检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

作物杂志,2017, 第6期: 23–29 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2017.06.005

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

春小麦光合特性与抗旱性的关系研究

王曙光1,史雨刚1,史华伟1,曹亚萍2,孙黛珍1   

  1. 1山西农业大学农学院,030801,山西太谷
    2山西省农业科学院小麦研究所,041000,山西临汾
  • 收稿日期:2017-07-25 修回日期:2017-10-27 出版日期:2017-12-15 发布日期:2018-08-26
  • 通讯作者: 孙黛珍
  • 作者简介:王曙光,副教授,主要从事小麦遗传育种研究
  • 基金资助:
    国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2014ZX08002003-003)

Research on Relationship between Photosynthetic Characteristics and Drought Resistance in Spring Wheat

Wang Shuguang1,Shi Yugang1,Shi Huawei1,Cao Yaping2,Sun Daizhen1   

  1. 1College of Agronomy,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,Shanxi,China
    2Wheat Research Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Linfen 041000,Shanxi,China
  • Received:2017-07-25 Revised:2017-10-27 Online:2017-12-15 Published:2018-08-26
  • Contact: Daizhen Sun

RichHTML

3

PDF (PC)

155

摘要：

以CIMMYT提供的26份春小麦品系为试验材料,在雨养及灌溉条件下于灌浆初期、灌浆中期测定旗叶的气孔导度（Gs）、光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr）,分析这些光合参数与其抗旱性的遗传相关性,并对有关性状及相关遗传力进行分析,旨在为春小麦抗旱育种的光合性状选择提供依据。结果表明：春小麦的多个光合指标与抗旱性显著相关;灌溉条件下灌浆初期Tr和Gs的遗传力较大,分别为54.62%和51.55%,灌浆初期Gs与抗旱指数的相关遗传力较大（0.4329）;雨养条件下灌浆中期Pn和Tr、灌浆初期和中期Gs与抗旱指数的相关遗传力较大（0.4168~0.4907）。综合有关指标性状的遗传相关系数及遗传力、相关遗传力的分析结果,在春小麦抗旱育种实践中应注重对雨养条件下灌浆中期Pn和Tr、灌浆初期及中期Gs等光合性状进行考察及选择。

关键词: 春小麦, 光合特性, 抗旱性, 遗传相关, 遗传力

Abstract:

Twenty-six spring wheat strains were used to test stomatal conductance (Gs), photosynthetic rate (Pn) and transpiration rate (Tr) of flag leaves at 10 and 20d after flowering (at the early and middle filling stage) under the rainfed and irrigated conditions, respectively. The genetic and phenotypic correlations between these main photosynthetic traits and drought resistance index were analyzed, and heritability and correlative heritability of these traits were also analyzed. The purpose of the experiment was to provide the basis for selection of photosynthetic traits in spring wheat drought breeding. The results showed that a lot of some photosynthetic traits in spring wheat were significantly related to drought resistance. Under irrigation, heritabilities of Tr and Gs at early grain filling were larger; correlative heritabilities between the Gs at early grain filling and drought resistance index was also larger. Under rainfed, there were larger correlative heritability between Pn and Tr at middle filling stage, Gs at early and middle filling stages and drought resistance index. On basis of the conjoint analysis results of genetic correlation coefficient, heritability and correlative heritability, Tr and Pn at the middle filling stage and Gs at early and middle filling stages under rainfed condition should be focused on in spring wheat drought breeding practice.

Key words: Spring wheat, Photosynthetic characteristics, Drought resistance, Hereditary correlation, Heritability

表1

春小麦主要光合性状的平均值"

