3個(gè)貴州薏苡品種農(nóng)藝性狀及光合特性研究

徐劍　李建容　趙懿琛　趙德剛

摘 要：為探究貴州薏苡農(nóng)藝性狀及光合生理特性，以興仁小白殼、黔薏苡1號、黔薏苡2號進(jìn)行田間小區(qū)試驗(yàn)，測量其農(nóng)藝性狀并測定光合特性日變化，以期為發(fā)掘高產(chǎn)的薏苡品種提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：黔薏苡1號的莖粗、分蘗數(shù)、單株產(chǎn)量、主莖產(chǎn)量均顯著高于黔薏苡2號和興仁小白殼;黔薏苡2號的株高、莖節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)顯著低于興仁小白殼。3個(gè)薏苡品種之間的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度及胞間CO2濃度日變化趨勢均不同，興仁小白殼和黔薏苡1號各自在13：00、14：00出現(xiàn)午休現(xiàn)象，表現(xiàn)為黔薏苡1號、黔薏苡2號凈光合速率顯著高于興仁小白殼，黔薏苡1號凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度及蒸騰速率均顯著低于其它兩個(gè)品種，此后逐漸升高，16：00時(shí)達(dá)到峰值并顯著高于其它兩個(gè)薏苡品種。蒸騰速率興仁小白殼在10：00～11：00、14：00～15：00時(shí)間段高于黔薏苡1號、黔薏苡2號。

關(guān)鍵詞：薏苡;農(nóng)藝性狀;光合作用

中圖分類號：S5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0457（2019）05-0065-05 國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.05.011

Study on Agronomic and Photosynthetic Characteristics of Three? Job’s Tears （Coix Lachryma-jobi L.） Varieties of Guizhou Province

XU Jian1，LI Jian-rong1，ZHAO Yi-chen1，2*，ZHAO De-gang1，2，3

（1.School of life sciences Guizhou University Institute of Agro-Bioengineering;The Key Laboratory of Plant Resources Conservation Germplasm Innovation in Mountainous Region（Ministry of Education），Institute of Agro-Bioengineering，Guizhou University， Guiyang，Guizhou 550025，China;2.Schoolof? Tea Sciences，Guizhou University，Guiyang， Guizhou 550025，China;3.Guizhou Academy of agricultural Sciences，Guiyang，Guizhou 550006，China）

Abstract：In order to explore the agronomic traits and photosynthetic physiological characteristics of Job’s Tears （Coix Lachryma-jobi L.） in Guizhou， a field experiment was conducted using Xingren small white shell， Guizhou coix No. 1， Guizhou coix No. 2 as tested materials， and the agronomic traits and the diurnal variation of photosynthetic characteristics was measured to provide theoretical basis for exploiting high-yield Job’s Tears variety varieties. The results showed that the stem diameter， tiller number， yield per plant and main stem yield of Guizhou coix No. 1 were significantly higher than that of Guizhou coix No. 2 and Xingren small white shell; plant height， stem number and tiller number of Guizhou coix No. 2 were significantly lower than that of Xingren small white shell. The net photosynthetic rate， stomatal conductance and intercellular CO2 concentration were different among the three Job’s Tears varieties. The Xingren small white shell and Guizhou coix No. 1 appeared a midday depression of photosynthesis at 13：00 and 14：00， respectively. The net photosynthetic rate of Guizhou coix No. 1 and Guizhou coix No. 2 were significantly higher than that of Xingren small white shell. The net photosynthetic rate， stomatal conductance， intercellular CO2 concentration and transpiration rate of Guizhou coix No. 1 were significantly lower than those of the other two varieties， but increased gradually and peaked at 16：00 and were significantly higher than those of the other two varieties. The transpiration rate of Xingren small white shell was higher than that of Guizhou coix No.1 and No.2 during 10：00～11：00 and 14：00～15：00.

