溫光敏兩系雜交小麥綿雜麥168冠層結(jié)構(gòu)與灌漿特性研究

歐俊梅 王治斌 李生榮 周 強 陶 軍 任 勇

(四川省綿陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，四川 綿陽 621023)

小麥冠層結(jié)構(gòu)影響群體光能利用、光合產(chǎn)物分配和庫源關(guān)系等，與產(chǎn)量關(guān)系密切。傅兆麟等[14]研究表明，在一定范圍內(nèi)葉面積與產(chǎn)量密切相關(guān)，同時發(fā)現(xiàn)[15]高產(chǎn)小麥品種灌漿中期到灌漿結(jié)束，有較高的葉面積指數(shù)。雷振生等[16]報道，不同產(chǎn)量型品種葉面積指數(shù)不同，低產(chǎn)型品種葉面積指數(shù)較低。同時，小麥籽粒灌漿生理特性是影響籽粒產(chǎn)量的一個重要生理性狀，對它的研究可為籽粒產(chǎn)量目標的制定及育種策略的抉擇提供重要依據(jù)。本試驗在前人研究的基礎(chǔ)上，主要對溫光敏兩系雜交小麥的灌漿參數(shù)及冠層結(jié)構(gòu)與粒重相關(guān)關(guān)系進行了探討，為溫光敏兩系雜交小麥的選育和栽培提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

2006至2007年，選用溫光敏雜交小麥綿雜麥168，對照品種川麥107，隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，小區(qū)面積6.7m2，行距26.7cm。試驗在四川省綿陽市農(nóng)科所育種試驗田進行。每個品種標記花期一致的標準穗80穗,于開花后5d到成熟，每5d取樣一次，每品種10個穗，每穗取中部小穗。105℃殺青30min，80℃ 烘至衡重稱重。測定籽粒干物質(zhì)積累量[9]。在小麥灌漿前、中、后三個不同的時期，采用Digital Plangt Canopy Imager CI-110，測定葉面積指數(shù)、平均葉角及透光系數(shù)。每次測定30個不同的點以保證數(shù)據(jù)正確反映品種的特性。

以開花后天數(shù)(t)為自變量，千粒重(Y)為因變量，用Logistic方程Y=K/(1+eA+Bt)對子粒生長過程進行擬合。其中，K為最大生長量上限(最后的千粒重)，t為開花后天數(shù)，A、B 為系數(shù)。求一階導(dǎo)數(shù)得灌漿速率方程：V (t)=KBeA+Bt/(1+eA+Bt)2。由此推導(dǎo)出次級灌漿參數(shù)：平均灌漿速率R(g/d )、灌漿持續(xù)天數(shù)T(d)、最大灌漿速率Rmax(g/d )和灌漿速率達最大的時間Tmax(d) 。同時估算漸增期、快增期和緩增期的灌漿持續(xù)天數(shù)Tl、T2、T3和各階段的平均灌漿速率Rl、R2、R3，令Logistic的t →0， 得起始生長勢Co=K/(1+eA)，表示受精子房的生長潛勢[10]。利用干物質(zhì)積累曲線方程，灌漿速率方程研究灌漿模型參數(shù)和各灌漿階段參數(shù)，全部計算均用Microsoft Excel。

2 結(jié)果與分析

2．1 籽粒干物質(zhì)積累模型

對參試品種籽粒干物質(zhì)積累進行曲線模型擬合，結(jié)果表明：綿雜麥168與對照品種川麥107均以Logistic曲線方程Y=K/(1+ eA+Bt)擬合較好，相關(guān)系數(shù)達0.99，決定系數(shù)高達0.99以上(見表1)。

表1 品種籽粒干物質(zhì)積累擬合方程及相關(guān)值、決定系數(shù)

2.2 籽粒干物質(zhì)積累規(guī)律

小麥干物質(zhì)積累表現(xiàn)為前期慢，中期快，后期慢的變化規(guī)律，溫光敏兩系雜交小麥干物質(zhì)增長在前期與川麥107相當，但在中期，雜交小麥的干物質(zhì)增長較川麥107快，整個灌漿過程中，雜交小麥的干物質(zhì)增幅都比川麥107要高，且達到快速增長的時間要早。

