干旱对不同抗旱性冬小麦旗叶光合及主茎干物质转运的影响

以冬小麦品种长武134(抗旱性强)和陕253(抗旱性弱)为材料,研究干旱对旗叶净光合速率和叶绿素含量、主茎及其组成节间花前积累干物质的转运及其对穗粒重贡献的影响。结果表明,干旱条件下长武134主茎穗粒重降幅小于陕253;干旱缩短了小麦花后旗叶光合速率高值持续期(PAD)和叶绿素含量缓降期(RSP),长武134受影响程度较小。长武134除穗下节外,其余各节间及茎杆干物质转运量及对籽粒贡献率降幅均大于陕253;干旱提高了陕253穗下节和倒二节干物质转运率,降低了倒三节和下部节干物质转运率,茎杆干物质转运率无明显变化;长武134除穗下节外其余各节间及茎杆干物质转运率均明显低于对照,而且距离穗部越远的节位降低幅度越大。上述结果表明,干旱条件下不同节位干物质转运能力变化与距离穗远近有关,花前茎杆干物质转运并不能补偿籽粒产量的损失,花后旗叶光合功能期延长是小麦抗旱高产的主要原因。

施氮水平对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳、氮的影响

施用氮肥是提高作物产量和土壤有机碳(SOC)、氮(TSN)含量的重要养分管理措施。利用长期田间试验(19842~007),定量评价了常规耕作条件下5个施氮水平N 0(N0)、45(N45)、90(N90)、135(N135)和180(N180)kg/hm2处理下,小麦子粒产量、SOC、TSN和氮肥利用效率的变化。研究了施氮水平对黄土旱塬区小麦产量、SOC和TSN积累的影响。结果表明,19842~007年期间,N0、N45、N90、N135和N180处理小麦产量的平均值依次为1.2、2.4、2.9、3.2和3.4t/hm2;N0处理的小麦产量随试验年限而降低,年降低幅度达67 kg/hm2(P<0.001);但增施氮肥处理小麦产量降低趋势得到显著控制,当施氮水平提高到N 90 kg/hm2时,产量随年限呈现出缓慢升高的趋势。随着施氮水平的提高,地上部氮肥利用率由40%(N45)降低到28%(N180)。不同施氮水平条件下,SOC含量随年限呈缓慢升高趋势。23年后(2007年),N0、N45、N90、N135和N180处理下,0—20 cm土层SOC储量依次为16.9、18.2、18.7、19.0和19.1 t/...

黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验(始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C,DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C,MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系。研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM)。结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM>M>NP>N>CK>F。土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因。各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期>抽穗期>成熟期>返青期>拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期>灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序...

施氮量对黄土旱塬区冬小麦产量和土壤水分动态的影响

为了探明施氮量对黄土旱塬区冬小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和麦田土壤水分动态的影响规律,以抗旱性冬小麦品种长武58为供试材料,于2006～2008年连续两个年度在陕西省长武县对不同施氮量条件下麦田土壤贮水量动态、耗水规律、小麦产量和夏闲期降水补给率等特征进行研究。结果表明,麦田土壤贮水量随季节和降水明显变化,同一生育时期2.7m土层的土壤贮水量基本随施氮量的增加而减少。偏旱年每公顷施氮300kg和平水年每公顷施氮225kg均能够获得当年最大的籽粒产量和水分利用效率。每公顷施氮75kg和225kg均能在夏闲期获得较大的降水补给率。每公顷施氮225kg更有利于黄土旱塬区冬小麦的高产和稳产。

小麦/玉米苗期磷累积量对介质供磷水平反应的差异

小麦和玉米苗期是磷素营养的关键期和敏感期,研究两种作物苗期对介质供磷反应,可为合理施用磷肥提供参考。试验设缺磷对照、低磷胁迫、中等磷胁迫和正常供磷(P_2O_5含量分别为0、0.05mmol·L~(-1)、0.3mmol·L~(-1)和0.5mmol·L~(-1))4种磷水平,选取小麦"小偃22号"、"兰考4号"和玉米"屯玉65号"、"户单4号"为指标作物,用营养液培养法研究小麦、玉米苗期磷累积量对介质不同供磷水平的反应差异。结果表明,不同介质供磷水平下,两种作物苗期磷累积量显著不同且因作物类型、基因型、器官及测定时期不同而异。总体而言,介质供磷后,苗期早期生长阶段(出苗后25d以前),小麦的介质最佳供磷水平较玉米高;苗期后期(出苗后40～50d),小麦和玉米最佳供磷水平一致。如果以低磷胁迫作为对比进行分析,玉米苗期整株磷累积量对介质供磷的敏感性比小麦强;从不同基因型来看:"兰考4号"对介质供磷的敏感性强于"小偃22号","屯玉65号"和"户单4号"基本一致。缺磷条件下小麦较玉米磷效率高,供磷条件下玉米较小麦高;但不同基因型间规律性较差。

干旱对不同冬小麦旗叶光合产物供应能力的影响

研究干旱对小麦旗叶光合产物供应能力的影响,揭示小麦抗旱高产的生理机制,为提高小麦的抗旱能力及高产稳产提供理论依据。【方法】在防雨池栽培条件下,以旱地冬小麦品种长武134(抗旱性强)和水地冬小麦品种陕253(抗旱性弱)为试材,以适宜水分处理为对照(CK,土壤含水量为田间持水量的70%～75%),研究干旱处理(土壤含水量为田间持水量的50%～55%)对不同冬小麦旗叶光合产物供应速率(净光合速率和蔗糖合成能力)和供应持续期的影响。【结果】与对照相比,干旱处理降低了冬小麦灌浆中后期旗叶净光合速率,缩短了净光合速率高值持续期(PAD),其中长武134降幅较小,净光合速率较高;干旱处理提高了冬小麦灌浆初期旗叶的蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性,其中长武134增幅较大,且在灌浆中后期依然能保持相对较高的蔗糖供应能力;干旱处理缩短了冬小麦叶绿素含量缓降期(RSP),提高了丙二醛(MDA)含量,加速了旗叶的衰老,缩短了光合产物的供应持续期,其中长武134受干旱影响较小;干旱处理降低了冬小麦灌浆中后期主茎穗粒质量积累量及其速率,其中长武134降幅较小。【结论】干旱条件下,抗旱品种长武134旗叶在灌浆中后期可维持较高的光合产物...

