本文關(guān)鍵詞：小麥分蘗發(fā)生調(diào)控及構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)的化控途徑　出處：《山東農(nóng)業(yè)大學(xué)》2013年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：小麥?zhǔn)亲罨A(chǔ)的糧食作物之一。人口增長(zhǎng)與社會(huì)發(fā)展對(duì)小麥產(chǎn)量呈剛性需求，同時(shí)種植面積難以持續(xù)擴(kuò)大，決定了我國(guó)小麥生產(chǎn)發(fā)展必須以提高單產(chǎn)來(lái)增加總產(chǎn)。小麥群體的結(jié)構(gòu)與質(zhì)量是提高小麥單產(chǎn)的基礎(chǔ)，其直接受小麥個(gè)體發(fā)育的影響。而植株個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育呈異質(zhì)性，小麥個(gè)體由主莖和一系列分蘗構(gòu)成，由于莖蘗的不同空間位置和發(fā)生時(shí)間，決定了其生長(zhǎng)發(fā)育的明顯差異性，由此預(yù)示著其莖蘗間具有不同的生產(chǎn)力。因此，可通過(guò)以小麥優(yōu)勢(shì)莖蘗為基礎(chǔ)構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)以提高小麥產(chǎn)量。為重組群體的莖蘗構(gòu)成，關(guān)鍵在于調(diào)控小麥分蘗的發(fā)生與發(fā)育。小麥的分蘗由分蘗芽發(fā)育而來(lái)，激素在分蘗芽生長(zhǎng)過(guò)程中起重要作用。因而，外施激素可作為調(diào)控分蘗發(fā)生發(fā)育的有效措施。為此，本研究中，通過(guò)兩個(gè)不同類(lèi)型小麥品種，評(píng)價(jià)莖蘗間生產(chǎn)力差異；分析外源激素對(duì)分蘗發(fā)生的影響及潛在機(jī)制；調(diào)查通過(guò)外源激素處理，改變小麥莖蘗構(gòu)成后，對(duì)小麥產(chǎn)量的影響。明確了以上問(wèn)題，可為通過(guò)重組小麥莖蘗構(gòu)成以構(gòu)建高產(chǎn)的合理群體結(jié)構(gòu)提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。主要研究結(jié)果如下： 1小麥莖蘗生產(chǎn)力差異及其生理基礎(chǔ) 低位蘗（早發(fā)生蘗）比高位蘗（后發(fā)生蘗）具有較多的穗粒數(shù)，較多的可孕小穗數(shù)、較少的不孕小穗數(shù)及較高的粒重，直接決定了其保持較高的單穗產(chǎn)量。通過(guò)對(duì)不同蘗位單莖單穗產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析，山農(nóng)15莖蘗可分為2組，一組定義為強(qiáng)勢(shì)蘗，包括0、I和II，另一組定義為弱勢(shì)蘗，包含III和I-p。而山農(nóng)8355則可分為3組，0和I為強(qiáng)勢(shì)蘗，II和III為中勢(shì)蘗，I-p為弱勢(shì)蘗。 進(jìn)一步分析產(chǎn)生差異的相關(guān)生理生化指標(biāo)，結(jié)果顯示，在小麥籽粒灌漿期，旗葉光合速率呈下降趨勢(shì)，且低位蘗的旗葉光合速率明顯高于同期高位蘗的光合速率。兩小麥品種中，強(qiáng)勢(shì)粒和弱勢(shì)粒灌漿速率均先升高后降低，呈“∧”型，而粒重增加則呈“S”型。低位蘗籽粒較高位蘗籽粒有較高的灌漿速率，且較早到達(dá)最大灌漿速率。同時(shí)，粒重在整個(gè)灌漿進(jìn)程中呈增加趨勢(shì)，且低位蘗一直較高位蘗保持較高的粒重。通過(guò)分析小麥不同蘗位功能葉衰老特性得出，超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性隨灌漿進(jìn)程均呈下降趨勢(shì)，且低位蘗功能葉較同期高位蘗功能葉保持較高的酶活性。與抗氧化酶活性變化相反，丙二醛（MDA）含量呈上升趨勢(shì)，且低位蘗較高位蘗功能葉一直保持較低的MDA含量水平。而可溶性蛋白則在低位蘗功能葉中保持較高水平。隨著蘗位的升高，單莖生物量表現(xiàn)下降趨勢(shì)，與此類(lèi)似，單莖經(jīng)濟(jì)系數(shù)也隨蘗位的升高而降低。 由此表明，小麥不同莖蘗間存在明顯的產(chǎn)量差異。低位蘗較高位蘗具有較強(qiáng)的光合能力、灌漿能力、抗衰老能力以及較高的單莖生物量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)，決定了前者在生產(chǎn)力上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 2外源激素對(duì)小麥分蘗發(fā)生生長(zhǎng)的調(diào)控及作用機(jī)制 兩小麥品種在不同外源激素處理下分蘗I、II、III、I-p均能發(fā)生。而噴施IAA和GA3顯著降低了分蘗IV、I-1、II-p、II-1的發(fā)生率。與外源IAA和GA3對(duì)分蘗發(fā)生率的影響不同，噴施ABA僅降低了分蘗IV、II-1的發(fā)生率，而對(duì)分蘗I-1、II-p的發(fā)生率無(wú)明顯影響。