Key words：Job’s Tears （Coix Lachryma-jobi L.）; agronomic traits; photosynthesis

薏苡（Coix lachryrm-jobi L.）為禾本科薏苡屬草本植物，是一種藥食兼用的小雜糧，具有抗蟲、抗?jié)臣澳拓汃さ忍攸c(diǎn)[1-2]。貴州是薏苡起源地之一，薏苡種植面積及產(chǎn)量居全國第一，且品種營養(yǎng)成分含量較高[3]，其代表性品種為興仁小白殼。興仁小白殼原產(chǎn)于貴州興仁縣，屬地理保護(hù)標(biāo)志品種，常作為親本用于薏苡育種[4-6]。除興仁小白殼外，黔薏苡1號及黔薏苡2號作為國審品種，灌漿期籽粒干物質(zhì)積累速率比興仁小白殼快[6]。

光合作用是作物生產(chǎn)力關(guān)鍵因素之一[7]，籽粒的干物質(zhì)增長絕大部分來源于光合作用，并且20%～30%干物質(zhì)與旗葉的光合作用有關(guān)[8-9]。因此，研究薏苡光合速率有助于挖掘光合性能優(yōu)異的種質(zhì)資源。目前關(guān)于薏苡拔節(jié)期、旺長期和全生育期[10-12]光合速率的研究已有報(bào)道。研究發(fā)現(xiàn)薏苡光合效率大小與植株高大、分蘗數(shù)和百粒重等有關(guān)[13]，而灌漿期籽粒干物質(zhì)增長最重要的階段，其光合速率的研究尚未見報(bào)道。本研究以興仁小白殼、黔薏苡1號和黔薏苡2號為材料，測量其7個(gè)主要農(nóng)藝性狀和5個(gè)產(chǎn)量性狀，同時(shí)測定灌漿期光合特性，采用方差分析對3個(gè)貴州薏苡品種農(nóng)藝性狀與光合特性進(jìn)行綜合評價(jià)，以期為高產(chǎn)的薏苡品種選育和目的性狀改良提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與種植條件

本研究所用材料興仁小白殼、黔薏苡1號、黔薏苡2號均由貴州省農(nóng)科院亞熱帶作物研究所提供，貴州農(nóng)業(yè)生物工程研究院繁殖并保存。

試驗(yàn)于2018年5月4日在貴州大學(xué)農(nóng)業(yè)生物工程研究院作物種植基地進(jìn)行，采用人工起畦穴播法，種植面積為19.39 m2，每穴4～5粒種子，每穴株行距50～60 cm×70～80 cm，待幼苗長出3～4真葉時(shí)進(jìn)行間苗，每穴留1株苗，每個(gè)品種種植3行，每行20株，常規(guī)肥水管理。自播種之日起到種子成熟，觀察記錄全生育期及農(nóng)藝性狀測量。種植及農(nóng)藝性狀測量參照張喜瑞[14]方法，種植方式略有改動。

1.2 農(nóng)藝性狀和光合生理特征測定

農(nóng)藝性狀測量為每個(gè)品種選取60株，測其株高、主莖粗（基部）、莖節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)、粒型（以粒長、粒寬作為測量指標(biāo)）。種子成熟后進(jìn)行考種，每個(gè)品種選取5株，測其百粒重、主莖產(chǎn)量、單株產(chǎn)量。

利用Li6400×T光合儀測定灌漿期興仁小白殼、黔薏苡1號及黔薏苡2號的凈光合速率（photosynthetic rate，Pn）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，GS）、胞間二氧化碳濃度（Intercellular carbon dioxide concentration，Ci）和蒸騰速率（transpiration rate，Tr）。每品種薏苡選3株，測其主莖從上往下數(shù)第二片完全展開葉，測定時(shí)刻為9：00～18：00，期間每隔1 h測一次，每次重復(fù)3次。光合日變化測定參照舒志明等[10]方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用軟件Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 22.0進(jìn)行方差分析，軟件GraphPad prism 6進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 薏苡農(nóng)藝性狀特征