在盐胁迫下外源维生素浸种对小麦发芽及幼苗生长的影响

维生素(Vitamin)又称维他命，为“万年青”产品，是维持人体生命健康必需的一类低分子有机化合物质。维生素对人体健康的作用人们研究很多, 维生素可以增强人体对感染的抵抗力，降低出生缺陷及降低癌症和心脏病发病率等，一旦缺乏，肌体代谢就会失去平衡，免疫力下降，各种疾病，病毒就会趁虚而入；而维生素对作物影响的研究却很少。目前为止，尚无对用维生素浸种的方法来研究外源维生素是否对小麦种子萌发及幼苗生长起调节作用的报道，且对其在小麦抗逆性方面影响的研究甚少，对盐的胁迫抗性研究尚未有人报道。小麦（Triticum aestivum L.）属于拒盐的淡土性作物。盐害不利于小麦生长，严重影响小麦的产量和品质。本研究采用4 种不同维生素VB1、VC、VB6、VPP，分别对供试小麦品种川育12（红皮）、川育16（白皮）小麦浸种后，在一般自然条件下和逆境（盐胁迫条件）下，进行试验。探讨在正常情况下与在不同盐浓度条件下，各维生素及盐浓度对小麦发芽及幼苗生长的影响，并且比较两种不同皮色的小麦在相同盐胁迫条件下的差异表现，同时研究维生素处理的特异性，且哪种维生素对盐害缓解作用最佳。研究结果表明：在无盐胁迫（自然）条件下，对用4 种不同维生素VB1、VC、VB6、VPP 浸种小麦川育12、川育16 后的种子萌发及幼苗生长（幼苗的根长、根重、苗高、苗鲜重）的研究结果表明：4 种外源维生素浸种均对小麦发芽有调节作用，都能提高其最终发芽率。但是提高幅度有所差异。用VB6 浸种后的小麦提高幅度最多，VC 次之，VPP 提高幅度最小。同时，4 种外源维生素浸种对小麦种子的出芽速度及芽后长势也有一定的影响。VB6、VC 处理的小麦种子出芽速度最快，萌发后长势最好；VB1 出芽速度相对较慢，VPP 最慢,但都大于对照；VB1 处理长势略高于对照，VPP 处理的小麦长势则低于对照。从整体来看，VB6、VC处理促进效应明显， VB1 次之，而VPP 在某些方面无效甚至产生负效应。此外，相同的维生素处理对不同的品种的种子萌发、生长效果也存在差异，各种维生素作用于川育12 的效应均强于对川育16。进一步对幼苗根系TTC 还原力及幼苗叶片中硝酸还原酶活性进行测定、分析。研究发现：并非所有种类的维生素对幼苗根系TTC 还原力及幼苗叶片中硝酸还原酶活性的提高都有帮助。幼苗根系TTC 还原力在不同维生素处理下存在显著差异，而与小麦品种关系甚微。经VB6、VC 处理后，根系TTC 还原力测定值均显著高于对照，VB1 不明显，VPP 则略低于对照。VB6、VC 处理的幼苗叶片中硝酸还原酶的含量大于对照，VB1 与对照相差无几，而VPP 处理的川育12 幼苗叶片中的硝酸还原酶活性比对照CK 略高，而在川育16 中则略比对照CK 有所下降，呈现出抑制效应。综上结果表明：VB6、VC 具有促进种子发芽，幼苗生长及根系生长的作用，是较好的促生长剂；VPP 具有抑制作用，是较好的抑制剂，可进一步研究、开发利用。在盐胁迫条件下，对用4 种不同维生素VB1、VC、VB6、VPP 浸种川育12、川育16 后的种子萌发及幼苗生长（幼苗的根长、根重、苗高、苗鲜重）的研究结果表明：在不同盐浓度胁迫条件下， 各处理的种子萌发及幼苗生长均受到不同程度的抑制。随着盐浓度的增加, 发芽率、发芽指数和活力指数成下降趋势；幼苗的根长、根重、苗高、苗鲜重不断降低。4 种维生素处理间也表现出较大差异。VB6、VC 在每个处理中均保持对盐害的缓解作用，VB6 较VC 更易于促进发芽及幼苗生长。最终发芽率高，根系多、长、重，苗高高、重。而VB1、VPP 则表现出抑制作用。在高盐浓度150mM 时，4 种维生素浸种后的种子，其最终发芽率均不能达到40％，但VB6、VC 处理最终发芽率、苗重、根重均高于对照，VPP 最终发芽率、苗重、根重均低于对照。进一步对幼苗根系TTC 还原力及幼苗叶片中脯氨酸含量进行测定、分析。研究发现：不同盐浓度，不同维生素处理、不同品种间存在差异。随着盐浓度的增加（75mM，100mM，150mM），幼苗根系TTC 还原力活性成下降趋势，幼苗叶片中脯氨酸的积累量成上升趋势。VB6 处理脯氨酸含量增加最为明显，VC 次之，VPP 与对照接近，其变化幅度最小。经VB6、VC 处理后的幼苗根系还原强度，在不同盐浓度下，测定值均显著高于对照，VB1 不明显，VPP 则低于对照，产生负效应。此外，品种间表现不尽相同，相同的维生素处理，相同的盐浓度对不同的品种的种子萌发、生长效果也存在差异， 4 种维生素对川育16 的作用均强于川育12，但其影响趋势是一致的。说明VB6、VC 具有耐（抗）盐性，可以促进种子发芽和幼苗生长，是较好的耐（抗）盐拌种剂。 Vitamin is one kind of necessary low molecular compound for humans tosustain health and life. Lots of Studies have been done on the effectc of the vitaminsfor people. Vitamin can help people improve the body's natural resistance to disease,Drop the rate of birth defects、cacers and the incidence of the heart diseases. Ifpeople have less of them, the metabolism of the organism may throw off balance,immunity may drop off, and catch disease; Though the effects for Vitamin to thecrops are limited. up to now, there’s no one use soking seeds of wheats with vitaminsas a method, to study on how the effects will happen on the wheat seed germinationand seedling growth, and there are only few reserches on antireversion force forwheats ,none for the antireversion force in Sault stress condition.Wheat（Triticum aestivum L.）is sensitive to the salt, so the salt damage will doharm to wheat’s growth, it will have an unfavorable impact on the output and thequality of wheat.On this reaserch, we Soaking CHY12(red)、CHY16 (white) wheat seeds withVitamin C, B1, PP, B6 (50mg/L) as a pretreatment first. Then under two condition: one is in the normal environment the other is in different Salinity, we begin ourexperiments. Then disscuss on if the vitamin and salinity affect the wheat seedgermination and seedling growth, and what is the different between the two of them,the result shows that:Under the normal condition, after soaking seeds with VB1、VC、VB6、Vpp，we study on the their seed germination and the seeding growth(the root length andweights, The seedling heights and weights), it shows that all of those four kinds ofvitamin can adjust the seed germination, but different in The growth rate. VB6 isbest