不同年代小麦品种碳氮物质积累与运转特性的差异

论文摘要

品种改良是提高作物产量的重要途径,小麦籽粒产量随品种更替得到了较大的提高。植林碳氮物质的积累与运转能力与小麦籽粒产量密切相关,明确不同年代小麦品种碳氮物质积累与运转能力的演变规律有助于揭示小麦产量提高的机理,对于小麦优良品种选育及高产优质高效生产具有重要的意义。本研究以50年代望水白、60年代江东门、70年代宛7107和90年代品种豫麦18、豫麦34、扬麦158和宁麦13为材料,采用盆栽试验研究了不同年代小麦品种产量、干物质和氮素积累运转特性及衰老特征的差异,主要研究结果如下:1、明确了不同年代小麦品种产量的差异及其与干物质、氮素积累运转特性的关系。结果表明:小麦籽粒产量随年代推移呈逐步增加的趋势,粒重的增加是产量提高的主要原因。90年代小麦品种的花后干物质积累量(PAA)、花后氮同化量(PNA)及其产量贡献率(CPA和CPN)显著高于早期的小麦品种,而花前贮存物质对籽粒产量的贡献率(CTA)及花前贮存氮素对籽粒氮积累的贡献率(CTN)显著降低。相关分析表明,小麦籽粒产量与TAA、PAA、PNA、CPA和CPN均呈极显著正相关,而与CTA和CTN呈极显著负相关,小麦籽粒产量改良与花后干物质和氮素积累与运转能力密切相关。2、明确了小麦品种改良过程中营养器官干物质积累与运转的演变规律及其对产量的影响。结果表明,小麦花后茎秆物质积累量、贮藏物质运转量及其对籽粒产量的贡献率都高于叶片。随小麦品种育成年代的推移,基部节间贮藏物质对产量的贡献增大,上部器官虽具有较高的积累量,其对籽粒产量的贡献率降低。在提高小麦花后物质生产的基础上加强上部器官的物质运转能力可能成为进一步提高小麦产量的重要途径。3、明确了小麦品种改良过程中营养器官氮素积累与运转的演变规律。结果表明,早期品种开花期植株氮素积累量占总氮素积累量的比例都显著的高于90年代品种,90年代小麦品种花后氮素积累能力增强。叶片氮素运转能力及贡献率都高于茎秆。90年代小麦品种花后叶片和茎杆贮存氮素的运转率得到改良,但叶片贮存氮素的贡献率降低。不同叶位器官间下部叶片和节间贮存氮素的运转量和运转率增加,而上部器官相反。在小麦的改良过程中,籽粒氮积累对于叶片氮运转的依赖性有所减弱。在提高器官花后同化能力的同时,改进上部叶片的氮素运转能力对于小麦籽粒氮素积累具有重要意义。4、探明了不同年代小麦品种花后旗叶光合与衰老特性的差异。结果表明,在小麦改良过程中,旗叶SPAD值、旗叶可溶性蛋白含量、灌浆后期旗叶GS和GPT活性得到提高,且灌浆后期花后光合速率及F_v/F_m、φPSⅡ、蛋白酶活性保持较高水平。灌浆中后期早期品种活性氧的清除能力下降快,细胞膜受损严重,光合机构受到破坏以致在后期光合速率急剧下降,加速了衰老进程,缩短了旗叶的有效功能持续时间,不利于氮素和干物质的积累和运转。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 我国小麦生产现状
• 2 品种在单产提高中的作用研究进展
• 2.1 国外小麦品种对单产提高的作用研究
• 2.2 我国小麦品种更替对单产提高的作用研究
• 3 小麦产量性状演变的研究
• 3.1 收获指数
• 3.2 穗数
• 3.3 穗粒数
• 3.4 千粒重
• 4 小麦品种物质积累和运转特性的研究
• 4.1 植株干物质积累
• 4.2 物质运转与同化特性
• 4.3 不同营养器官干物质积累与转移特征
• 4.3.1 叶片
• 4.3.2 茎杆
• 4.3.3 穗轴和颖壳
• 4.3.4 根系
• 5 小麦品种氮素积累与运转特征的研究
• 5.1 植株氮素积累
• 5.2 氮素运转与同化特性
• 5.3 不同营养器官氮素积累与运转特征
• 5.3.1 叶片
• 5.3.2 茎杆
• 5.3.3 穗壳
• 5.3.4 根系
• 6 小麦干物质和氮素积累与运转生理基础的研究
• 6.1 光合特性
• 6.1.1 光合速率
• 6.1.2 叶绿素荧光指标
• 6.2 碳氮代谢
• 6.3 氮代谢相关酶
• 6.3.1 硝酸还原酶
• 6.3.2 氨同化作用酶
• 6.3.3 蛋白酶
• 6.4 衰老机理
• 6.4.1 可溶性蛋白
• 6.4.2 丙二醛（MDA）
• 6.4.3 超氧化物歧化酶（SOD）
• 6.4.4 过氧化物酶（POD）
• 6.4.5 过氧化氢酶（CAT）
• 6.5 其他
• 7 本研究的目的和意义
• 参考文献
• 第二章 不同年代小麦品种产量及碳氮物质积累运转的差异