對供試薏苡成熟期的株高、莖粗、莖節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)、粒長、粒寬及收獲后的百粒重、單株產(chǎn)量、主莖產(chǎn)量進(jìn)行測定（表1、表2、表3）。結(jié)果表明：興仁小白殼與黔薏苡1號的株高、莖節(jié)數(shù)、粒長、粒寬、百粒重未達(dá)到顯著水平，但莖粗、分蘗數(shù)、單株產(chǎn)量、主莖產(chǎn)量分別顯著低于黔薏苡1號15.2%、16.9%、46.7%、32.8%;此外，興仁小白殼與黔薏苡2號的莖粗、粒長、粒寬、主莖產(chǎn)量、單株產(chǎn)量、百粒重未達(dá)到顯著水平，株高、莖節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)分別顯著高于黔薏苡2號11.4%、14.1%、34.1%。小區(qū)產(chǎn)量測定發(fā)現(xiàn)，興仁小白殼產(chǎn)量為5.35 kg/6.46m2，分別低于黔薏苡1號27.21%，黔薏苡2號17.69%。說明黔薏苡1號、黔薏苡2號的產(chǎn)量優(yōu)于興仁小白殼。

2.2 薏苡光合特性

從上午9：00到下午18：00，興仁小白殼、黔薏苡1號與黔薏苡2號的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）及胞間CO2濃度（Ci）日變化呈現(xiàn)不同趨勢（圖1～3）。從凈光合速率日變化曲線來看，興仁小白殼有明顯的雙峰曲線，從9：00到11：00凈光合速率隨光照的強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)，在11：00時(shí)，凈光合速率達(dá)到全天最大值，為30.800 μmol/m2·s;在中午強(qiáng)光條件下光合作用受到光抑制而出現(xiàn)“午休現(xiàn)象”;在14：00時(shí)，興仁小白殼出現(xiàn)第二個(gè)峰，此后一直呈下降趨勢;黔薏苡1號為雙峰曲線，在14：00時(shí)出現(xiàn)出現(xiàn)最低值，之后逐漸升高，在16：00到達(dá)峰值，此時(shí)其光合速率顯著高于其它兩個(gè)薏苡品種。黔薏苡2號光合曲線為平穩(wěn)的單峰曲線，15：00時(shí)達(dá)到峰值。從品種間不同時(shí)刻差異來看，在10：00、13：00及16：00時(shí)刻，黔薏苡1號的光合速率顯著高于興仁小白殼，可發(fā)現(xiàn)在13：00時(shí)，黔薏苡2號的光合速率顯著高于興仁小白殼，在9：00、12：00、14：00、17：00時(shí)，興仁小白殼的光合速率顯著高于黔薏苡1號;在11：00、12：00、17：00時(shí)，興仁小白殼的光合速率高于黔薏苡2號，說明在強(qiáng)光照射下，黔薏苡1號及黔薏苡2號比興仁小白殼更能有效利用光能。

從氣孔導(dǎo)度（GS）日變化曲線趨勢來看，興仁小白殼有明顯的雙峰曲線，在9：00到11：00時(shí)間段，氣孔導(dǎo)度隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)導(dǎo)度升高，在11：00達(dá)到全天中的最高，之后從12：00到14：00時(shí)，呈現(xiàn)降低后又上升的趨勢，在14：00到達(dá)第二個(gè)小高峰，此后一直呈下降趨勢。黔薏苡1號為雙峰曲線，峰值在11：00和15：00時(shí)。黔薏苡2號為單峰曲線，峰值在14：00時(shí)。從品種間差異分析可知，在9：00和16：00時(shí)，黔薏苡1號氣孔導(dǎo)度顯著高于興仁小白殼，其中在14：00時(shí)，興仁小白殼顯著高于黔薏苡1號，在10：00到12：00時(shí)間段，興仁小白殼顯著高于黔薏苡2號，說明在強(qiáng)光下3個(gè)薏苡品種對水分的維持能力為黔薏苡1號高于興仁小白殼和黔薏苡2號。

從胞間CO2濃度（Ci）日變化來看，興仁小白殼為單峰曲線，在9：00～13：00時(shí)間段，其胞間CO2濃度隨著光照強(qiáng)度的增加而降低，在14：00時(shí)到達(dá)最高峰，再從14：00～16：00呈下降趨勢，此后一直逐漸上升。黔薏苡1號為雙峰曲線，峰值在11：00和15：00。黔薏苡2號為平穩(wěn)的單峰曲線，峰值在14：00。對比不同時(shí)刻品種間胞間CO2濃度可發(fā)現(xiàn)，在14：00時(shí)，黔薏苡2號胞間CO2濃度顯著高于興仁小白殼。胞間CO2濃度，在13：00和14：00時(shí)，興仁小白殼顯著高于黔薏苡1號，在9：00和11：00時(shí)，興仁小白殼顯著高于黔薏苡2號，說明在強(qiáng)光下3個(gè)薏苡品種對CO2的同化能力為黔薏苡1號高于黔薏苡2號和興仁小白殼。