for increase, VC comes second,VPP is the worst. Meanwhile, those four vitaminalso have effect on the speed of the sprouting of the wheat. VB6、Vc can faster theseed germination most, and the seedlings are all doing well; VB1 do little effects onthe budding, Vpp is the worst, but all treatments are better than CK; but in Vi, VB1some what above the CK, while VPP lower than that. On the whole, the acceleratingeffect of VB6、VC are obvious, VB1 takes second place, but VPP in some aspects arenoneffective even have negative effect. Furthermore, different kind of seeds with thesame vitamin may different in seed germination and seedling growth, four vitaminson CHY16 is better than CHY12.More studies on TTC reductive capacity of roots and the activity of nitratereductase in the leaves, the reasult shows not all the vitamin can help the seedlings toimprove the TTC reductive capacity and the activity of nitrate reductase. TTCreductive capacity in different treatments shows significant differences,but notcorrelate to the variety of the wheat. The TTC reductive capacity of VB6、Vctreatments are all higher than CK, VB1 is nearly the same as CK, VPP is a littlelower than CK. Through the study of acivity of nitrate reductase, it shows that,VB6、VC are higher than CK ,VB1 is nearly the same as CK also, VPP is a little higher inthe CK of CHY12 but lower in CHY16. Through all the results above: VB6、Vc helpthe wheat seed germination, seedling growth and the growth of roots, is theperfectable factor of stimulating the growth; Vpp is a inhibition, that’ll be furtherreserch,and well develop and utilize in the future.Under the different Salinity condition, after soaking seeds with VB1、VC、VB6、Vpp，we study on the their seed germination and the seeding growth(the root lengthand weights, The seedling heights and weights), it shows that: under differentsalinity, the seed germination and the seedling growth of any treatment are inhibited.With the increase of the concentration, the germination rate, Vi、Gi all had fallen; theroot length and weight, the seedling heights and weights steadily sank down. There are also have pronounced difference between all treatments with four differentvitamins.VB6、VC in all treatments are alleviative the salt damage, VB6 is easier tocause to put forth buds than VC, and it’s quantitative value is the highest in theultimate germination rate, in root and seedlings’ hight and weight. Though the VPP、VB1 are seems to inhibite its growth. Under the high concentration150mM Nacl, theultimate germination rate in all treatments are below the 40%, but VB6、VC’squantitative values in any experiments are higher than CK,while VPP lower thanCK.Then we study on the TTC reductive capacity of roots and the content of Polinein leaves, the result shows that between the different salinity, different vitamintreatments, different varieties of the wheat have discrepancy.along with theincreasing concentraion of the salinity（75mM，100mM，150mM），TTC reductivecapacity of roots decreases, the accumulation of the content of Poline in leaves havean upward trend. The increase of VB6’s treatment are obviously, VC comessecond,VPP is nearly come up with CK, changes a little. In TTC reductive capacity of roots’s reserch, VB6、VC are higher than CK at any time,VB1 is not palpable,VPP is lower than CK, makes negative affect on wheat. In addition, varieties of thewheats are remain different, no matter it shows promoting or inhibiting, all fourvitamins have moreobvious effects on CHY16 than CHY12, but the tendency of theeffection are the same. It is say that VB6、VC can help wheat to standwith the saultwell, and promot in growth，they are the better reagent to mix with the seed.