品系Strain Pn(10) [μmol/(m2·s)] Pn(20) [μmol/(m2·s)] Tr(10) [mmol/(m2·s)] Tr(20) [mmol/(m2·s)] Gs(10) [mmol/(m2·s)] Gs(20) [mmol/(m2·s)]
雨养
Rainfed		 灌溉
Irrigation		 雨养
Rainfed		 灌溉
Irrigation		 雨养
Rainfed		 灌溉
Irrigation		 雨养
Rainfed		 灌溉
Irrigation		 雨养
Rainfed		 灌溉
Irrigation		 雨养
Rainfed		 灌溉
Irrigation
9606 0.65 0.77 0.25 0.31 4.98 5.34 2.79 3.31 69.60 80.50 165.07 175.67
9609 0.67 0.71 0.42 0.36 4.50 5.47 1.82 3.79 82.83 89.40 156.17 183.66
9611 0.72 0.74 0.25 0.31 4.53 6.13 2.81 3.86 78.43 91.20 160.87 187.63
9624 0.74 0.85 0.31 0.36 6.13 6.63 3.79 5.57 87.37 100.77 168.33 182.62
9627 0.75 0.83 0.36 0.45 5.58 6.45 3.43 4.84 91.03 104.63 167.26 195.66
9631 0.62 0.87 0.32 0.42 5.26 7.49 3.27 4.39 93.77 105.97 178.87 194.05
9636 0.63 0.83 0.22 0.37 4.35 7.01 2.11 4.64 60.03 98.10 142.63 180.60
9643 0.62 0.75 0.26 0.48 5.36 6.86 3.28 4.00 79.70 95.37 171.10 188.26
9646 0.70 0.74 0.17 0.28 4.58 5.67 2.90 3.45 62.83 82.07 140.10 175.80
9648 0.58 0.65 0.18 0.35 5.30 6.02 2.85 3.55 67.23 74.70 151.36 168.87
9654 0.66 0.69 0.29 0.41 5.56 6.27 1.82 4.07 65.00 83.83 150.72 171.96
9655 0.62 0.65 0.31 0.38 5.56 6.04 2.89 4.00 60.10 82.47 145.10 176.83
9656 0.65 0.50 0.36 0.25 5.64 5.98 3.06 3.37 51.99 79.96 156.73 163.13
9659 0.71 0.72 0.17 0.51 4.22 6.18 2.45 3.76 72.17 90.70 132.14 177.62
9663 0.58 0.76 0.25 0.63 5.43 7.31 3.41 4.49 62.17 96.17 172.73 186.43
9668 0.66 0.63 0.20 0.33 5.45 4.81 2.69 2.82 65.50 57.84 150.33 154.00
9681 0.76 0.90 0.29 0.46 6.93 6.51 3.71 4.07 84.80 104.40 186.57 205.93
9691 0.69 0.72 0.34 0.41 6.10 6.39 3.12 3.79 65.83 82.80 155.46 172.17
9697 0.56 0.67 0.13 0.26 5.55 5.54 2.44 3.37 49.87 79.00 151.01 151.13
9698 0.57 0.69 0.19 0.25 6.12 4.76 2.23 3.19 60.67 74.70 121.90 152.97
9701 0.42 0.72 0.15 0.25 5.60 5.86 2.60 2.13 47.03 76.50 137.23 170.97
9725 0.58 0.72 0.38 0.44 5.62 6.03 3.18 4.22 87.60 69.10 157.77 171.33
9728 0.48 0.76 0.35 0.24 6.21 6.30 3.66 3.18 53.30 83.80 151.87 172.97
9740 0.75 0.80 0.39 0.35 6.52 6.80 3.99 3.88 94.83 91.17 173.90 203.40
9741 0.43 0.67 0.17 0.42 6.09 4.60 3.72 4.33 70.80 80.27 109.96 136.77
9746 0.61 0.52 0.15 0.46 6.18 5.21 3.86 3.43 87.00 108.50 184.40 204.07

表2

两种水分条件下春小麦品系小区产量比较"

品系Strain 灌溉Irrigation 雨养Rainfed t值 t value 品系Strain 灌溉Irrigation 雨养Rainfed t值 t value
9606 973.90 866.38 3.94* 9659 576.17 390.02 6.69**
9609 701.33 604.32 4.17* 9663 980.20 815.36 5.77**
9611 801.53 713.93 1.09 9668 655.87 571.61 2.35
9624 1 333.40 1 163.40 4.44** 9681 1 070.23 972.87 1.04
9627 1 225.46 1 064.98 2.99* 9691 776.46 696.11 3.35*
9631 1 019.33 973.04 1.14 9697 457.53 376.46 4.47**
9636 471.03 384.82 1.86 9698 619.31 583.16 0.95
9643 983.46 724.51 9.81** 9701 641.30 524.55 7.18**
9646 530.47 431.52 2.66 9725 864.76 843.34 0.49
9648 657.83 606.71 2.73 9728 893.16 862.02 0.64
9654 503.27 381.74 4.76** 9740 1 175.90 1 155.66 0.61
9655 738.97 606.47 9.56** 9741 652.73 561.32 5.02**
9656 829.10 816.51 0.17 9746 1 063.40 891.68 6.16**

