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作物杂志,2021, 第1期: 7–15 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.01.002

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

人工控制条件下BS型小麦光温敏雄性不育系育性与光合特性的关系研究

孙辉(), 张立平, 侯起岭, 白秀成, 杨吉芳, 张风廷(), 赵昌平()   

  1. 北京市农林科学院北京杂交小麦工程技术研究中心/杂交小麦分子遗传北京市重点实验室,100097,北京
  • 收稿日期:2020-05-04 修回日期:2020-12-11 出版日期:2021-02-15 发布日期:2021-02-23
  • 通讯作者: 张风廷,赵昌平
  • 作者简介:孙辉,主要从事光温敏雄性不育小麦选育与鉴定研究,E-mail： sun_clever@sina.com
  • 基金资助:
    北京市自然科学基金(6182014);北京市科技计划(Z191100004019014);北京市农林科学院科技创新能力建设专项(KJCX20180403)

Analysis on the Relationship between Fertility and Photosynthetic Characteristics in the BS Type Photo-Thermal Sensitive Male Sterile Wheat Lines under Controlled Condition

Sun Hui(), Zhang Liping, Hou Qiling, Bai Xiucheng, Yang Jifang, Zhang Fengting(), Zhao Changping()   

  1. Beijing Engineering Research Center for Hybrid Wheat, Beijng Academy of Agriculture and Forestry Sciences/Municipal Key Laboratory of Molecular Genetic of Hybrid Wheat, Beijing 100097, China
  • Received:2020-05-04 Revised:2020-12-11 Online:2021-02-15 Published:2021-02-23
  • Contact: Zhang Fengting,Zhao Changping

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279

摘要：

BS型小麦光温敏雄性不育系（简称不育系）是二系法杂交小麦应用的核心,为了研究不育系育性与光合特性的关系,改进不育系制繁种技术,提高繁种产量,以5份不育系（BS107、BS1086、BS640、BS608和BS366）和常规品种京411为研究材料,利用人工气候箱进行光温调控,研究不同材料在孕穗期、抽穗期、开花期、花后10d、花后20d和花后30d的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）和光合系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率（Fv/Fm）等光合特性指标的差异,分析短日低温（不育系制种区）和长日高温（不育系繁种区）条件下不育系结实率与Pn、Gs、Ci、Tr和Fv/Fm的相关性。结果表明：BS107和BS1086的Pn、Gs和Tr变化趋势相近,BS640和BS366的Gs和Ci变化趋势相近,BS608的Pn、Gs、Ci和Tr变化趋势与其他不育系差异较大。Pn、Gs、Ci和Tr较高的材料为BS640,Pn和Tr较高的材料为BS1086,Pn、Gs和Tr较低的材料为BS608。在短日低温条件下,不育系结实率与Pn、Gs、Ci、Tr和Fv/Fm相关性不显著;在长日高温条件下,不育系结实率与Pn、Gs和Tr呈正相关,从相关系数的大小来看,对结实率影响最主要的因子是Gs,其次是Pn和Tr。

关键词: 小麦, 光温敏雄性不育系, 育性, 光合特性

Abstract:

BS type photo-thermal sensitive male sterile line is the core of the application of two-line hybrid wheat. Five BS type male sterile lines (BS107, BS1086, BS640, BS608, BS366) and a conventional variety (Jing411) were studied to investigate the relationship of the fertility with photosynthetic characteristics, for improving the seed production technology and the seed yield of the male sterile lines. Net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs), intercellular CO2 molar fraction (Ci), transpiration rate (Tr), and maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) were tested with photo-thermo-controlled growth chambers, and further analyzed in relation to fertility. The results showed the Pn, Gs, and Tr of BS107 were similar to those of BS1086, Gs and Ciof BS640 were similar to those of BS366, the Pn, Gs, Ci and Tr of BS608 were different from those the other sterile lines. The materials with higher Pn, Gs, Ci and Tr are BS640, and the Pn and Tr of BS1086 were higher, while Pn, Gs and Tr of BS608 were lower. Under short-day and low-temperature, seed-setting rate and Pn, Gs, Ci, Tr and Fv/Fm had no significant correlation. Under long-day and high-temperature, seed-setting rate had positive correlations with Pn, Gs and Tr. Furthermore, the most important factor affecting seed-setting rate was Gs, followed by Pn and Tr.

