小麥分蘗發(fā)生調(diào)控及構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)的化控途徑.pdf

1、小麥是最基礎(chǔ)的糧食作物之一。人口增長與社會發(fā)展對小麥產(chǎn)量呈剛性需求，同時種植面積難以持續(xù)擴大，決定了我國小麥生產(chǎn)發(fā)展必須以提高單產(chǎn)來增加總產(chǎn)。小麥群體的結(jié)構(gòu)與質(zhì)量是提高小麥單產(chǎn)的基礎(chǔ)，其直接受小麥個體發(fā)育的影響。而植株個體生長發(fā)育呈異質(zhì)性，小麥個體由主莖和一系列分蘗構(gòu)成，由于莖蘗的不同空間位置和發(fā)生時間，決定了其生長發(fā)育的明顯差異性，由此預示著其莖蘗間具有不同的生產(chǎn)力。因此，可通過以小麥優(yōu)勢莖蘗為基礎(chǔ)構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)以提高小麥產(chǎn)量。為

2、重組群體的莖蘗構(gòu)成，關(guān)鍵在于調(diào)控小麥分蘗的發(fā)生與發(fā)育。小麥的分蘗由分蘗芽發(fā)育而來，激素在分蘗芽生長過程中起重要作用。因而，外施激素可作為調(diào)控分蘗發(fā)生發(fā)育的有效措施。
　　 為此，本研究中，通過兩個不同類型小麥品種，評價莖蘗間生產(chǎn)力差異;分析外源激素對分蘗發(fā)生的影響及潛在機制;調(diào)查通過外源激素處理，改變小麥莖蘗構(gòu)成后，對小麥產(chǎn)量的影響。明確了以上問題，可為通過重組小麥莖蘗構(gòu)成以構(gòu)建高產(chǎn)的合理群體結(jié)構(gòu)提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。主要研究

3、結(jié)果如下:
　　 1小麥莖蘗生產(chǎn)力差異及其生理基礎(chǔ)
　　 低位蘗（早發(fā)生蘗）比高位蘗（后發(fā)生蘗）具有較多的穗粒數(shù)，較多的可孕小穗數(shù)、較少的不孕小穗數(shù)及較高的粒重，直接決定了其保持較高的單穗產(chǎn)量。通過對不同蘗位單莖單穗產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進行系統(tǒng)聚類分析，山農(nóng)15莖蘗可分為2組，一組定義為強勢蘗，包括0、Ⅰ和Ⅱ，另一組定義為弱勢蘗，包含Ⅲ和Ⅰ-p。而山農(nóng)8355則可分為3組，0和Ⅰ為強勢蘗，Ⅱ和Ⅲ為中勢蘗，Ⅰ-p為弱勢蘗。

4、r>　　 進一步分析產(chǎn)生差異的相關(guān)生理生化指標，結(jié)果顯示，在小麥籽粒灌漿期，旗葉光合速率呈下降趨勢，且低位蘗的旗葉光合速率明顯高于同期高位蘗的光合速率。兩小麥品種中，強勢粒和弱勢粒灌漿速率均先升高后降低，呈“∧”型，而粒重增加則呈“S”型。低位蘗籽粒較高位蘗籽粒有較高的灌漿速率，且較早到達最大灌漿速率。同時，粒重在整個灌漿進程中呈增加趨勢，且低位蘗一直較高位蘗保持較高的粒重。通過分析小麥不同蘗位功能葉衰老特性得出，超氧化物歧化酶(SO

5、D)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性隨灌漿進程均呈下降趨勢，且低位蘗功能葉較同期高位蘗功能葉保持較高的酶活性。與抗氧化酶活性變化相反，丙二醛(MDA)含量呈上升趨勢，且低位蘗較高位蘗功能葉一直保持較低的MDA含量水平。而可溶性蛋白則在低位蘗功能葉中保持較高水平。隨著蘗位的升高，單莖生物量表現(xiàn)下降趨勢，與此類似，單莖經(jīng)濟系數(shù)也隨蘗位的升高而降低。
　　 由此表明，小麥不同莖蘗間存在明顯的產(chǎn)量差異。低位蘗較高位蘗具有

6、較強的光合能力、灌漿能力、抗衰老能力以及較高的單莖生物量和經(jīng)濟系數(shù)，決定了前者在生產(chǎn)力上具有明顯的優(yōu)勢。
　　 2外源激素對小麥分蘗發(fā)生生長的調(diào)控及作用機制
　　 兩小麥品種在不同外源激素處理下分蘗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ-p均能發(fā)生。而噴施IAA和GA3顯著降低了分蘗Ⅳ、Ⅰ-1、Ⅱ-p、Ⅱ-1的發(fā)生率。與外源IAA和GA3對分蘗發(fā)生率的影響不同，噴施ABA僅降低了分蘗Ⅳ、Ⅱ-1的發(fā)生率，而對分蘗Ⅰ-1、Ⅱ-p的發(fā)生率無明顯影響。