表3

春小麦主要光合指标性状的抗旱系数、综合抗旱系数及抗旱指数"

品系
Strain		 抗旱系数Drought resistance coefficient (%) 综合抗旱系数
Comprehensive drought resistance coefficient		 抗旱指数
Drought resistance index
Pn(10) Pn(20) Tr(10) Tr(20) Gs(10) Gs(20)
9606 85.21 79.85 91.34 83.41 92.46 85.64 86.31 106.90
9609 93.33 97.35 80.41 51.58 86.86 90.41 83.32 76.24
9611 67.53 78.58 72.69 73.28 84.73 85.61 77.07 78.13
9624 97.62 86.85 92.43 66.61 90.27 87.77 86.93 146.73
9627 88.45 82.32 85.76 71.41 84.15 88.64 83.46 128.15
9631 85.31 77.65 68.97 75.43 91.96 87.44 81.13 103.94
9636 62.42 58.63 60.05 44.38 77.98 60.61 60.68 36.30
9643 97.66 54.47 76.53 80.43 91.26 82.71 80.51 100.34
9646 79.07 62.36 81.37 83.63 78.69 74.56 76.61 51.41
9648 100.42 52.23 87.04 80.32 87.75 89.83 82.93 68.95
9654 83.54 71.74 88.65 45.32 86.03 76.73 75.34 47.69
9655 79.42 85.32 93.16 75.39 81.26 72.13 81.11 74.33
9656 97.89 99.02 93.54 91.08 95.36 66.58 90.58 104.26
9659 82.65 34.64 67.88 64.49 73.37 80.12 67.19 48.47
9663 76.57 46.63 73.38 76.03 88.72 65.48 71.14 87.74
9668 96.52 62.62 97.91 94.18 96.36 111.02 93.12 80.86
9681 75.45 62.48 96.87 91.68 89.54 80.36 82.73 113.50
9691 92.64 81.36 94.19 81.77 91.23 77.35 86.42 84.89
9697 74.43 49.92 99.39 73.61 97.92 65.48 76.79 44.07
9698 71.42 75.29 98.65 69.32 77.46 80.21 78.73 65.56
9701 44.36 61.38 96.68 120.45 79.62 63.43 77.65 62.39
9725 67.68 85.21 95.47 74.34 91.12 97.87 85.29 97.95
9728 55.35 97.81 98.45 116.23 85.78 64.43 86.35 105.13
9740 97.54 96.39 94.42 104.76 84.66 98.86 96.11 147.27
9741 72.31 40.47 81.62 109.19 87.42 81.84 78.81 69.18
9746 98.76 35.36 99.81 96.54 91.21 79.85 83.59 128.22

表4

主要光合指标性状对春小麦抗旱性选择的相对效率"

性状
Trait		 环境
Environment		 表型相关系数(rp)
Phenotypic correlation
coefficient		 遗传相关系数(rg)
Genetic correlation
coefficient		 遗传力(H2,%)
Heritability		 相关遗传力(Hxy)
Correlation
heritability		 相对选择效率
Relative efficiency
Pn(10) 雨养Rainfed 0.3007* 0.2787 34.42 5.87 0.19
灌溉Irrigation 0.1149 0.1155 40.29 6.35 0.08
Pn(20) 雨养Rainfed 0.5485** 0.5592** 25.28 5.03 0.32
灌溉Irrigation 0.1534 0.1588 33.62 5.79 0.10
Tr(10) 雨养Rainfed 0.5879** 0.6004** 36.71 6.06 0.41
灌溉Irrigation 0.3232* 0.3400* 54.62 7.39 0.29
Tr(20) 雨养Rainfed 0.7981** 0.7747** 28.19 5.31 0.47
灌溉Irrigated 0.3489* 0.3369* 47.36 6.88 0.26
Gs(10) 雨养Rainfed 0.7127** 0.7155** 32.36 5.69 0.46
灌溉Irrigation 0.4960** 0.4922** 51.55 7.18 0.40
Gs(20) 雨养Rainfed 0.7219** 0.7219** 25.49 5.05 0.41
灌溉Irrigation 0.5326** 0.5062** 37.13 6.09 0.35