蒸騰速率（Tr）日變化，3個(gè)薏苡品種均為雙峰曲線，表現(xiàn)為9：00到13：00時(shí)間段，品種隨著光合強(qiáng)度的增加，蒸騰速率逐漸上升，13：00時(shí)達(dá)到最高峰，之后在13：00到15：00時(shí)間段，呈現(xiàn)降低后升高趨勢，在15：00時(shí)，興仁小白殼和黔薏苡2號出現(xiàn)第二個(gè)峰值，但黔薏苡1號的蒸騰速率在16：00時(shí)才到達(dá)第二個(gè)峰值。對比品種在不同時(shí)刻的差異，發(fā)現(xiàn)在9：00時(shí)，黔薏苡1號和黔薏苡2號的蒸騰速率顯著高于興仁小白殼，在14：00和15：00時(shí)，興仁小白殼蒸騰速率顯著高于黔薏苡1號，在10：00、11：00、15：00、16：00時(shí)，興仁小白殼蒸騰速率顯著高于黔薏苡2號，說明隨著光照輻射的增強(qiáng)，3個(gè)薏苡品種的蒸騰速率大小為興仁小白殼高于黔薏苡1號和黔薏苡2號。

3 結(jié)論與討論

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物產(chǎn)量的高低是最為關(guān)鍵的，而作物的農(nóng)藝性狀及光合強(qiáng)度與產(chǎn)量密切相關(guān)，并且農(nóng)藝性狀能夠顯著影響光合效率，單株產(chǎn)量高低與莖粗大小呈正相關(guān)[15-16]。此外，分蘗數(shù)對產(chǎn)量的增加有促進(jìn)作用，分蘗數(shù)越多，作物的單蘗、單株光合作用速率也就越高[17]。研究發(fā)現(xiàn)利用光合促進(jìn)劑處理作物后，作物的株高和莖粗及產(chǎn)量增加[18]，這和本研究得出的黔薏苡1號莖粗、分蘗數(shù)及產(chǎn)量均高于興仁小白殼、黔薏苡2號的結(jié)果一致。

光合作用是植物有機(jī)物質(zhì)的根本來源，因此發(fā)掘光合能力較強(qiáng)的優(yōu)良品種，對作物資源開發(fā)具有極為重要的意義。本研究發(fā)現(xiàn)3個(gè)薏苡品種凈光合速率曲線在11：00～15：00時(shí)段，凈光合速率均高于上午和下午，這與舒志明等研究結(jié)果類似，表明薏苡灌漿期和拔節(jié)期光合特性相似。在中午13：00時(shí)，興仁小白殼出現(xiàn)午休現(xiàn)象，而其它兩個(gè)薏苡品種在同一時(shí)刻的凈光合速率顯著高于興仁小白殼，14：00時(shí)，黔薏苡1號有小幅的午休現(xiàn)象，16：00時(shí)，出現(xiàn)第二個(gè)峰值，此時(shí)的凈光合速率顯著高于其它兩個(gè)薏苡品種，說明黔薏苡1號和黔薏苡2號光合能力高于興仁小白殼，3個(gè)薏苡品種對光合適應(yīng)能力黔薏苡1號高于黔薏苡2號，黔薏苡2號高于興仁小白殼。凈光合速率與氣孔導(dǎo)度密切相關(guān)，并且氣孔導(dǎo)度影響其蒸騰作用和胞間CO2濃度，特點(diǎn)是在供應(yīng)水分充足時(shí)，氣孔導(dǎo)度變化呈上升趨勢，利于CO2同化，而水分供應(yīng)不足時(shí)，氣孔導(dǎo)度變化呈降低趨勢，利于蒸騰作用，不利于光合作用，理論上，胞間CO2濃度與CO2同化量呈正相關(guān)，進(jìn)而影響凈光合速率[19]。研究表明隨著CO2濃度的增加，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度及水分利用效率均隨之增加[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，黔薏苡2號的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度曲線趨勢呈平穩(wěn)上升再下降，表明其光合比較穩(wěn)定，而興仁小白殼的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度曲線趨勢與黔薏苡1號相似，均有單、雙峰趨勢。從3品種的蒸騰速率曲線可看出，在9：00～15：00時(shí)間段，上升、下降趨勢一致，但黔薏苡1號在16：00時(shí)才達(dá)到第二個(gè)峰值，黔薏苡1號水分維持能力高于其它兩個(gè)品種，可以得出，黔薏苡1號是一種優(yōu)良的薏苡品種，但黔薏苡1號種子的殼比較硬。因此，以黔薏苡1號作為親本，選育出殼硬度小的品種是接下來的研究關(guān)鍵。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] MA K H，KIM K H，DIXIT A，et al.Assessment of genetic diversity and relationships amongCoix lacryma-jobiaccessions using microsatellite markers[J].Biologia Plantarum （Prague），2010，54（2）：272-278.

