不同基因型小麦硫效率差异及生理机制研究

论文摘要

本研究收集了河南省小麦生产中大面积推广和有苗头的41个小麦品种(系),进行盆栽试验,对不同基因型小麦的硫效率进行鉴定和筛选。在此基础上,选择兰考矮早8(代表低效高响应型品种)和豫农949(代表高效低响应型品种)两个硫效率差别大的基因型进行水培试验和大田试验,探讨其硫利用效率差异的生理学基础。研究内容包括:不同基因型小麦硫利用效率、产量和品质表现差异,以及不同硫利用效率基因型在施硫与不施硫条件下主要生理指标表现差异。主要研究结果如下:1.不同基因型小麦苗期干物重和分蘖数存在明显差异。在无硫和施硫条件下各基因型小麦干物重的差异均达极显著水平。不同基因型小麦在无硫条件下分蘖数的差异不显著,在施硫条件下各基因型分蘖数的差异达极显著水平。表明施硫处理显著提高了植株干物重和增强小麦的分蘖能力。不同基因型小麦旗叶SPAD值存在明显差异。不同基因型小麦单株旗叶开花期SPAD值的差异达极显著水平。各基因型小麦旗叶SPAD值施硫处理显著高于无硫处理,SPAD值的高低随生育进程的推进而增加,在开花期达到最大值后开始下降。以开花期SPAD值为硫素利用效率诊断指标,相关分析表明,开花期小麦旗叶SPAD值与硫素利用效率呈正相关,但未达显著水平,SPAD值的高低随硫素利用效率的提高而增加。2.各基因型小麦无硫和施硫条件下含硫量和吸硫量的差异均达极显著水平。结果表明,不同基因型小麦在无硫处理中,各基因型含硫量平均1.80 mg S/g;各基因型吸硫量平均3.02 mg S/g。在施硫处理中,各基因型含硫量平均1.88 mg S/g;各基因型吸硫量平均3.22 mg S/g。施用硫肥可提高小麦的含硫量和吸硫量。3.不同基因型小麦籽粒产量和生物产量的差异均达极显著水平。在无硫条件下,各基因型的籽粒产量平均15.63g/pot,各基因型的生物学产量平均34.38 g/pot;在施硫条件下,各品种的籽粒产量平均17.85g/pot,各基因型的生物学产量平均38.17g/pot。施硫处理显著提高了各基因型的籽粒产量和生物产量。与无硫处理相比较,施硫处理籽粒产量提高了14.6%。施硫处理生物产量提高了11.8%。4.不同基因型小麦的硫素吸收量和籽粒产量差别均达到极显著水平,对不同基因型小麦硫素吸收量和籽粒产量的变化进行聚类分析,将供试小麦品种(系)对硫肥吸收类型分为四种:硫素特敏感型、硫素敏感型、硫素较敏感型和硫素迟钝型。施用硫肥增加了植株硫素吸收总量,但降低了硫素利用效率。相关分析表明,在经济产量与硫素吸收量、硫素利用效率的关系中,硫素利用效率与经济产量呈正相关并达极显著水平,硫素利用效率与硫素吸收总量呈负相关,且达极显著水平。对不同基因型小麦硫素吸收利用的综合鉴定,将参试的小麦基因型划分为四种类型:低效低响应型、低效高响应型、高效低响应型和高效高响应型。5.兰考矮早8(低效高响应型)和豫农949(高效低响应型)2个小麦品种在水培试验中,在高硫条件下株高、根重、叶重和脯氨酸含量均达极显著水平,鲜重、根长、根数和硫素利用率达显著水平。在低硫条件下叶重、脯氨酸含量和硫素利用率均达极显著水平,株高、鲜重、根长达到显著水平。根数和根重差异不显著。无论在高硫条件还是低硫条件下游离脯氨酸含量均是兰考矮早8比豫农949高,说明低效高响应型品种比高效低响应型品种的抗逆性强。6.通过大田试验,比较了两品种旗叶和籽粒中乙酰丝氨酸水解酶(OASS)的活性。结果表明,豫农949旗叶OASS活性比兰考矮早8旗叶OASS活性强。豫农949籽粒OASS活性无硫处理高于兰考矮早8籽粒OASS活性,但施硫处理低于兰考矮早8籽粒OASS活性。豫农949和兰考矮早8两品种旗叶和籽粒中蔗糖含量存在差异。兰考矮早8旗叶和籽粒蔗糖含量高于豫农949,兰考矮早8蔗糖合成酶活性高于豫农949。7.干物质总运转量兰考矮早8高于豫农949,而对籽粒重量的贡献率豫农949高于兰考矮早8。与对照相比,豫农949较兰考矮早8的施硫处理更能有效地提高氮素的吸收、利用率。硫素转运与移动能力兰考矮早8(低效高响应型)比豫农949(高效低响应型)强。综合上述研究结果,针对当前土壤缺硫而影响小麦产量和品质提高的现状,建议根据不同基因型吸收利用硫效率不同的特性,结合土壤的供硫能力,在低硫胁迫的土壤条件上用抗低硫胁迫能力较强的硫高效基因型,在硫营养充足的土壤条件上用耐低硫能力较差的硫低效基因型。而且可以用苗期干物重作为小麦硫高效利用基因型的筛选指标,实现小麦育种中的早期筛选指标。在小麦生产中,可针对选用品种,采取不同的调控措施,提高土壤的硫素利用率,同时达到高产优质和高效的目标。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 硫素资源状况
• 1.2 硫对作物生长发育的生理功能
• 1.3 植物对硫素的吸收、运转和同化
• 1.4 硫素积累与分配
• 1.5 植物硫效率基因型差异研究
• 1.6 硫素营养在分子生物学方面研究进展
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试验地点与条件
• 3.2 供试材料
• 3.3 试验设计与方法
• 3.4 分析项目和方法
• 3.5 分析指标的计算方法
• 3.6 数据处理方法
• 4 结果与分析
• 4.1 不同基因型小麦苗期对硫肥的响应
• 4.2 不同基因型小麦叶片SPAD 值的差异
• 4.3 不同基因型小麦硫素积累量的差异
• 4.4 不同基因型小麦产量的差异
• 4.5 不同基因型小麦硫素吸收的基因型差异
• 4.6 小麦硫素利用效率的基因型差异
• 4.7 不同基因型小麦硫素吸收利用的综合鉴定
• 4.8 不同硫素利用效率基因型的生理学基础
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 参考文献
• ABSTRACT