• 1 材料与方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 测定项目及方法
• 1.3 计算方法
• 1.4 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 不同年代小麦品种株高性状的差异
• 2.2 不同年代小麦品种产量及构成因素的差异
• 2.3 不同年代小麦品种花后干物质积累和运转的差异
• 2.4 不同年代小麦品种氮素积累和运转特性的差异
• 2.5 物质积累和运转与产量的关系
• 2.6 氮素积累和运转与产量的关系
• 3 小结与讨论
• 参考文献
• 第三章 不同年代小麦品种花后物质积累和转运的空间差异
• 1 材料与方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 测定项目及方法
• 1.3 计算方法
• 1.4 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 不同年代小麦品种花后干物质积累的差异
• 2.2 不同年代小麦品种营养器官花前贮藏物质积累与运转的空间差异
• 2.2.1 花前贮存物质运转量的差异
• 2.2.2 花前贮藏干物质运转量对籽粒产量贡献率的差异
• 2.3 不同年代小麦品种花后营养器官干物质积累的空间差异
• 2.4 不同年代小麦品种各营养器官花后输出量对产量的影响
• 3 小结与讨论
• 参考文献
• 第四章 不同年代小麦品种氮素积累与运转特性的空间差异
• 1 材料与方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 测定项目及方法
• 1.3 计算方法
• 1.4 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 不同年代小麦品种花后氮素积累的动态变化
• 2.2 不同年代小麦品种开花期和成熟期氮含量的差异
• 2.3 不同年代小麦品种开花期和成熟期氮素器官间的分配
• 2.3.1 开花期的氮素分配差异
• 2.3.2 成熟期的氮素分配的差异
• 2.4 不同年代小麦品种花后器官氮含量的空间差异
• 2.4.1 穗部氮含量的差异
• 2.4.2 叶片和茎秆氮含量的差异
• 2.5 不同年代小麦品种花后氮素运转特性的空间差异
• 2.5.1 氮素运转的差异
• 2.5.2 花后氮素运转量对籽粒氮积累量贡献率的差异
• 3 小结与讨论
• 参考文献
• 第五章 不同年代小麦品种花后旗叶衰老特征
• 1 材料与方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 测定项目及方法
• 1.2.1 光合速率、叶绿素含量及叶绿素荧光的测定
• 1.2.2 蛋白质水解酶活性的测定
• 1.2.3 MDA含量、SOD、CAT活性及可溶性蛋白质含量的测定
• 1.2.4 谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸丙酮酸转氨酶（GPT）活性测定
• 1.3 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 不同年代小麦品种花后旗叶光合特性的差异
• 2.2 不同年代小麦品种花后旗叶荧光参数的变化
• 2.3 不同年代小麦品种花后光合叶面积的变化
• 2.4 不同年代小麦品种花后旗叶可溶性蛋白含量的变化
• 2.5 不同年代小麦品种花后旗叶MDA含量和SOD、CAT活性的差异
• 2.5.1 旗叶丙二醛（MDA）含量的变化
• 2.5.2 旗叶SOD和CAT活性的变化
• 2.6 不同年代小麦品种花后旗叶氮代谢关键酶的变化
• 2.6.1 旗叶GS活性的变化
• 2.6.2 旗叶GPT活性的变化
• 2.6.3 旗叶内肽酶和羧肽酶活性
• 3 小结与讨论
• 参考文献
• 第六章 讨论与结论
• 1 讨论
• 1.1 不同年代小麦品种产量的差异
• 1.2 不同年代小麦品种花后物质积累和转运的差异
• 1.2.1 植株花后物质积累和转运的差异
• 1.2.2 器官干物质积累运转的空间差异
• 1.3 不同年代小麦品种氮素积累与运转特性的空间差异
• 1.3.1 植株氮素积累与运转的差异
• 1.3.2 器官氮素积累与运转的空间差异
• 1.4 不同年代小麦品种花后旗叶衰老特征
• 1.5 研究展望
• 1.6 本研究创新之处
• 2 结论
• 参考文献
• 致谢