[2] 林 瑤，陸世惠，喻巧容，等.薏苡莖葉提取物石油醚部位的體外抗腫瘤活性研究[J].中國臨床藥理學(xué)雜志，2018，34（3）：282-284.

[3] 常冬妹，盧紅梅，陳 莉，等.興仁薏仁米營養(yǎng)成分分析與評價(jià)[J].食品工業(yè)，2017，38（6）：303-307.

[4] 黃亨履，崔 嵬，高吉寅，等.黔南山區(qū)薏苡資源的多樣性及評價(jià)[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995（S1）：22-27.

[5] 張國兵，周棱波，汪 燦，等.薏苡新品種粱豐薏2號選育研究[J].農(nóng)技服務(wù)，2016，33（14）：10-11，19.

[6] 李祥棟，潘 虹，陸秀娟，等.貴州薏苡品種籽粒的灌漿特征[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（3）：11-14.

[7] 路獻(xiàn)勇，閆曉明，江本利，等.薏苡生理生化代謝的[99]研究進(jìn)展[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（12）：30-34.

[8] 許大全，李德耀，沈允鋼，等.噴霧對小麥光合作用與籽粒產(chǎn)量的影響[J].植物生理學(xué)通訊，1986（3）：38.

[9] 曹樹青，趙永強(qiáng)，溫家立，等.高產(chǎn)小麥旗葉光合作用及與籽粒灌漿進(jìn)程關(guān)系的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（06）：19-25.

[10] 舒志明，梁宗鎖，孫 群，等.薏苡拔節(jié)期光合作用日變化特征研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007（3）：164-170.

[11] 楊志清，張世鮑，蒙海鐵，等.云南文山10個(gè)薏苡品種光合特性分析[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2015，30（03）：440-444.

[12] 李慧玲，白巖，李雁鳴.薏苡生育期中葉片光合性能的研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，35（05）：9-14.

[13] 羅光輝，趙仁全，羅光瓊，等.黔北地區(qū)薏苡高產(chǎn)栽培最佳行窩距及最適播種量探討[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2015，34（05）：65-69.

[14] 張喜瑞.福建薏苡農(nóng)藝性狀、淀粉微結(jié)構(gòu)及發(fā)芽前后薏苡仁多糖的比較研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2011.

[15] 陳秀娟，糜 林，陳衛(wèi)平，等.種苗莖粗對草莓生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（4）：129-132.

[16] 陳芳軟.不同生境條件下多花黃精生長特征及光合特性研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2013.

[17] 張文忠，王慧慧，蘆 明，等.分蘗對玉米農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（30）：35-37，44.

[18] 楊明生，褚麗敏.光合作用促進(jìn)劑對玉米光合作用和產(chǎn)量的影響[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2016（4）：36-37.

[19] 金路路，齊 華，衣 瑩，等.CO2濃度增加對燕麥光合特性的影響[J].雜糧作物，2007（01）：33-36.