水肥空间组合对成熟期冬小麦各器官氮磷养分分配的影响

以肥熟土垫旱耕人为土为供试土壤,冬小麦(Triticum aestivum L.)小偃22为供试植物,在全生育期人工控制土壤水分条件下,采用分层隔水土柱法研究了与田间土层分布相同土柱不同土层水分、氮、磷组合对冬小麦不同器官氮、磷养分累积及分配的影响.结果表明:(1)冬小麦不同器官氮、磷累积量表现为籽粒茎秆、叶>穗余部>根系.(2)与整体湿润处理相比,上干下湿水分处理可降低小麦各器官氮、磷累积量,但仅籽粒氮、磷累积量所占比例减少,而营养器官氮累积量所占比例均增加.(3)从肥料处理看,单施氮、单施磷和氮磷配施处理的小麦植株各器官氮、磷累积量均比对照增加,但籽粒氮、磷累积量所占比例均减小.(4)施肥层根系氮、磷累积量比对照相对增加,并以0～30cm土层根系氮、磷累积量为最高.(5)单施氮条件下,以0～90cm土层施肥各器官氮、磷累积量最高,0～30cm土层施肥最低;单施磷和氮磷配施时,以0～90cm土层施肥处理籽粒氮、磷累积量最高,其次是0～30cm土层施肥.由于石灰性土壤中肥料氮终产物以硝态氮为主且容易移动,而磷肥不易在土壤中迁移,在生产实践中仍以氮磷配施入0～30cm土层为佳.

不同类型作物对干湿交替环境的反应

通过对干湿交替环境下春小麦、马铃薯、大豆和玉米等作物的产量、水分利用效率及光合作用、蒸腾作用、气孔导度等生理变化的研究表明 :( 1 )春小麦和马铃薯在干湿交替环境下可获得与充分供水相当的产量而它们的水分利用效率却显著提高 ,大豆减产幅度较大 ,玉米减产严重 ,其水分利用效率显著低于全湿处理 ;( 2 )浇水后各作物的光合速率、蒸腾速率和气孔导度都有所增加 ,但不同作物增加的幅度不同 ,就是同一作物各指标的增幅也不同 ;( 3)干湿交替环境下同化物的运输模式有利于春小麦籽粒的充实和马铃薯块茎的膨大 ,而不利于玉米产量的形成 ;( 4 )产量不仅决定于营养生长阶段 ,更主要决定于生殖生长阶段。此外 ,还就干湿交替过程中若干生理变化和经济产量形成机制作了初步探讨。

水肥空间组合对冬小麦生物学性状及生物量的影响

目的】研究水肥空间组合对冬小麦形态指标及生物量的影响,对指导旱地施肥具有一定理论和实践意义。【方法】以肥熟土垫旱耕人为土为供试土壤,在全生育期遮雨和人工控制土壤水分条件下,采用分层隔水土柱试验法研究与田间土层分布相同土柱不同土层水分、氮、磷组合对冬小麦叶面积、株高、分蘖数、生物量、根冠比和收获指数等指标的影响。【结果】与整体湿润水分处理相比,上干下湿水分处理(0～30cm土层干旱胁迫,30～90cm土层湿润)下,抽穗期小麦旗叶面积、株高分别降低7.03%和3.77%;小麦地上部和根系生物量及收获指数也不同程度降低,但根冠比增加。从肥料处理看,单施磷和氮磷配施处理,小麦叶面积、株高、有效分蘖数和总生物量均极显著高于单施氮和CK,这与供试土壤各土层严重缺磷,而氮素供应相对丰富有关。从不同土层施肥看,在两种水分处理下,单施氮时,以均匀施入0～90cm土层小麦叶面积、株高、有效分蘖数、地上部生物量和根系生物量最高,施入0～30cm土层最低;单施磷和氮磷配施时,0～90cm与0～30cm土层施肥间总叶面积、旗叶面积、株高、有效分蘖数以及总生物量差异不显著,但均显著高于30～60cm和60～90cm土层相应施肥处理。【...

不同基因型小麦（Triticum aestivum���京411与小偃54抗光氧化特性及其机理的比较研究

对两种不同基因型小麦京411（北京地区高产小麦品种）和小偃54（在生产上已应用二十年的优良品种）幼苗及旗叶光抑制特性进行了比较研究，着重探讨了它们抗光氧化的差异及其机理，主要结果如下： 1. 强光条件下，同京411相比小偃54能保持较高的光合色素含量和放氧速率。其DCPIP光还原活性也较高。 2. 光谱特性分析表明，强光胁迫下小偃54在红区及蓝区的特征性吸收峰及F683荧光发射峰下降的幅度明显小于京411相应峰位的下降。 3. 色素蛋白复合物分析表明，强光条件下，京411色素蛋白复合物中LHCII聚合体大量的解聚，而小偃54在强光条件下仍能保持较高比例的LHCII聚合体。这可能在一定的程度上有利于小偃54在强光下维持较强的激发能耗散的能力。 4. 多肽SDS-PAGE分析表明，强光对不同基因型小麦中同PSII光抑制敏感性有关的两个外周蛋白23kD和17kD的影响不同。光抑制明显地降低了京411的23kD和17kD的含量，而对于小偃54中这两个外周蛋白23kD和17kD的影响不大。强光条件下小偃54旗叶PSII颗粒中捕光色素蛋白27kD含量提高，而京411捕光色素蛋白27kD含量明显的下降。 5. 上述结果表明，西北地区的优良小麦品种小偃54同北京地区的高产品种京411相比更耐强光的胁迫，其抗光氧化的能力较强。 6. 进一步分析表明，同京411相比，小偃54抗光氧化的主要原因是其不仅含有较大的叶黄素循环的色素库，而且在强光下能维持高的VDE酶活性及高水平的叶黄素循环的脱环化水平。 7. 叶黄素循环色素在两个小麦品种类囊体膜色素蛋白复合体中的分布存在差异，抗光氧化的小偃54大部分的VAZ分布在PSII上，其中绝大部分集中在LHCII聚合体上。LHCII上VAZ的集中分布可能有利于在强光下对过多光能的耗散，减少过多激发能对PSII的损伤。 8. 类囊体膜流动性分析表明，叶黄素循环参与了对类囊体膜流动性的调整，对维持强光下抗光氧化品种小偃54的类囊体膜相对稳定起重要作用。 9. 依赖于叶黄素循环的热耗散是抗光氧化品种小偃54的一个主要的光保护途径。