7、小麥分蘗由分蘗芽發(fā)育而來，進一步分析外源激素對分蘗芽的調(diào)控效應(yīng)，結(jié)果顯示，外源IAA和GA3完全抑制分蘗芽的生長，而外源ABA明顯減緩了分蘗芽的生長速率。
　　 激素在調(diào)控小麥分蘗芽生長中起關(guān)鍵作用。分蘗芽生長過程中，分蘗節(jié)中內(nèi)源ZT含量呈明顯上升趨勢。噴施IAA和GA3顯著降低了ZT含量。而ABA處理中，內(nèi)源ZT含量于處理后緩慢上升，但明顯低于CK處理。噴施IAA和GA3于處理后明顯提高了分蘗節(jié)中IAA含量。CK和ABA處理，

8、分蘗節(jié)中IAA含量略有升高或降低，無明顯規(guī)律性。CK、IAA和ABA處理中，分蘗節(jié)中GA3含量基本保持不變，且處理間無顯著差異;而噴施GA3處理后，分蘗節(jié)中GA3含量呈先升高后降低趨勢，于處理后2d達到峰值，隨后迅速下降。在分蘗芽生長過程中，分蘗節(jié)中ABA含量保持穩(wěn)定，且IAA和CK處理間無顯著性差異;而ABA和GA3處理中其含量均呈先升后降趨勢。同時，分蘗發(fā)生不僅受激素絕對含量的影響，還取決于激素間相對含量。外源IAA和GA3較對照和

9、ABA處理顯著提高了分蘗節(jié)中IAA/ZT水平。隨分蘗芽生長，分蘗節(jié)中ABA/ZT呈下降趨勢，而IAA處理中其比值基本保持不變，GA3和ABA處理中其比值則呈現(xiàn)先升后降的趨勢。其中，外源ABA處理后，ABA/ZT于處理后2d達到峰值，而GA3處理中其峰值出現(xiàn)在處理后4d。
　　 相關(guān)性分析顯示，分蘗芽的生長與ZT呈顯著的正相關(guān)，與IAA、IAA/ZT和ABA/ZT呈顯著負相關(guān)，與GA3和ABA呈不顯著的負相關(guān)。
　　 由此

10、表明，IAA和ZT在小麥分蘗發(fā)生過程中起關(guān)鍵作用，外源激素主要通過影響內(nèi)源IAA、ZT含量，以改變IAA/ZT和ABA/ZT來影響分蘗芽的生長，進而調(diào)控小麥分蘗的發(fā)生。
　　 3外源激素對小麥群體動態(tài)和籽粒產(chǎn)量影響
　　 從出苗到成熟，兩小麥品種單位面積總莖數(shù)變化均先升高后降低，呈“∧”型。與對照相比，外施IAA、GA3和ABA可顯著降低越冬期和拔節(jié)期單位面積總莖數(shù);同時，IAA和GA3處理下單位面積總莖數(shù)又低于ABA處

11、理，且IAA與GA3處理間無顯著性差異。隨后，單位面積總莖數(shù)迅速下降，至抽穗期和成熟期，各處理間無明顯差異。
　　 外源激素處理后，兩品種小麥單莖生物量均明顯提高。此外，噴施外源激素對山農(nóng)15各蘗位單莖的經(jīng)濟系數(shù)無明顯影響;而顯著提高了山農(nóng)8355各蘗位單莖的經(jīng)濟系數(shù)。兩小麥品種，單莖穗粒數(shù)、粒重隨蘗位升高而呈下降趨勢。與對照相比，外施IAA、GA3和ABA明顯提高了各蘗位單莖穗粒數(shù)和粒重。然而，外施激素對小麥單位面積穗數(shù)無明顯

12、影響。噴施外源激素顯著提高了小麥產(chǎn)量，且外源IAA的增產(chǎn)作用優(yōu)于GA3和ABA處理。
　　 由此得出，外源激素主要通過改善群體結(jié)構(gòu)促進小麥個體發(fā)育進而影響穗粒數(shù)和粒重以調(diào)控小麥產(chǎn)量。
　　 4基于重組小麥莖蘗組成構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)的化控途徑
　　 山農(nóng)15的穩(wěn)定穗數(shù)為750穗·m-2左右，其優(yōu)勢蘗為0，Ⅰ和Ⅱ，為實現(xiàn)基于優(yōu)勢蘗重組群體的莖蘗構(gòu)成，可提高種植密度至240株·m-2的同時噴施外源IAA(60 mg·L-