Key words: Wheat, Photo-thermal sensitive male sterile lines, Fertility, Photosynthetic characteristics

表1

温度处理设置

时间
Time		 温度Temperature
平均12℃Average 12℃ 平均16℃Average 16℃
22∶00-2∶00 7 11
2∶00-6∶00 10 14
6∶00-10∶00 14 18
10∶00-14∶00 17 21
14∶00-18∶00 14 18
18∶00-22∶00 10 14

表2

不同材料在不同光温条件下结实率

材料
Material		 12h,12℃ 14h,16℃
小穗数
Number of
spikelets		 穗粒数
Grain number
per spike		 结实率
Seed-setting
rate (%)		 小穗数
Number of
spikelets		 穗粒数
Grain number
per spike		 结实率
Seed-setting
rate (%)
BS107 21.00 0.00 0.00 20.27 22.68 55.94
BS1086 17.40 0.13 0.37 16.33 19.05 58.33
BS640 18.30 0.09 0.25 19.00 25.63 67.45
BS608 21.60 0.04 0.09 20.20 16.29 40.32
BS366 19.20 0.02 0.05 18.38 17.77 48.34
京411 Jing411 19.40 34.50 88.92 20.00 37.88 94.70

表3

不同材料Pn比较

光温条件Light and temperature 材料Material S1 S2 S3 S4 S5 S6
12h,12℃ BS107 17.02a 11.66c 19.30b 14.69b 13.36b 9.96a
BS1086 13.38c 15.53b 21.46a 17.90a 15.92a 9.91a
BS640 15.28b 14.41b 17.19c 17.17a 15.24a 6.83b
BS608 15.04b 17.26a 9.79e 9.23d 15.40a 7.72ab
BS366 14.72bc 16.00ab 12.69d 11.85c 13.17b 7.13b
京411 Jing411 14.20bc 14.27b 15.35c 13.66b 15.32a 8.63ab
14h,16℃ BS107 20.50a 15.78b 16.03a 14.81b 9.62c 8.39a
BS1086 16.55b 13.98c 14.99a 14.11b 10.09bc 8.28a
BS640 16.14bc 15.72b 16.16a 18.20a 13.44a 8.12a
BS608 15.13bc 9.76e 11.06c 10.92c 10.88b 7.18ab
BS366 15.76bc 12.05d 12.57b 11.85c 10.69bc 6.10bc
京411 Jing411 13.52c 18.09a 14.67a 13.78b 11.16b 5.50c

图1

不同材料Pn比较

表4

不同材料Gs比较

光温条件Light and temperature 材料Material S1 S2 S3 S4 S5 S6
12h,12℃ BS107 0.17ab 0.10cd 0.17b 0.08e 0.08bc 0.12b
BS1086 0.14b 0.13b 0.19a 0.09 d 0.08bc 0.14b
BS640 0.20a 0.15a 0.16bc 0.22a 0.07c 0.20a
BS608 0.16b 0.09d 0.09 d 0.12c 0.15a 0.22a
BS366 0.16b 0.12bc 0.10 d 0.15b 0.08bc 0.13b
京411 Jing411 0.17ab 0.11c 0.14c 0.07e 0.10b 0.11b
14h,16℃ BS107 0.14b 0.20ab 0.18ab 0.08ab 0.11b 0.10ab
BS1086 0.15b 0.18b 0.16b 0.10a 0.08c 0.13a
BS640 0.18a 0.19ab 0.20a 0.10a 0.15a 0.11ab
BS608 0.08e 0.10c 0.12c 0.06b 0.12b 0.07c
BS366 0.12c 0.13c 0.15bc 0.06b 0.12b 0.09bc
京411 Jing411 0.10d 0.22a 0.16b 0.07ab 0.13ab 0.07c