小麥分蘗由分蘗芽發(fā)育而來(lái)，進(jìn)一步分析外源激素對(duì)分蘗芽的調(diào)控效應(yīng)，結(jié)果顯示，外源IAA和GA3完全抑制分蘗芽的生長(zhǎng)，而外源ABA明顯減緩了分蘗芽的生長(zhǎng)速率。 激素在調(diào)控小麥分蘗芽生長(zhǎng)中起關(guān)鍵作用。分蘗芽生長(zhǎng)過(guò)程中，分蘗節(jié)中內(nèi)源ZT含量呈明顯上升趨勢(shì)。噴施IAA和GA3顯著降低了ZT含量。而ABA處理中，內(nèi)源ZT含量于處理后緩慢上升，但明顯低于CK處理。噴施IAA和GA3于處理后明顯提高了分蘗節(jié)中IAA含量。CK和ABA處理，分蘗節(jié)中IAA含量略有升高或降低，無(wú)明顯規(guī)律性。CK、IAA和ABA處理中，分蘗節(jié)中GA3含量基本保持不變，且處理間無(wú)顯著差異；而噴施GA3處理后，分蘗節(jié)中GA3含量呈先升高后降低趨勢(shì)，于處理后2d達(dá)到峰值，隨后迅速下降。在分蘗芽生長(zhǎng)過(guò)程中，分蘗節(jié)中ABA含量保持穩(wěn)定，且IAA和CK處理間無(wú)顯著性差異；而ABA和GA3處理中其含量均呈先升后降趨勢(shì)。同時(shí)，分蘗發(fā)生不僅受激素絕對(duì)含量的影響，還取決于激素間相對(duì)含量。外源IAA和GA3較對(duì)照和ABA處理顯著提高了分蘗節(jié)中IAA/ZT水平。隨分蘗芽生長(zhǎng)，分蘗節(jié)中ABA/ZT呈下降趨勢(shì)，而IAA處理中其比值基本保持不變，GA3和ABA處理中其比值則呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。其中，外源ABA處理后，ABA/ZT于處理后2d達(dá)到峰值，而GA3處理中其峰值出現(xiàn)在處理后4d。 相關(guān)性分析顯示，分蘗芽的生長(zhǎng)與ZT呈顯著的正相關(guān)，與IAA、IAA/ZT和ABA/ZT呈顯著負(fù)相關(guān)，與GA3和ABA呈不顯著的負(fù)相關(guān)。 由此表明，IAA和ZT在小麥分蘗發(fā)生過(guò)程中起關(guān)鍵作用，外源激素主要通過(guò)影響內(nèi)源IAA、ZT含量，以改變IAA/ZT和ABA/ZT來(lái)影響分蘗芽的生長(zhǎng)，進(jìn)而調(diào)控小麥分蘗的發(fā)生。 3外源激素對(duì)小麥群體動(dòng)態(tài)和籽粒產(chǎn)量影響 從出苗到成熟，兩小麥品種單位面積總莖數(shù)變化均先升高后降低，呈“∧”型。與對(duì)照相比，外施IAA、GA3和ABA可顯著降低越冬期和拔節(jié)期單位面積總莖數(shù)；同時(shí)，IAA和GA3處理下單位面積總莖數(shù)又低于ABA處理，且IAA與GA3處理間無(wú)顯著性差異。隨后，單位面積總莖數(shù)迅速下降，至抽穗期和成熟期，各處理間無(wú)明顯差異。 外源激素處理后，兩品種小麥單莖生物量均明顯提高。此外，噴施外源激素對(duì)山農(nóng)15各蘗位單莖的經(jīng)濟(jì)系數(shù)無(wú)明顯影響；而顯著提高了山農(nóng)8355各蘗位單莖的經(jīng)濟(jì)系數(shù)。兩小麥品種，單莖穗粒數(shù)、粒重隨蘗位升高而呈下降趨勢(shì)。與對(duì)照相比，外施IAA、GA3和ABA明顯提高了各蘗位單莖穗粒數(shù)和粒重。然而，外施激素對(duì)小麥單位面積穗數(shù)無(wú)明顯影響。噴施外源激素顯著提高了小麥產(chǎn)量，且外源IAA的增產(chǎn)作用優(yōu)于GA3和ABA處理。 由此得出，外源激素主要通過(guò)改善群體結(jié)構(gòu)促進(jìn)小麥個(gè)體發(fā)育進(jìn)而影響穗粒數(shù)和粒重以調(diào)控小麥產(chǎn)量。 4基于重組小麥莖蘗組成構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)的化控途徑 山農(nóng)15的穩(wěn)定穗數(shù)為750穗·m2左右，其優(yōu)勢(shì)蘗為0，I和II，為實(shí)現(xiàn)基于優(yōu)勢(shì)蘗重組群體的莖蘗構(gòu)成，可提高種植密度至240株·m2的同時(shí)噴施外源IAA（60mg·L1），通過(guò)抑制分蘗發(fā)生而降低越冬期和拔節(jié)期單位面積總莖數(shù)，改善群體空間環(huán)境，促進(jìn)單莖個(gè)體發(fā)育，提高單莖粒數(shù)、粒重，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量。而山農(nóng)8355，其穩(wěn)定穗數(shù)為570穗·m-2左右，通過(guò)提高種植密度至270株·m2結(jié)合噴施外源IAA（60mg·L1）構(gòu)建以?xún)?yōu)勢(shì)蘗（0和I）為主的群體結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：S512.1

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本文編號(hào)：1314016