田间及强光高温条件下小麦旗叶光合特性的研究

论文摘要

在小麦生长后期经常遇到高温、强光、干旱等不利环境因子,并且高光强常伴随高温,使小麦旗叶光合速率下降,影响小麦的灌浆特性,造成减产,因此有必要研究不同基因型小麦耐高光强高温特性,为选育高光效小麦新品种和筛选高光效种质材料提供理论依据。本研究以黄淮麦区生产上应用的15份小麦品种为试验材料,采取田间种植和盆栽两种种植方式,研究了大田条件下小麦抽穗后旗叶的光合特性;对盆栽材料在灌浆期进行3h的强光(1900 mol·m-2·s-1)加高温（35℃）的处理,研究了高光强和高温交互胁迫对小麦旗叶的光合作用、叶绿素荧光特性、抗氧化酶活性、质膜过氧化的影响。研究结果如下:1.由5个时期气体交换参数的日变化曲线可以看出,小麦抽穗以后,旗叶光合速率最大值出现的时刻有逐渐提前的趋势,这与光照强度、大气温度的日变化有关。在抽穗期4月18日开花期以前各个材料旗叶间净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（GS）、胞间CO2浓度（Ci）全天日变化差异并不十分明显。在4月25日和5月2日材料间Pn、Tr、GS全天变化差异较大,而Ci差异不明显,在5月12日材料间气体交换参数只有Pn差异较大,Tr、GS、Ci相差均不明显。非气孔因素是小麦后期材料间差异较大的主要原因,郑麦9405后期的光合特性优于其它品种。2.由4月25日和5月2日早上和中午时刻的荧光参数比较可以看出,两个时期12:00的PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）较8:00均有下降,且藁城8901明显低于其它品种;两个时期12:00时刻的作用光下光系统Ⅱ的实际的量子效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数（qP）较8:00时刻均出现下降,但郑麦9405高于其它品种;两个时期12:00时刻的非光化学猝灭系数（NPQ）较8:00时刻均出现上升,郑麦9405明显高于其它品种,PSⅡ受到抑制较轻,对中午时刻强光高温具有较好的耐胁迫能力。3.4月28日之前四个小麦旗叶叶绿素含量未出现明显变化,且品种间差异不大,SPAD值均维持在50-55之间。到5月16日此时已经处于小麦灌浆后期,各个材料旗叶的叶绿素含量均出现大幅度下降,伴随净光合速率的快速下降,而此时郑麦9405的SPAD值明显高于其它材料仍保持30以上,光合速率仍接近10μmolCO2·m-2·s-1伴随生育期的进程各材料旗叶的ΦPSⅡ、qP和NPQ均呈现逐渐下降的趋势,郑麦9405各项荧光参数均较高,各材料的Fv/Fm在5月10日以前各材料均未出现明显变化,到5月16日出现快速下降,郑麦9405下降幅度最小。郑麦9405的持绿期和光合功能期较长。4.强光高温处理后,各个材料旗叶的Pn、Tr、GS较对照都出现较大幅度下降;郑麦9405的Pn、GS也出现下降,但降幅最小,E较对照略有上升;四种基因型小麦的Ci较对照未出现明显变化;处理后与对照相比四个材料的Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP均出现下降,而NPQ出现大幅上升;其中郑麦9405的各项荧光参数均为最大;处理后四个小麦旗叶的超氧化物歧化酶（SOD）活性未出现明显变化,抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性出现不同程度下降,郑麦9405的过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性升幅大于其它三品种;处理后郑麦9405旗叶的超氧阴离子和丙二醛的含量升幅小于其它三品种。总之,小麦旗叶对强光高温的耐性存在基因型间差异,郑麦9405小麦旗叶的耐高光强高温特性优于藁城8901和周18两类品种;较高的蒸腾速率,较大的NPQ,较高的抗氧化酶活性以及后期较高的叶绿素含量可能是郑麦9405类小麦品种维持较高光合速率的原因。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 缩略语
• 第一章 文献综述
• 1.1 小麦的光合速率与产量
• 1.1.1 光合速率与产量的相关性
• 1.1.2 近年来对光合速率和产量相关性的认识
• 1.2 小麦光合特性的国内外研究动态
• 1.2.1 野生小麦与普通小麦的光合特性
• 1.2.2 普通小麦不同基因型间光合特性的差异
• 1.3 植物光抑制的研究进展
• 1.3.1 光抑制的概念
• 1.3.2 光氧化物质的产生
• 1.3.3 光抑制的作用部位
• 1.3.4 光抑制的防御机制
• 1.3.5 小麦光抑制现象的研究进展
• 1.3.6 其它作物叶片的光抑制特性
• 1.4 研究目的和意义
• 1.4 技术路线
• 第二章 田间条件下不同小麦品种旗叶的光合特性
• 2.1 材料方法
• 2.1.1 供试材料及种植方式
• 2.1.2 测定方法及指标
• 2.2 结果分析
• 2.2.1 不同时期环境因子的日变化
• 2.2.2 不同时期田间小麦旗叶光合速率的日变化
• 2.2.3 不同时期田间小麦旗叶蒸腾速率的日变化
• 2.2.4 不同时期田间小麦旗叶气孔导度的日变化
• 2.2.5 不同时期田间小麦旗叶胞间二氧化碳浓度的日变化
• 2.2.6 4月25日早8:00和中午12:00时刻荧光参数的比较
• 2.2.7 5月2日早8:00和中午12:00时刻荧光参数的比较
• 2.2.8 不同生育期旗叶叶绿素相对含量、光合速率和荧光参数的变化
• 2.3 讨论
• 第三章 强光高温条件下不同小麦品种旗叶的光合生理特性
• 3.1 材料方法
• 3.1.1 材料及种植方式
• 3.1.2 高光强高温胁迫处理
• 3.1.3 测定方法及指标
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 小麦旗叶气体交换参数的表现
• 3.2.2 小麦旗叶荧光参数的表现
• 3.2.3 小麦旗叶抗氧化酶活性的表现
• 3.3 讨论
• 全文总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文