图2

不同材料Gs比较

表5

不同材料Ci比较

光温条件Light and temperature 材料Material S1 S2 S3 S4 S5 S6
12h,12℃ BS107 182.09e 171.67b 163.71bc 64.99e 91.30c 221.46d
BS1086 191.88d 154.67c 163.50bc 76.59d 48.41d 238.52c
BS640 222.03a 199.06a 175.16a 232.22a 17.73e 307.65a
BS608 180.21e 41.76e 176.60a 200.21c 195.65a 298.73a
BS366 200.91c 142.74d 157.48c 217.96b 94.76c 265.10b
京411 Jing411 214.64b 148.31cd 166.13b 55.55f 110.99b 223.25d
14h,16℃ BS107 108.57f 228.57a 211.47bc 44.11e 215.68ab 219.74d
BS1086 164.83c 232.63a 205.42c 102.34a 164.41c 253.11a
BS640 208.11a 208.20b 223.59a 53.46d 213.81ab 244.72b
BS608 172.33b 203.09b 210.30c 89.87b 164.89c 240.71b
BS366 140.33d 192.90c 219.87ab 40.66e 209.33b 253.67a
京411 Jing411 119.98e 224.78a 202.04c 65.00c 221.55a 229.12c

图3

不同材料Ci比较

表6

不同材料Tr比较

光温条件Light and temperature 材料Material S1 S2 S3 S4 S5 S6
12h,12℃ BS107 4.96a 2.65b 4.17b 1.09e 1.04e 3.16b
BS1086 4.73a 2.52b 4.91a 1.23d 1.24d 2.86b
BS640 3.54c 3.44a 2.51c 2.90a 1.08e 3.62a
BS608 3.11d 0.76e 1.75d 2.37b 2.40a 3.77a
BS366 3.64bc 1.98c 1.64d 2.00c 1.57b 2.32c
京411 Jing411 3.92b 1.46d 4.73a 1.16de 1.43c 3.14b
14h,16℃ BS107 4.55a 3.93c 4.27ab 1.09b 2.14b 2.92b
BS1086 3.41c 3.59d 4.16b 1.22a 1.81c 3.61a
BS640 2.88d 4.23b 4.42a 1.12b 2.84a 2.92b
BS608 2.42e 1.67 f 1.75e 0.55e 1.19d 2.06c
BS366 3.35c 3.07e 2.68d 0.63d 1.94c 2.17c
京411 Jing411 4.02b 4.51a 3.56c 1.03c 2.78a 3.07b

图4

不同材料Tr比较

表7

不同材料Fv/Fm比较

光温条件Light and temperature 材料Material S1 S2 S3 S4 S5 S6
12h,12℃ BS107 0.80ab 0.81a 0.80a 0.79a 0.76a 0.72ab
BS1086 0.80ab 0.80a 0.80a 0.79a 0.77a 0.73ab
BS640 0.80ab 0.80a 0.80a 0.80a 0.76a 0.70b
BS608 0.81a 0.81a 0.81a 0.80a 0.77a 0.73ab
BS366 0.80ab 0.80a 0.80a 0.79a 0.78a 0.73ab
京411 Jing411 0.79b 0.80a 0.80a 0.80a 0.76a 0.74a
14h,16℃ BS107 0.81ab 0.81a 0.80a 0.78a 0.77bc 0.71c
BS1086 0.82a 0.82a 0.79a 0.79a 0.78b 0.73ab
BS640 0.81ab 0.80a 0.80a 0.79a 0.77bc 0.72bc
BS608 0.81ab 0.81a 0.80a 0.79a 0.78b 0.73ab
BS366 0.81ab 0.80a 0.78a 0.78a 0.80a 0.75a
京411 Jing411 0.80b 0.80a 0.78a 0.77a 0.76c 0.74a

表8

不育系结实率与光合因子的相关系数

项目Item 时期Period Pn Gs Ci Tr Fv/Fm
短日低温结实率 S1 -0.765 -0.146 -0.406 -0.117 -0.226
Seed-setting rate under short photoperiods S2 -0.249 -0.683 -0.271 -0.385 -0.636
and low temperature S3 -0.517 -0.567 -0.180 -0.449 -0.226
S4 -0.702 -0.181 -0.102 -0.076 -0.107
S5 -0.819 -0.265 -0.565 -0.263 -0.093
S6 -0.118 -0.180 -0.128 -0.076 -0.177
长日高温结实率 S1 -0.297 -0.994** -0.335 -0.240 -0.231
Seed-setting rate under long photoperiods S2 -0.906* -0.881* -0.430 -0.932* -0.098
and high temperature S3 -0.923* -0.946* -0.342 -0.932* -0.196
S4 -0.964* -0.903* -0.205 -0.870* -0.172
S5 -0.486 -0.206 -0.451 -0.905* -0.530
S6 -0.643 -0.796 -0.012 -0.731 -0.469
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