黑小麦光合特性的变化及对产量的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0531

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (21): 7-16.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0531

所属专题：生物技术；小麦

黑小麦光合特性的变化及对产量的影响

张耀文¹(), 赵鹏涛¹, 李积铭², 赵小光¹, 尚毅¹, 张振兰¹, 翟周平¹, 李龙华¹()

¹陕西省杂交油菜研究中心,陕西杨凌 712100
²河北省农林科学院旱作农业研究所,河北衡水 053000

收稿日期:2021-05-18 修回日期:2021-08-13 出版日期:2022-07-25 发布日期:2022-08-23
通讯作者: 李龙华
作者简介:张耀文,男,1972年出生,陕西蓝田人,副研究员,本科,主要从事作物高光效育种。通信地址：712100 陕西省杨凌示范区高干渠路西段6号陕西省杂交油菜研究中心,Tel：029-68259056,E-mail： 517703939@qq.com。
基金资助:
陕西省农业协同创新与推广联盟2020年示范推广项目“黑粒小麦产业化集成与示范”(LM202005);陕西省重点研发计划项目“彩色小麦新品种选育与示范”(2019ZDLNY04-01)

Changes of Photosynthetic Characteristics of Black Wheat and the Influence on Yield

ZHANG Yaowen¹(), ZHAO Pengtao¹, LI Jiming², ZHAO Xiaoguang¹, SHANG Yi¹, ZHANG Zhenlan¹, ZHAI Zhouping¹, LI Longhua¹()

¹Hybrid Rapeseed Research Center of Shaanxi Province, Yangling, Shaanxi 712100
²Institute of Dry Farming, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Hengshui, Hebei 053000

Received:2021-05-18 Revised:2021-08-13 Online:2022-07-25 Published:2022-08-23
Contact: LI Longhua

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在为选育高产黑小麦品种提供理论依据。以5个黑小麦品系和1个普通小麦(CK)为材料,在抽穗期—成熟前期7个生育期探究了旗叶光合特性指数(PCI)的变化及其与籽粒产量(GY)的关系。结果表明：与CK相比,5个黑小麦品系旗叶的叶绿素含量(CC)在抽穗期—灌浆后期均显著较低;绿叶面积(GLA)在灌浆后期较低而在成熟前期则较高,生物学产量(BY)的增长速率在灌浆前—中期均显著较高而在开花期—灌浆前期、灌浆末期—成熟前期则均显著较低;灌浆速度(GFR)在灌浆—中期、灌浆中—后期均显著较低。5项PCI与GY间显著正相关,PCI的变化速率在抽穗期—开花期、开花期—灌浆前期与GY间正相关而在灌浆中—后期、灌浆后—末期、灌浆末期—成熟前期则负相关。PCI的变化速率与GY间相关程度为GLA>Trm>Pn>Gs>CC,Pn>Gs>Trm>CC>GLA。不同时期PCI的变化速率与GY间相关性程度为灌浆中期>灌浆前期>灌浆后期>灌浆末期>抽穗期>开花期>成熟前期,开花期—灌浆前期>抽穗期—开花期>灌浆前—中期>灌浆末期—成熟前期>灌浆后—末期>灌浆中—后期。选育旗叶在抽穗期—灌浆中期具有较高CC、Pn、Gs、GLA的黑小麦品系是提高黑小麦产量的重要手段。

关键词: 黑小麦, 抽穗期后, 光合特性, 产量水平, 影响

Abstract:

In order to provide a theoretical basis for breeding high-yield black wheat varieties by photosynthetic pathway, 5 black wheat lines and 1 common wheat variety (CK) were used as materials, the changes of 5 photosynthetic characteristic indexes (PCI) of flag leaves and the relationship between PCI and grain yield (GY) were studied during 7 growth periods from heading stage (HS) to early mature stage (EMS).The results showed that: compared with CK, the chlorophyll contents (CC) of the 5 black wheat lines in heading stage to late grain filling stage (HS-LSFP) were significantly lower. The green leaf area (GLA) of the 5 black wheat lines were lower in LSFP but higher in EMS, the growth rates of biological yield (BY) were significantly higher in early to middle grain filling stage (ESFP-MSFP) but significantly lower in flowering stage to early grain filling stage (FS-ESFP) and final grain filling stage to early mature stage (FSFP-EMS).The grain filling rate (GFR) of the 5 black wheat lines were significantly lower in ESFP-MSFP and middle to late grain filling stage (MSFP-LSFP). All the 5 PCIs had significantly positive correlation with GY. The change rates of the 5 PCIs were positively correlated with GY in heading stage to flowering stage(HS-FS) and flowering stage to early grain filling stage (FS-ESFP), while were negatively correlated with GY in middle to late grain filling stage (MSFP-LSFP), late to final grain filling stage (LSFP-FSFP) and final grain filling stage to early mature stage (FSFP-EMS). The correlation degree between the PCI and GY was green leaf area (GLA)>transpiration rate (Trm)> net photosynthetic rate (Pn)>stomatal conductance (Gs)>chlorophyll content (CC). The correlation degree between the change rate of PCI and GY was Pn>Gs>Trm>CC>GLA. The correlation degree between the PCI and GY in different periods was MSFP>ESFP>LSFP>FSFP>HS>FS>EMS, while the correlation degree between the change rate of PCI and GY in different periods was FS-ESFP>HS-FS>ESFP-MSFP>FSFP-EMS>LSFP-FSFP>MSFP-LSFP. In conclusion, it is an important way to improve the yield of black wheat by breeding the lines with higher CC, Pn, Gs and GLA of flag leaves in heading stage to middle grain filling stage.