不同年代推出的冬小麦(Triticun aestivum L)品种农艺性状以及光合生理生态特性

本文探讨了五十年来北京地区广泛推广的17个冬小麦(Triticun aestivum L)品种在品种改良的过程中农艺性状和某些光合特性的变化趋势。从中选出形态、产量和推出年代差异最大的3个冬小麦品种：京冬8号、农大139和燕大1817，种植在相同的环境条件下，进一步研究与冬小麦产量提高有关的生理生态特性，以及它们的气体交换特性对于外界环境变化的响应。本试验于1999-2001年在北京农林科学院试验农场（39o09’N, 116o04’E）进行。结果如下： 1. 在冬小麦品种改良的过程中，小麦品种的经济产量、收获指数、千粒重提高，而生物产量、株高、单株穗数、单株籽粒产量和穗长降低。籽粒产量与株高、穗数极显著负相关，与穗粒重、收获指数、千粒重极显著正相关。株高与穗长、单株籽粒产量、穗数显著正相关，而与收获指数和千粒重极显著负相关。收获指数与穗数极显著负相关，而与千粒重极显著正相关。说明株高降低、收获指数提高和千粒重的提高对于冬小麦品种改良过程中产量的提高起重要作用。 2. 随品种推出年代的延迟，各品种苗期-拔节期的净光合速率（PN）、 气孔导度（gs）、蒸腾速率（ E）、量子产率（Fv/Fm）均呈增加的趋势，水分利用率（WUE）呈降低的趋势。在孕穗期-蜡熟期，旗叶的PN也随品种推出年代而呈增大的趋势，而在成熟期呈减小的趋势。gs在孕穗期-灌浆期增大，在蜡熟期和成熟期减小;各个时期的E均呈递增趋势;而WUE呈降低趋势。旗叶的Fv/Fm在孕穗期和开花期呈递增的趋势，而在成熟期下降。在苗期至孕穗期，PN、 E均与产量显著正相关;在拔节始期和孕穗期gs与产量显著正相关（R=0.616, 0.499, P<0.05），在苗期-拔节期、开花期和成熟期，WUE与历史产量和试验产量显著负相关（P<0.05, 或P<0.001），在苗期和拔节期Fv/Fm与产量正相关（P<0.05）。在冬小麦品种的改良过程中，其光合作用的改良不仅表现在净光合速率上，而且还表现在荧光动力学参数Fv/Fm上， 即PSII的原初光能转化效率有所提高。 3. 孕穗期至灌浆期，高产品种京冬8号旗叶的PN、gs、E、叶绿素含量和水分含量均最高，而水分利用率（WUE）较低，且具有较高的光呼吸和较低的暗呼吸，其旗叶的叶比重也较高。京冬8号（上世纪90年代推出）叶片气体交换的日变化表现为：在拔节期，全天的净光合速率均最高，而后随生育进程差异变小，通常上午较高，而在中午和下午较低。其旗叶Fv/Fm的变化趋势与净光合速率相似。燕大1817（上世纪40年代推出）的光合作用的午休现象较不明显，且在下午恢复较快，说明它可能具有一定的抗光抑制能力。孕穗至灌浆期是冬小麦籽粒形成和充实的关键时期，此时，叶片光合产物充足与否直接影响千粒重。进一步研究它们“源库”关系的结果表明，京冬8号“源库”关系协调，能够充分发挥“源“和“库”的潜力，且具有最高的收获指数、穗粒重和千粒重，而其它两个品种燕大1817和农大139都存在提高其品种产量潜力的限制因素。因此我们认为，高产品种的高产不仅因为其叶片具有较高的光合速率和较低的暗呼吸消耗，而且有较大的“库”容量和收获指数。 4. 当CO2浓度从360增加到720 µmol.mol-1时，单位叶面积的净光合速率和叶片的水分利用率 随CO2浓度升高而升高。但不同品种差异很大，京冬8号PN 和WUE最高，增加最多，分别提高了173 %和81 %;其次为农大139（上世纪70年代推出），燕大1817增加最少，分别提高了76 %和65 %。E随CO2 浓度的增加而提高;农大139和燕大1817的gs随CO2浓度的增大而减小，而京冬8号则增大。京冬8号和农大139旗叶胞间CO2浓度（Ci） 随CO2 浓度的增加而增大，而燕大1817 的Ci先增大，而后又急剧降低，且京冬8号的Ci最低，燕大1817 最高。在高CO2浓度下，京冬8号的光合速率显著高于其它两个品种，而Ci却低于其它两个品种，说明京冬8号的光合潜力高于其它两个品种。灌浆期高产品种京冬8号旗叶在田间不同自然光强下，净光合速率都是最高的（差异最大时，比燕大1817提高24.8 %）。因此，冬小麦光合作用的潜力，也在一定程度上得到改良。