2.3 籽粒灌漿速度變化規(guī)律

綿雜麥168與川麥107的灌漿速率變化均呈正態(tài)曲線(如圖1所示)，開花后15d前籽粒灌漿速度逐漸上升，速度緩慢，之后迅速增加，在24d左右達到高峰，然后又緩慢。從表2可以看出，綿雜麥168漸增期比川麥107短1d，漸增期的灌漿速率比川麥107高，綿雜麥168的快增期同樣比川麥107短，灌漿速率高，與此相反，雜交小麥的緩增期比對照略長。雜交小麥快增期的灌漿速率分別是漸增期和緩增期的2.02和3.51倍。雜交小麥達到最大灌漿速率比對照早，強度要大?？偣酀{持續(xù)時間雜交小麥比川麥107短3.3d。從表中可以看出，雜交小麥綿雜麥168的最大千粒重比對照高，灌漿持續(xù)時間短，究其原因是雜交小麥的起始生長勢高，在整個灌漿期灌漿速率高，干物質(zhì)積累快。因此，不同的品種籽粒干物質(zhì)積累的差異，主要取決于灌漿期特別是中前起期灌漿速度的快慢。

表2 不同灌漿階段灌漿參數(shù)

圖1 小麥籽粒灌漿速率變化規(guī)律

2.4 不同灌漿階段灌漿參數(shù)與粒重的相關(guān)關(guān)系

從不同階段灌漿參數(shù)與粒重的相關(guān)分析可以看出(表3)，最大灌漿速率，快增期和緩增期速率與粒重呈顯著正相關(guān)，達最大灌漿速率的時間，漸增期持續(xù)天數(shù)與粒重呈顯著的負相關(guān)。因此，提高漸增期和快增期灌漿速率，可縮短庫容建成時間，從而縮短漸增期天數(shù)，由此可見，提高漸增期和快增期速率對提高小麥粒重尤為重要。

表3 不同灌漿階段灌漿參數(shù)與粒重相關(guān)系數(shù)

2.5 不同時期冠層結(jié)構(gòu)與粒重的關(guān)系

通過對灌漿前中末三個時期冠層結(jié)構(gòu)調(diào)查(如表4所示)可以看出，綿雜麥168的葉面積指數(shù)除初期比對照低以外，中期和末期均比對照高，平均葉角比川麥107低，透光系數(shù)在灌漿初期和末期均比照高，中期略低。因此，綿雜麥168株葉型緊湊，通風(fēng)透光好，光合作用強，有利于灌漿干物質(zhì)的積累，所以整個灌漿過程千粒重始終高于川麥107。

表4 不同灌漿期冠層結(jié)構(gòu)各性狀數(shù)據(jù)

3 討論

文獻資料表明，雜交小麥的千粒重普遍存在正優(yōu)勢[1-4]，石素云認為，雜交小麥各階段增幅明顯高于普通小麥，到達籽粒快速增長的時間較早，且持續(xù)時間長[5]；蔣紀蕓報道，雜交小麥成熟較晚，高溫來臨時仍有較強生長勢[6]；劉仲齊的研究結(jié)果表明，T型雜交小麥灌漿特性表現(xiàn)為前慢后快[7]；張建誠等對CHA雜交小麥的灌漿優(yōu)勢規(guī)律研究認為，雜種和親本的灌漿平均速度、灌漿持續(xù)期與千粒重均呈正相關(guān)[8]。王竹林在分析K型雜交小麥籽粒灌漿特性研究中指出，絕大多數(shù)雜交種前期灌漿速率低于高親甚至低于低親，中期灌漿速率大幅度提高，部分雜交種可超過高親。本研究表明：溫光敏兩系雜交小麥綿雜麥168在整個灌漿過程中干物質(zhì)增幅和灌漿速率都比川麥107高，且達到快速增長的時間要早。導(dǎo)致上述差異的原因可能與試驗取材不同或本地小麥生長所處的生態(tài)條件有關(guān)。溫光敏兩系雜交小麥的灌漿期干物質(zhì)增長呈“S”曲線，表現(xiàn)為前期慢，中期快，后期慢的變化規(guī)律。雜交小麥各階段增幅明顯高于普通小麥，到達籽?？焖僭鲩L的時間較早，這一結(jié)果同石素云的雜種小麥灌漿研究相似。灌漿速率變化呈單峰曲線，雜交小麥的最大千粒重比對照高，灌漿持續(xù)時間短，究其原因是雜交小麥的起始生長勢高，在整個灌漿期灌漿速率高，尤其是漸增期和快增期速率相對較高，干物質(zhì)積累相對較快。因此，不同的品種籽粒干物質(zhì)積累的差異，主要取決于灌漿期特別是中前起期灌漿速度的快慢。這一結(jié)果與前人研究相似[9]。