Key words: black wheat, after heading stage, photosynthetic characteristics, yield level, influence

中图分类号:

S565.4

张耀文, 赵鹏涛, 李积铭, 赵小光, 尚毅, 张振兰, 翟周平, 李龙华. 黑小麦光合特性的变化及对产量的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(21): 7-16.

ZHANG Yaowen, ZHAO Pengtao, LI Jiming, ZHAO Xiaoguang, SHANG Yi, ZHANG Zhenlan, ZHAI Zhouping, LI Longhua. Changes of Photosynthetic Characteristics of Black Wheat and the Influence on Yield[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(21): 7-16.

图/表 10

参考文献 34

[1]	张勇, 郝元峰, 张艳, 等. 小麦营养和健康品质研究进展[J]. 中国农业科学, 2016, 49(22):4284-4298.
[2]	刘玉秀, 刘苗苗, 张正茂. 黑小麦品种选育与营养加工研究[J]. 麦类作物学报, 2020, 40(6):698-706.
[3]	赖来展, 操君喜, 廖均元, 等. 大力研究和开发推广黑色食品[J]. 中国食物与营养, 2009, 15(11):4-6.
[4]	李帮秀, 宗学凤, 张建奎. 黑粒小麦的营养特性研究[J]. 西南农业大学学报:自然科学版, 2004, 26(6):753-755.
[5]	孙善澄, 孙玉, 袁文业, 等. 优质黑粒小麦76的选育及品质分析[J]. 作物学报, 1999, 25(1):50-54.
[6]	ZHANG M W, GUO B J. Nutritional functions and exploitation of black cereal and oil food resources[J]. 华南师范大学学报:自然科学版, 2001, 46(2):114-120.
[7]	白云凤, 李文德, 孙善澄, 等. 黑粒小麦的营养品质及其几个理化特性[J]. 中国粮油学报, 2000, 15(2):6-9.
[8]	陈志成, 秦秋萍. 黑小麦系列食品的研究与开发[J]. 粮食加工, 2005, 30(3):33-35,48.
[9]	闫树平, 王光禄, 王怀恩, 等. 黑小麦的营养价值及选育情况[J]. 现代农业科技, 2016, 51(4):47-49.
[10]	何一哲, 雷小刚, 张成东, 等. 富铁、锌彩粒小麦营养品质与开发利用研究[J]. 植物遗传资源学报, 2012, 13(4):672-677.
[11]	唐晓珍, 王征, 张宽省, 等. 泰安红、黑粒小麦品系营养品质比较[J]. 中国粮油学报, 2009, 24(4):28-31.
[12]	宋印明, 倪中福, 李保云, 等. 富硒强筋紫粒小麦品种-农大3753的培育[J]. 农业生物技术学报, 2012, 20(4):451-454.
[13]	任根深, 黎哲, 王亚翠, 等. 彩色小麦新品种陇紫麦2号选育报告[J]. 甘肃农业科技, 2019, 50(1):1-4.
[14]	赵鹏涛, 赵小光, 翟周平, 等. ‘稷紫黑麦9号’的选育与性状分析[J]. 中国农学通报, 2020, 36(21):1-5.
[15]	蔡欣, 傅大平, 郭进考, 等. 高产保健型黑小麦新品种选育研究初报[J]. 河北农业科学, 2010, 14(1):63-64,70.
[16]	吕强, 熊瑛, 马超, 等. 彩色小麦与普通小麦产量形成差异及其生理基础研究[J]. 作物杂志, 2008, 24(1):41-43.
[17]	马娟娟, 杨珍平, 夏清, 等. 彩色小麦品种在晋中麦区产量与品质性状研究[J]. 山西农业科学, 2016, 44(11):1615-1618,1668.
[18]	孙玉, 孙善澄, 刘少翔, 等. 高营养饲粮兼用全黑小麦的选育[J]. 山西农业科学, 2009, 37(12):3-6.
[19]	张国丛, 张俊学, 刘彦军, 等. 黑小麦开发现状及产业化关键技术[J]. 粮食加工, 2009, 34(5):16-17,29.
[20]	PARRY, M A J, REYNOLDS M, SALVUCCI M E, et al. Raising yield potential of wheat II. increasing photosynthetic capacity andefficiency[J]. Journal of experimental botany, 2011, 62(2):453-467. doi: 10.1093/jxb/erq304 URL