运用减法杂交、差异筛选与信使RNA差别显示聚合酶链式反应克隆冬小麦春化相关基因

对于某些一年生或二年生高等植物，春化作用是诱导其成花的一个重要的环境因子。冬小麦春化进程中存在着一个核酸代谢的关键期，利用分子生物学技术分离特异表达的基因是研究春化诱导成花机理的一个突破口。 利用TRIzol���剂快速提取冬小麦燕大1817(Triticum aestivum L. cv Yanda 1817)未春化、春化4d、春化20d、5d脱春化的胚芽中的总RNA，去除污染的DNA后，将引物P_1(5'TTTTTTTTTTTCA3')、P_2(5'TTTTTTTTTTCC3')与10个碱基的随机引物OPF_1-OPF_(20)、OPG_1-OPG_(20)组成80个引物对，对不同来源的RNA进行差别显示，共显示了大约10,000种mRNA，结果发现了两个仅在春化20d这一关键期表达而在未春化、春化4d、5d脱春化时不表达的春化相关基因(VRG)VRG49与VRG54。Northern分析进一步表明这两个基因仅与春化20d的冬小麦RNA有杂交信号。将VRG49与VRG54亚克隆于pGEM-4Z载体上，利用T_7测序系统获得了VRG49和VRG54的DNA序列，它们的长度分别为307bp与169bp。 春化21d的冬小麦京冬1号(T. aestivum L. cv Jingdong No. 1)胚芽的mRNA在逆转酶作用下反转录成sscDNA杂交，将过量的未春化、脱春化的mRNA与sscDNA杂交，运用磁珠法分离出未杂交上的sscDNA，以特异的sscDNA为模板，用DNA聚合酷I合成了dscDNA。通过对dscDNA内部EcoRI位点的甲基化、末端补平、EcoRI接头的安装、连接进入λgt10载体的EcoRI位置，以及运用包装系统进行体外包装，建立了库容为4 * 10~6pfu的富集低温诱导的冬小麦cDNA噬菌体文库。用来源于未春化、春化21d、脱春化的冬小麦mRNA合成3种cDNA探针，对噬菌斑进行原位杂交，结果筛选出了3个春化相关基因(VRG)VRG79、VRG111和VRG231。Dot blotting与Northern分析表明VRG79仅在冬小麦春化关键期21d表达。运用PCR方法从λgt10DNA中扩增出VRG79片断并亚克隆于PUC18载体上，通过T_7测序系统获得了VGR79的序列，其包括349个碱基。 通过Internet将VRG49、VRG54、VRG79与GenBank、EMBL���DDBJ、PBD中的序列进行同源性分析，结果发现这些基因至少是在植物中新发现的基因，对这些基因推测的一些功能也进行了讨论。