關(guān)于小麥籽粒灌漿特性與粒重的關(guān)系，迄今已有較多報道．但尚未形成統(tǒng)一的結(jié)論。張建誠等對CHA雜交小麥的灌漿優(yōu)勢規(guī)律研究認為，雜種和親本的灌漿平均速度、灌漿持續(xù)期與千粒重均呈正相關(guān)[8]。謝令琴等認為，灌漿持續(xù)時間、快增期灌漿速率和時間、緩增期灌漿速率和時間對粒重作用顯著[13]。本研究從不同階段灌漿參數(shù)與粒重的統(tǒng)計分析表明：小麥最大灌漿速率，快增期和緩增期速率，達最大灌漿速率的時間，漸增期持續(xù)天數(shù)是影響粒重的重要參數(shù)。因此提高漸增期和快增期速率對提高小麥粒重尤為重要。通過對冠層生理特性的研究，綿雜麥168株葉型緊湊，葉面積系數(shù)高，透風(fēng)透光好，光合作用強，有利于灌漿干物質(zhì)的積累。源、庫的協(xié)調(diào)是小麥獲得高產(chǎn)的生理基礎(chǔ)[11]，采用精量播種，充分發(fā)揮雜交小麥營養(yǎng)生長優(yōu)勢[12]，達到高產(chǎn)的目的。因此，在高產(chǎn)育種過程中，應(yīng)將提高灌漿速率尤其是快增期灌漿特性、選擇株型緊湊、通風(fēng)透光好作為選擇指標。

[1]黃鐵城主編．雜種小麥研究進展、問題與展望[M]．北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,199O:11-17

[2]Chatured． N2．Canadian Journal of oJ Botanty，1983,61(8)：2053-2058

[3]謝學(xué)民,張全德,朱漢如.小麥雜種優(yōu)勢的研究與利用[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版杜,1981

[4]王竹林．K型雜交小麥籽粒灌漿特性研究[J]．西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1997(6):36-40

[5]石素云,張艷敏．雜種小麥灌漿規(guī)律的研究[J]．河北農(nóng)作物研究,1993(2):43-49

[6]蔣紀蕓．雜種小麥生育期的研究[J]．西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,1992(4)：31-34

[7]劉仲齊,李有春．提型雜種小麥灌漿特性的研究[J]．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,1993(2):26-31

[8]張建誠,王秋葉，姚景珍．CHA雜種小麥灌漿優(yōu)勢規(guī)律研究[J]．作物學(xué)報,2000(6): 885-891

[9]劉桂茹．小麥耐旱品種籽粒灌漿特性的研究[J]．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1994(4):43-47

[10]丁希泉．鄭秀梅農(nóng)業(yè)實用回歸分析[M]．吉林：吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1989

[11]翟利劍. 春小麥群體庫源比及其與產(chǎn)量的關(guān)系[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002(2): 151-154

[12]張建奎. 雜交小麥基本苗與產(chǎn)量結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2005(1):25-28

[13]謝令琴．不同熟期小麥品種籽粒灌漿參數(shù)與粒重相關(guān)性研究[J]．農(nóng)業(yè)與技術(shù),2002, 22(1):33-36

[14]傅兆麟，孫其信．小麥超高產(chǎn)基因型冠層結(jié)構(gòu)有關(guān)問題的研究[J]．淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報, 2002,25(1)：32-36

[15]傅兆麟，孫其信．超高產(chǎn)基因型小麥冠層葉片生理特性及與有關(guān)產(chǎn)量性狀的關(guān)系[J]．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002， 25(2):16-2O

[16]雷振生，林作楫，楊會民，等．黃淮麥區(qū)高產(chǎn)小麥品種的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)及其生理基礎(chǔ)的研究[J]．華北農(nóng)學(xué)報，1996，11(1)：70-75