[21]	彭芹, 郭骞欢, 张西斌, 等. 山东小麦品种更替过程中光合特性的演变[J]. 中国农业科学, 2012, 45(18):3883-3891.
[22]	KROMDIJK J, GOWACKA K, LEONELLI L, et al. Improving photosynthesis and crop productivity by accelerating recovery fromphoto protection[J]. Science, 2016, 354(6314):857. doi: 10.1126/science.aai8878 URL
[23]	隋娜, 李萌, 韩伟, 等. 超高产小麦生育后期旗叶生理特性的研究[J]. 麦类作物学报, 2009, 29(6):1039-1042.
[24]	李龙华, 赵鹏涛, 张耀文, 等. 抽穗后冬小麦旗叶光合特性的变化对产量的影响[J]. 中国农学通报, 2020, 36(29):22-31.
[25]	曹树青, 赵永强, 温家立, 等. 高产小麦旗叶光合作用及与籽粒灌浆进程关系的研究[J]. 中国农业科学, 2000, 33(6):19-25.
[26]	郭程瑾, 肖凯, 李雁鸣, 等. 不同生态型小麦品种旗叶光合性能的研究[J]. 麦类作物学报, 2002, 22(3):42-46.
[27]	赵鹏涛, 何振才, 罗红炼. 陕垦6号及其姊妹系小麦品种的选育及特性研究[J]. 陕西农业科学 2015, 61(05):16-18.
[28]	陈久月, 沈健, 王杨, 等. 小麦新品种(系)产量及其与主要产量性状的相关性[J]. 西北农业学报, 2015, 24(1):49-53.
[29]	张雯婷, 孙晓琳, 彭芹, 等. 小偃54和8602及其杂交后代小偃41和小偃81花后旗叶光合特性比较[J]. 作物学报, 2011, 37(11):2053-2058.
[30]	王小兵, 李元清, 崔国惠, 等. 不同类型小麦品种(系)光合生理特性差异研究[J]. 内蒙古农业科技, 2011(2):31-32.
[31]	张庆琛, 许为钢, 胡琳, 等. 小麦品种郑麦7698 生育后期的光合性能及同化物运转特性[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(3):362-370.
[32]	KROMDIJK J, GOWACKA K, LEONELLI L, et al. Improving photosynthesis and crop productivity by accelerating recovery from photo protection[J]. Science, 2016, 354(6314):857. doi: 10.1126/science.aai8878 URL
[33]	武琦, 史华伟, 王硕, 等. 彩粒小麦新品系主要农艺性状与产量的相关性分析[J]. 山西农业科学, 2020, 48(3):309-312.
[34]	田中伟, 王方瑞, 戴廷波, 等. 小麦品种改良过程中物质积累转运特性与产量的关系[J]. 中国农业科学, 2012, 45(4):801-808.

	抽穗期	开花期	灌浆前期	灌浆中期	灌浆后期	灌浆末期	成熟前期	平均
Pn	0.39	0.42	0.52^*	0.69^*	0.56^*	0.49	0.13	0.46
Gs	0.34	0.41	0.61^*	0.62^*	0.44	0.34	0.21	0.42
Trm	0.41	0.43	0.53^*	0.67^*	0.55^*	0.47	0.26	0.47
CC	0.26	0.27	0.39	0.56^*	0.48^*	0.44	0.34	0.39
GLA	0.35	0.41	0.68^*	0.62^*	0.78^**	0.58^*	0.39	0.53
平均	0.35	0.39	0.55	0.63	0.54	0.47	0.27

	抽穗期	开花期	灌浆前期	灌浆中期	灌浆后期	灌浆末期	成熟前期	平均
Pn	0.39	0.42	0.52^*	0.69^*	0.56^*	0.49	0.13	0.46
Gs	0.34	0.41	0.61^*	0.62^*	0.44	0.34	0.21	0.42
Trm	0.41	0.43	0.53^*	0.67^*	0.55^*	0.47	0.26	0.47
CC	0.26	0.27	0.39	0.56^*	0.48^*	0.44	0.34	0.39
GLA	0.35	0.41	0.68^*	0.62^*	0.78^**	0.58^*	0.39	0.53
平均	0.35	0.39	0.55	0.63	0.54	0.47	0.27