中国冬小麦品种对臭氧、二氧化碳和干旱的响应

臭氧属于二次污染物，它是由机动车、工厂等人为源以及天然源排放的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)等一次污染物在大气中经过光化学反应形成的。O3 是光化学烟雾的主要成分，可对植物生长产生抑制。近几十年来，全球O3 污染的格局正在发生着巨大改变。由于北美及西欧等经济发达地区采取了有效控制臭氧形成前体物的措施，其空气中的O3 浓度在减少，而亚洲等经济发展中地区的O3 形成前体物的排放却在急剧攀升，导致大气中O3 浓度显著增加。中国经济的快速发展以及汽车保有量的迅猛增加导致O3 前体物的大量排放，许多经济较发达的地区空气中的O3 浓度超过了75ppb。由于O3 污染将导致农作物产量显著降低，因此，亚洲尤其是中国O3 污染对本地区农业生产的影响引起了国内外科学家的广泛关注。然而，在中国开展的关于O3 对植物生长及生产影响的研究相对较少，但已有的几篇研究报道确实指出目前中国部分地区的O3 浓度可导致冬小麦产量大幅下降，并预测到2020 年由O3 污染将引起小麦产量进一步降低。 植物对臭氧的反应或敏感性取决于诸如叶片导度、叶片结构及生化解毒等很多方面。首先，由于高叶片导度将吸收较多的臭氧量，因此，叶片导度通常被认为是决定抗性最为重要的因子。处于湿润条件下的植物，通常具有较高叶片导度，受到臭氧危害的程度一般也较大。其次，植物抗氧化胁迫能力的大小也决定着其对臭氧的敏感性。同一植株的老叶首先表现出伤害症状，这是由于老叶的抗氧化能力差于新叶，体现在抗坏血酸和谷胱甘肽含量及抗坏血酸氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性低于新叶。另外，叶片对臭氧的敏感程度与其叶片结构关系密切，拥有较大的细胞间隙对抗污染特性至关重要，由于叶片上表面的栅栏组织较海绵组织致密，因此通常较早表现出伤害症状。 影响植物对臭氧反应的环境因子很多，诸如光照、水气压亏、温度等。由于臭氧主要通过气孔进入植物体内，因此目前的研究主要集中在能显著调节气孔导度的环境因子，如土壤水分状况和在未来可能会与大气中臭氧浓度同步增加的CO2 浓度。CO2 浓度升高可降低植物的气孔导度，因此，CO2 浓度升高可减少叶片对O3 的吸收量。同时，大气CO2 浓度升高可提高净同化速率，可导致气孔的部分关闭而减少蒸腾，从而显著提高植株的水分利用效率，最终促进作物生长并提高产量。然而，二者对作物产量的交互影响尚不明确。水分胁迫被认为是影响O3 对植株伤害的一个重要环境因子。与正常供水相比，水分胁迫常常伴随着气孔导度的降低，导致进入到植株体内的O3 量相对较少而减轻植株受到的伤害程度。然而水分供应不足本身将导致小麦生长降低及产量下降。因此，水分亏缺可能会保护植株免受O3 伤害，同时也可能会加剧对植株的胁迫。 高浓度臭氧环境下，植物表现出较低的气孔导度。但研究表明，对臭氧敏感性不同的植物其气孔导度对臭氧的反应程度不同。臭氧对气孔的作用将影响植物生产力，同时也将影响植物对其它环境胁迫如干旱等的反应。短时间臭氧熏蒸小麦导致叶片细胞膜系统受损、光合产物输出受阻;而长期受臭氧污染后，小麦叶片的光合速率、光化学效率、叶绿素含量和蔗糖含量均显著降低，并与臭氧剂量的大小和峰值出现的早晚有关。O3 浓度升高将抑制光合作用，减少气孔导度，加强呼吸作用，改变C 同化物分配，加快叶片的衰老。众多研究表明，O3 导致的光合能力下降主要是由Rubisco 最大羧化效率降低导致;而O3 对光合器官捕获光的能力及光合电子传递速率的影响是光合作用下降的另一个原因。 尽管已有不少关于不同物种间对O3 敏感性的种间差异研究，然而育种方法或育种地点对中国不同冬小麦品种的O3 敏感性的影响尚不清楚。因此，我们假设育种年代、育种方法及地点将交互影响冬小麦品种对O3 的生长及生理响应。为进一步明确基因对冬小麦O3 敏感性的控制，研究了普通六倍体冬小麦的近缘体对O3 敏感性的差异。CO2 浓度升高及干旱胁迫对小麦臭氧敏感性的影响也进行了研究。论文主要从生理生化、生长及产量水平上来阐释O3 浓度升高、CO3加倍、干旱对冬小麦生长及生产影响的机理。 本研究主要是在温室中的上部开口的生长箱（open-top chamber, OTC）中进行。先后开展了四个盆栽实验研究，主要目的是确定中国不同基因型冬小麦种或品种对臭氧的敏感性及其反应机理;确定CO2 浓度升高及干旱在减轻O3 伤害方面的作用及其机理。实验材料为中国不同年代选育出的小麦品种，即1745年至2004 年间选育出的20 个品种和7 个小麦材料。主要评价指标包括相对生长速率、异速生长系数、叶绿素荧光、抗氧化活性、可溶性蛋白质含量、膜酯过氧化、气体交换、光合能力、叶绿素含量、暗呼吸、生物量及籽粒产量。实验研究得到的主要结果如下： 1) O3 升高显著降低整株及地上和地下部分的相对生长速率，显著降低异速生长系数、可变荧光、最大光化学效率、量子产额、光化学淬灭系数以及电子传递速率，但提高了非光化学淬灭系数。冬小麦不同品种对O3 的敏感性随育种年代的增加而增大，并与对照植株相对生长速率呈正相关。尽管近年来环境中的O3 浓度比过去显著增加，但新近育出的品种对臭氧的抗性却没有表现出协同进化效应。通过杂交选育的品种对臭氧的敏感性大于通过引进的和重选的品种。从生长和光合生理上来看，不同小麦品种对臭氧的敏感性与育种地点没有相关性，表明冬小麦品种对臭氧的适应能力与其生长环境下的臭氧浓度无关。因此，对臭氧相对敏感的冬小麦品种主要是由培育中较高相对生长速率或较高光合能力的杂交育种方式决定的，而与选育地点环境中的臭氧浓度无关。 2) 臭氧显著降低叶片中抗坏血酸（AsA）和可溶性蛋白的含量，但提高了过氧化物酶（POD）的活性和膜酯过氧化物（MDA）的含量。臭氧浓度升高抑制饱和光强下的净光合速率（Asat），降低气孔导度（gs）和总叶绿素含量，而显著提高暗呼吸速率（Rd）和胞间CO2 浓度（Ci）。臭氧导致总生物量降低，但地下部生物量受到的影响大于地上部。不同基因型小麦对臭氧的潜在敏感性与实际观察到的抗臭氧能力存在很大差异。冬小麦品种对臭氧的敏感性与臭氧环境下植株气孔导度和暗呼吸速率相关。臭氧导致Ci 浓度升高以及膜酯过氧化，由此得出臭氧导致的净光合速率主要是由于臭氧降低了叶肉细胞活性及细胞膜的完整性。新品种对臭氧相对敏感，主要是由于其具有较高的气孔导度抗氧化能力下降幅度较大以及较低的暗呼吸速率，从而对蛋白和细胞膜完整性造成较高的氧化伤害。 3) 臭氧对冬小麦光合和生长的影响存在着显著的种间差异。原初栽培种表现出最大的抗性，当代品种次之，而野生种对臭氧最为敏感。在普通冬小麦不同基因组供体中，钩刺山羊草（Aegilops tauschii，DD）对臭氧最敏感，其次为栽培一粒小麦（T. monococcum，AA），而圆锥小麦（Triticum turgidum ssp.Durum，AABB）对臭氧的抗性最大。因此，当代冬小麦品种对臭氧的敏感性可能是与其D 染色体供体-钩刺山羊草对臭氧敏感有关，而与其A、B 染色体供体-圆锥小麦的关系相对较小。 4) CO2 浓度升高提高了老品种和新品种的Asat，最大羧化速率（Vcmax），最大电子传递速率（Jmax）、光和CO2 饱和光合速率（Amax）。与之相反，臭氧显著降低了这些生理参数。虽然两品种对CO2 的响应没有显著性差异，但CO2浓度升高均有效保护了臭氧对它们的伤害。这种效应与CO2 浓度升高引起的气孔导度降低无关，而与代谢活性的提高有关。 5) 水分胁迫和臭氧分别都显著降低了 Asat 和gs。干旱显著降低Vcmax 和羧化效率（CE），而对Jmax 和暗呼吸（R）的影响不显著。臭氧显著降低冬小麦不同基因型的Vcmax，Jmax，R 和CE。二者均降低了生物量的积累及最终籽粒产量。与六倍体小麦相比，四倍体小麦对干旱相对敏感，但对臭氧却表现出较高抗性。干旱降低了气孔导度从而显著减少了植株对臭氧的吸收量，但两基因型的反应截然不同。干旱使臭氧对六倍体小麦产量和收获指数的伤害分别减少了约16%和50%，而干旱对该四倍体小麦的保护效应不大。

