、2000s—2010s)在陕北种植的6个谷子品种为试验材料,于2018—2019年在陕西榆林进行田间试验,研究分析了不同年代品种谷子产量及其农艺性状的演变特征。结果表明: 随年代更替,谷子品种产量呈现明显增加趋势,2000s—2010s选育的品种平均产量分别为0.46(2018)和0.66 kg·m^-2(2019),较2000s前的品种显著增产,增产幅度22%～53%;株高、穗重、叶重和杆重与产量趋势类似;而千粒重和穗长表现相对稳定,随品种更替并未呈现明显变化;旗叶宽度虽然变幅不大,但随品种更替呈明显增大趋势。相关性分析表明,穗重、杆重、叶重和株高与产量之间呈极显著相关。主成分分析显示,2000s—2010s谷子品种具有更大的优势。陕北谷子品种更替过程中主要通过株高和穗重的改良来增加单位面积产量,未来谷子高产育种应注重株高、穗重、杆重和叶重性状改良,尤其应探索适合机械收割的最优株高。     

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.     

Alterations in photosynthesis and antioxidant enzyme activity in winter wheat subjected to post-anthesis water-logging

Winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars Yangmai 9 (water-logging tolerant) and Yumai 34 (water-logging sensitive) were subjected to water-logging (WL) from 7 d after anthesis to determine the responses of photosynthesis and anti-oxidative enzyme activities in flag leaf. At 15 d after treatment (DAT), net photosynthetic rate under WL was only 3.7 and 8.9 μmol(CO₂) m⁻² s⁻¹ in Yumai 34 and Yangmai 9, respectively, which was much lower than in the control. Ratios of variable to maximum and variable to initial fluorescence, actual photosynthetic efficiency, and photochemical quenching were much lower, while initial fluorescence and non-photochemical quenching were much higher under WL than in control, indicating damage to photosystem 2. WL decreased activities of superoxide dismutase and catalase in both cultivars, and activity of peroxidase (POD) in Yumai 34, while POD activity in Yangmai 9 was mostly increased. The obvious decrease in the amount of post-anthesis accumulated dry matter, which was redistributed to grains, also contributed to the grain yield loss under WL.     

Physiological and biochemical responses of resistant and susceptible wheat to injury by Russian wheat aphid

We examined the physiological and biochemical responses of resistant ('Halt' and 'Prairie Red') and susceptible ('TAM 107') wheat, Triticum aestivum L., to injury by the Russian wheat aphid, Diuraphis noxia (Mordvilko). Photosynthetic capacity was evaluated by measuring assimilation/internal CO2 (A/Ci) curves, chlorophyll fluorescence, chlorophyll, and nonstructural carbohydrate content. Total protein and peroxidase specific activity also were determined. No significant differences were detected in chlorophyll concentration between aphid-infested and control TAM 107 plants. The aphid-infested resistant cultivars had similar or significantly higher chlorophyll concentrations compared with their respective control plants. Measurements over time showed that infested Halt plants had delays in photosynthetic senescence, Prairie Red plants had photosynthetic rate changes that were similar to control plants, and TAM 107 plants displayed accelerated photosynthetic senescence patterns. The photochemical and nonphotochemical quenching coefficients were significantly higher in infested Halt plants compared with their respective control plants on day 3. Infested TAM 107 plants had significantly higher photochemical quenching compared with control plants at all times evaluated, and they had significantly higher nonphotochemical quenching on day 3. Throughout the experiment, infested Prairie Red plants exhibited photochemical and nonphotochemical quenching coefficient values that were not significantly different from control plants. Total protein content was not significantly different between aphid-infested and control plants for all cultivars. Differences between physiological responses of infested susceptible and resistant cultivars, particularly temporal changes in photosynthetic activity, imply that resistant Halt and Prairie Red wheat tolerate some impacts of aphid injury on photosynthetic integrity.     

全膜覆土下施有机肥对春小麦旗叶碳氮比、光合特性和产量的影响

于2016和2017年,以春小麦品种‘陇春27'为试验材料,在甘肃省中部半干旱雨养农业区设置定位试验,分析全膜覆土平作穴播(PMS)、全膜覆土平作穴播+有机肥(PMO)、裸地平作穴播(CK)3个处理春小麦抽穗至灌浆阶段土壤水分与群体冠层温度、净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)、旗叶C/N、旗叶全氮之间的相互关系,探讨不同处理对产量及其构成要素的影响。结果表明: 施用有机肥可提高小麦生育中后期土壤含水量,PMO抽穗至灌浆阶段0～300 cm土层土壤贮水量较PMS和CK分别提高4.6%和8.5%,群体冠层温度分别降低0.1～1.3 ℃和1.4～4.9 ℃,P_n分别提高9.3%和29.7%,g_s分别提高30.9%和103.8%,T_r分别提高5.1%和55.0%,全氮含量分别提高6.6%和18.9%,C/N分别降低6.4%和22.8%。收获后,PMO较PMS和CK显著促进穗粒数和千粒重增加,籽粒产量分别提高9.1%和53.7%。抽穗至灌浆阶段旗叶P_n和g_s与C/N呈负相关性;C/N与籽粒产量呈显著负相关。因此,半干旱区全膜覆土穴播条件下施有机肥可提高春小麦抽穗至灌浆阶段土壤含水量,促进旗叶光合作用,有利于降低生理干旱胁迫强度和旗叶氮吸收同化限制,促进穗粒数和粒重增加,使产量提升。     

超级杂交水稻谷粒产量与叶光合速率的关系

在2000～2005年期间,通过测定几种超级杂交水稻与普通杂交水稻‘汕优63’的产量构成和叶片光合作用探讨了谷粒产量与光合作用的关系。结果表明:(1)4种超级杂交水稻‘培矮64S/E32’、‘P88S/O293’、‘金23A/611’和‘GD-lS/ RB207’的产量水平显著高于‘汕优63’,是对照的108%～120%。(2)与‘汕优63’相比,这些超级杂交水稻的株型好,上层叶片直立,穗大即每穗粒数多,是对照的125%～177%。(3)与‘汕优63’相比,这些组合第二叶的净光合速率显著提高,但第一叶即剑叶的未必都较高。(4)去半叶处理降低了‘GD-1S/RB207’的结实率,而去半穗处理显著提高了结实率。因此,这些超级杂交水稻的高产原因在于穗大、株型好以及群体光能利用效率高。增加单叶特别是剑叶的光合能力是克服谷粒产量的光合产物源限制和在未来的超级杂交水稻育种中实现产量潜力新突破的关键。     

小麦开花后iPA和ABA含量的变化及与旗叶光合,根系活力和籽？…

以２个粒重不同的小麦品种为材料,研究了开花后旗叶、根系和籽粒异戊烯基腺苷（ｉＰＡ）和脱落酸（ＡＢＡ）含量的变化及其与旗叶光合速率、根系活力和籽粒样重的关系。结果表明,高粒重的鲁麦２２较低粒重的鲁麦１４,旗叶和根系ｉＰＡ含量高且速降始期推迟,ＡＢＡ含量低且速升始期推迟;与此相对应,旗叶光合速率和根系活力高且高值持续期长。鲁麦２２籽粒ｉＰＡ含量高于鲁麦１４,其ＡＢＡ含量在花后１６ｄ内高于鲁麦１４,１６