	抽穗期—开花期	开花期—灌浆前期	灌浆前期—中期	灌浆中期—后期	灌浆后期—末期	灌浆末期—成熟前期	平均
Pn	0.54^*	0.66^*	0.58^*	-0.56^*	-0.35	-0.39	0.08
Gs	0.52^*	0.64^*	0.16	-0.57^*	-0.37	-0.28	0.02
Trm	0.54^*	0.62^*	-0.39	-0.53^*	-0.29	-0.36	-0.07
CC	0.47	0.56^*	-0.22	-0.56^*	-0.69^*	-0.38	-0.14
GLA	0.57^*	0.24	-0.46	-0.69^*	-0.71^**	-0.45	-0.25
平均	0.53	0.54	-0.07	-0.58	-0.48	-0.37

	抽穗期—开花期	开花期—灌浆前期	灌浆前期—中期	灌浆中期—后期	灌浆后期—末期	灌浆末期—成熟前期	平均
Pn	0.54^*	0.66^*	0.58^*	-0.56^*	-0.35	-0.39	0.08
Gs	0.52^*	0.64^*	0.16	-0.57^*	-0.37	-0.28	0.02
Trm	0.54^*	0.62^*	-0.39	-0.53^*	-0.29	-0.36	-0.07
CC	0.47	0.56^*	-0.22	-0.56^*	-0.69^*	-0.38	-0.14
GLA	0.57^*	0.24	-0.46	-0.69^*	-0.71^**	-0.45	-0.25
平均	0.53	0.54	-0.07	-0.58	-0.48	-0.37

黑小麦光合特性的变化及对产量的影响

Changes of Photosynthetic Characteristics of Black Wheat and the Influence on Yield

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 34

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	刘青松, 贾艳丽, 肖宇, 郭志顶, 纪明妹, 赵忠祥, 黄素芳, 岳明强, 刘震, 阎旭东, 徐玉鹏. 盐胁迫对苜蓿生理性状和生长性状的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 96-101.
[2]	胡艺璇, 田胜尼, 方超, 胡卫明, 奚晓宇, 吕梦冉. 不同追肥类型对大棚内外紫薯光合特性及产量的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 31-36.
[3]	颜越, 金荷仙, 王丽娴. 国内外社区花园健康效益研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34): 68-75.
[4]	周庭宇, 肖洋, 黄庆阳, 谢宸, 罗优. 森林凋落物分解的研究进展与展望[J]. 中国农学通报, 2022, 38(33): 44-51.
[5]	田雨桐, 韩志伟, 赵然, 田永著, 罗广飞, 杨淼. 西南岩溶农业区典型土地利用对土壤氮素特征的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(33): 89-96.
[6]	王志强, 杨建锋, 石天池. 宁夏石嘴山地区主要粮食作物铜含量特征及影响因素分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(32): 45-54.
[7]	周兰兰, 刘梅金, 李明军, 徐冬丽, 王国平, 郭建炜, 胡再青, 张忠广, 李风庆, 桑安平, 张涛, 萧云善, 闫春梅. 不同施肥处理对青稞根际土壤铵态氮和硝态氮的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 85-90.
[8]	隋振全, 范金石, 尹崇山, 毛金超. 壳聚糖对植物病原体的作用机制及其影响因素[J]. 中国农学通报, 2022, 38(3): 121-126.
[9]	娄仲山. 高寒草原针茅牧草花期物候变化特征及其影响因子分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 129-134.
[10]	朱喜霞, 郑玉珍, 王海红, 黄保, 平西栓, 刘天学, 赵霞, 李毓珍. 机械化条件下“豆玉”不同行距配置和减肥对作物产量及大豆光合特性的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 16-21.
[11]	权莹, 张晓娟, 赵辉, 孙晓敏, 马秀奇. CRISPER/Cas9系统在植物基因组定点修饰及作物遗传育种中的应用研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(26): 9-14.
[12]	廖雨梦, 李祖然, 祖艳群, 刘才鑫. 植物对重金属迁移途径及其影响因素的研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(24): 63-69.
[13]	谢洪宝, 关诗洋, 陈一民, 隋跃宇, 彭博, 汤博宇, 焦晓光. 设施菜田土壤氮素淋溶特征及阻控措施的研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(23): 82-87.
[14]	张小红, 鄢铮, 彭琼. 覆盖材料对西瓜光合特性、产量和品质的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(22): 44-48.
[15]	胡洁思, 张建国. 基于SBE和SD法的乡村滨水景观带美景度影响因素研究——以衢州庙源溪为例[J]. 中国农学通报, 2022, 38(22): 69-78.