冬小麦对二氧化碳、臭氧和温度升高的生理生态响应

CO2浓度升高和气候变暖已成为不可逆转的现实，而具有强氧化性的臭氧浓度升高也被认为是全球变化的重要组成部分，已经或将对植被生长产生严重威胁。冬小麦（Triticum aestivum L.）生长发育期内受到环境变化的影响相对较大。小麦是对臭氧最为敏感的作物之一，华北地区冬小麦灌浆期容易发生臭氧污染。本研究以冬小麦为试材，研究了CO2浓度加倍和2oC增温对中国北方不同年代推出的冬小麦品种幼苗生长的效应；研究了不同小麦品种对花后短期臭氧胁迫的反应；分别研究了干旱、增温与臭氧污染对冬小麦旗叶光合和产量的交互影响。研究结果如下： 1) CO2浓度加倍和温度升高加快冬小麦幼苗的生长速率。CO2浓度加倍主要是促进了幼苗的分蘖(+1.54分蘖)，而增温加快了发育进程(主茎叶片数比对照多1叶)。不同品种对CO2浓度加倍和增温的响应存在着差异，但与育种年代没有显著相关关系。从20个品种的总体情况来看，CO2浓度加倍和2.0℃增温对冬小麦幼苗的生长具有叠加效应。生长较慢的冬小麦品种对CO2浓度加倍的反应越大。 2) CO2浓度加倍显著提高了小麦新展开叶的净光合速率（Psat），显著降低了气孔导度（gs）和蒸腾速率（E），从而显著提高了瞬时水分利用效率（ITE），但不同小麦品种对CO2浓度加倍的反应与其育种年代没有明显的相关性；增温对冬小麦叶片Psat的效应不显著，但显著降低了gs，而E显著增大，从而导致ITE显著降低，其中，Psat对增温的反应与品种育种年代呈显著正相关（R=0.525, p<0.05），并与叶片比叶面积（SLA）显著正相关（R=0.45, p<0.001）。CO2浓度加倍和增温同时处理时对Psat、gs和ITE的效应显著大于CO2浓度加倍处理。 3) 冬小麦灌浆初期，短时间的臭氧胁迫对旗叶的同化能力带来了显著的负效应，而且光合性能最大的叶片中部受到的抑制最为严重。同化能力的下降导致最终产量的降低。然而，不同品种对臭氧的敏感性存在着很大差异。臭氧对具有较高收获指数和产量的当代品种-烟农19的效应（-19%，p<0.01）明显大于产量较低的老品种-农大311（-8%，p<0.05），主要表现在叶片可见伤害程度较大，旗叶净光合速率受到的负效应较大，籽粒重量以及穗粒数均显著降低。 4) 短期高浓度臭氧胁迫对处于中度干旱胁迫下的小麦植株产生了可见伤害（<20%），但伤害程度明显低于处于土壤含水量较高的植株(>30%)。短期臭氧处理显著降低了处于较高土壤含水量下的小麦旗叶Psat（-36%），干旱胁迫也显著降低了旗叶Psat（-34%），但臭氧仅使处于中度干旱胁迫下的植株旗叶Psat进一步降低了7.8%。gs的变化趋势与Psat的变化基本一致。臭氧处理结束并复水后，干旱处理植株的Psat与对照基本相同，而臭氧处理过的植株均明显低于对照，其中臭氧处理期间处于良好土壤含水量条件下的植株旗叶Psat显著低于对照，并且随着植株的衰老，其下降的速度明显快于其它处理，表明衰老速度加快。而中度干旱胁迫可减轻臭氧对小麦产量的危害程度。 5) 正常供水条件下，短期臭氧处理结束2天后，小麦旗叶Psat与对照植株的值接近，然而随着时间的延长，Psat下降的速度明显快于对照。臭氧处理结束后，植株若遭受干旱胁迫，旗叶Psat显著低于对照。虽然gs的变化趋势与Psat基本一致，但臭氧处理后光合的降低主要是由非气孔限制因素引起的。旗叶光合能力下降、叶片提前衰老，是臭氧处理导致产量显著降低的主要原因。穗粒数没有显著变化，而千粒重却显著降低。而臭氧处理后若遇干旱胁迫，旗叶的光合能力以及光合有效期进一步减少，导致不育小花数增多，因此籽粒产量进一步减少。 6) 灌浆期臭氧浓度升高显著降低了小麦叶片的光合能力，导致产量显著降低；2oC升温加快了植株的衰老，然而并没有对产量性状产生显著效应；温度和臭氧两因子对旗叶的气体交换参数具有交互效应，但对各产量性状均没有交互效应发生。 综合以上研究结果，不同品种对环境变化的响应存在着显著差异，意味着可以通过育种途径来减轻未来环境变化对农业生产的负面影响；灌浆期臭氧胁迫显著降低冬小麦的产量，环境因子可影响臭氧胁迫效应，但之间的交互作用比较复杂，有待进一步深入研究，以保证未来全球变化环境下的粮食安全。