推迟播期对冬小麦穗花发育的调控效应及其生理基础研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:shenxiaoxia123
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试验于2014-2015和2015-2016连续两个小麦生长季在山东省泰安市大汶口镇东武村试验田进行,选用大穗型冬小麦品种泰农18(T18)和多穗型冬小麦品种济麦22(J22)为供试材料,设置9月24日、10月1日、10月8日、10月15日和10月22日五个播期处理,研究了推迟播期对小麦小花发育及结实成粒的调控效应,探讨了小花发育过程中小花发育成粒与同化物积累分配间的关系,系统研究小麦小花发育过程中不同茎蘖穗和茎秆内源激素变化,探讨内源激素含量及其平衡状况与同化物积累和分配的关系,明确内源激素变化对同化物积累和分配的调控机制。主要研究结果如下:1.推迟播期对冬小麦产量及相关构成因素的影响推迟播期显著降低了单位面积穗数,但提高了穗粒数,而籽粒粒重在播期处理间无显著差异,由于单位面积穗数降低幅度与穗粒数增加幅度基本一致,两者相互弥补从而保持了高产。而高产的保持主要是通过穗粒数的增加来实现的。推迟播期对冬小麦群体生长发育的影响在拔节期之前较为显著,随着生育进程的推进,各播期间差异逐渐减小。其中,拔节期之前各播期处理的群体总茎蘖数、叶面积指数和干物质积累量均存在显著差异,拔节期之后随着晚播处理生育进程的加快,各处理的群体总茎蘖数、叶面积指数和干物质积累量的差距明显缩小。播期变化改变了冬小麦的群体结构,推迟播期减少了冬前分蘖数量,但是提高了春季分蘖数量,冬前分蘖与春季分蘖比值明显降低;各处理有效分蘖和无效分蘖数量均随播期推迟而降低,但无效分蘖数量降低明显,因此提高了有效分蘖与无效分蘖数量比值;冬前分蘖和全生育期分蘖成穗率均随播期的推迟明显提高,其中冬前分蘖成穗率提高更加明显,推迟播期提高了成熟期主茎在群体中的比重,而降低了有效分蘖在群体中的比重。推迟播期提高了小麦植株开花期储藏在营养器官中的干物质在花后的转移量和转移率以及对籽粒产量的贡献率,但小麦植株花后干物质积累量和对籽粒产量贡献率降低。推迟播期减少了地上部氮素积累量,从而导致了氮素吸收效率的降低,但氮素利用效率明显提升,各处理间的氮素利用率和氮素收获指数无明显差异;籽粒含氮量有所降低,但是氮素生产效率随播期推迟明显提高,表明晚播处理提高了冬小麦利用所吸收的氮素进行籽粒生产的能力,并且减少了生产单位质量的籽粒产量所需要的吸氮量。推迟播期显著降低了开花后营养器官向籽粒中氮素转运量和花后氮素吸收量,但是花后营养器官氮素转运效率提高以及对籽粒氮素的贡献率明显提升,表明推迟播期冬小麦具有较强的氮素转运和再分配能力。2.推迟播期对冬小麦穗部小花分化特征的影响推迟播期导致每穗最大小花分化数均减少,而每穗可孕小花数与最终穗粒数均呈增加趋势,小花结实率和小花存活率得到明显提高,可孕花结实率未发生明显变化。随播期的推迟,平均分化速率明显提升,而平均退化速率表现与之相反,播期通过影响小花分化速率与分化持续时间而使最大小花分化数未发生显著差异;平均退化速率的降低是小花退化数量减少的原因,也是小花存活率提高的保证。相关分析结果表明,穗粒数与可孕花数、小花存活率和小花结实率呈极显著正相关,而总小穗数和最大分化小花数与穗粒数的相关性未达显著水平,说明穗粒数的增加是由于可孕花数的增加和小花存活率、小花结实率的提高来实现的。3.推迟播期对同化物积累与分配的影响开花期可孕花数与开花期穗干重、干物质穗茎比和氮素穗茎比均呈极显著正相关,这表明开花期可孕花数的存活数量不仅与穗器官干物质供给总量有关,而且与干物质在穗部和茎秆的分配比例密切相关。推迟播期显著提高了穗部13C同化物、水溶性碳水化合物和氮素的分配比例以及相应穗茎比。在小花分化过程中,播期推迟导致穗部水溶性碳水化合物含量和C/N比值下降,而氮素含量提高;而在小花退化阶段,推迟播期显著提高了穗部的水溶性碳水化合物含量和C/N比值,而氮素含量明显降低。相关分析结果表明,开花期可孕花数、平均小花分化速率与水溶性碳水化合物和氮素的分配比例以及相应穗茎比呈正相关,与小花分化过程中穗部氮素含量呈正相关,说明氮代谢有利于小花分化;而可孕花数与小花退化过程中穗部水溶性碳水化合物含量和C/N比值呈正相关,而平均退化速率与小花退化过程中穗部水溶性碳水化合物含量和C/N比值呈负相关,说明碳代谢有利于小花发育和减少小花退化,而且较高的C/N比值有利于小花的存活。4.推迟播期对穗茎内源激素水平及平衡的影响随播期的推迟,穗内源激素GA3、IAA、ZR和玉米素的含量均呈上升趋势,而ABA含量表现为下降的趋势。穗内GA3/ABA、IAA/ABA和(ZR+玉米素)/ABA比值均随播期推迟呈上升的趋势,这说明推迟播期有利于穗内GA3/ABA、IAA/ABA和(ZR+玉米素)/ABA比值的提高。此外,GA3、IAA、ZR和玉米素的含量穗茎比值也随播期的推迟呈上升趋势,而ABA表现相反。相关分析结果表明,开花期可孕花数与穗内GA3、IAA、ZR和玉米素的含量以及相应的穗茎比值,GA3/ABA、IAA/ABA和(ZR+玉米素)/ABA比值均达到显著正相关,与穗内ABA含量以及相应穗茎比值呈负相关。这说明,播期推迟条件下,穗内GA3、IAA、ZR和玉米素的含量越高,ABA含量越低,结实粒数越多。穗内较高的GA3、IAA、ZR和玉米素的含量和较低的ABA含量是形成较多结实粒数的重要生理基础。而且,较高的GA3/ABA、IAA/ABA和(ZR+玉米素)/ABA比值有利于可孕花的存活。此外,穗内13C同化物和水溶性碳水化合物含量与IAA,GA3,ZR+zeatin水平呈正相关,相应的穗茎比值和IAA/ABA,GA3/ABA,(ZR+zeatin)/ABA比率也呈正相关。然而,穗内ABA含量与13C同化物的分配比例和水溶性碳水化合物含量以及相应的穗茎比值之间呈负相关。这说明,穗内较高的GA3、IAA、ZR和玉米素的含量和较高的GA3/ABA、IAA/ABA和(ZR+玉米素)/ABA比值有利于促使更多的同化物转运到穗中,而较低的ABA含量以及相应的穗茎比可缓解对同化物进入穗的抑制,为更多可孕小花的存活提供有利条件。
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