表5

春小麦主要光合性状与抗旱性的相关遗传力和相关遗传变异贡献率"

性状
Trait		 环境
Environment		 相关遗传力
Correlative
heritability		 相关遗传变异贡献率
Correlative genetic variation
contribution rate
Pn(10) 雨养Rainfed 0.2193 0.6897
灌溉Irrigation 0.1280 0.6459
Pn(20) 雨养Rainfed 0.4168 0.7174
灌溉Irrigation 0.1537 0.7582
Tr(10) 雨养Rainfed 0.3928 0.7734
灌溉Irrigation 0.2156 0.8147
Tr(20) 雨养Rainfed 0.4798 0.6258
灌溉Irrigation 0.2478 0.7219
Gs(10) 雨养Rainfed 0.4912 0.6983
灌溉Irrigation 0.4329 0.7812
Gs(20) 雨养Rainfed 0.4537 0.6276
灌溉Irrigation 0.3458 0.6467
[1] 薛昌颖, 霍治国, 李世奎 , 等. 灌溉降低华北冬小麦干旱减产的风险评估研究. 自然灾害学报, 2003,12(3):131-136.
doi: 10.3969/j.issn.1004-4574.2003.03.021
[2] 代九江, 王永涛 . 农业减灾指南.北京: 中国农业出版社, 1994.
[3] 陈玉民 . 华北地区冬小麦需水量图与灌溉需水量评价研究.水利学报, 1987(11):10-20.
[4] 张甲元, 周苏玫, 尹钧 , 等. 适期晚播对弱春性小麦籽粒灌浆期光合性能的影响. 麦类作物学报, 2011,31(3):535-539.
doi: 10.7606/j.issn.1009-1041.2011.03.027
[5] 曹树青, 赵永强, 温家立 , 等. 高产小麦旗叶光合作用及与籽粒灌浆进程关系的研究. 中国农业科学, 2000,33(6):19-25.
[6] 白向历, 齐华, 何萍 , 等. 水分胁迫对灌浆期燕麦叶片光合特性的影响. 杂粮作物, 2006,26(1):25-27.
[7] 王晨阳, 付雪丽, 郭天财 , 等. 花后干旱胁迫对两种筋力型小麦品种旗叶光合特性的影响. 麦类作物学报, 2006,26(6):115-119.
doi: 10.7606/j.issn.1009-1041.2006.06.272
[8] 隋娜, 李萌, 田纪春 , 等. 超高产小麦品种(系)生育后期光合特性的研究. 作物学报, 2005,31(6):808-814.
doi: 10.3321/j.issn:0496-3490.2005.06.023
[9] 聂朝娟, 邓西平, 陈炜 . 花后水分亏缺对冬小麦光合特性及产量的影响. 麦类作物学报, 2010,30(4):665-669.
doi: 10.7606/j.issn.1009-1041.2010.04.015
[10] 赵红梅, 郭程瑾, 段巍巍 , 等. 小麦品种抗旱性评价指标研究. 植物遗传资源学报, 2007,8(1):76-81.
[11] 王川, 谢惠民, 王娜 . 小麦品种可溶性糖和保护性酶与抗旱性关系研究. 干旱地区农业研究, 2011,29(5):94-98.
[12] 施伟, 昌小平, 景蕊莲 . 不同水分条件下小麦生理性状与产量的灰色关联度分析. 麦类作物学报, 2012,32(4):653-659.
doi: 10.7606/j.issn.1009-1041.2012.04.010
[13] 杜志红, 张福耀, 平俊爱 , 等. 玉米品种主要农艺性状与抗旱性的相关分析. 中国农学通报, 2011,27(18):57-63.
[14] 赵志立, 许钢垣, 李生海 . 遗传育种学.北京: 中国农业出版社, 1995.
[15] 高宝云, 张军 . 陕西麦区小麦品种萌发期抗旱性分析. 江西农业学报, 2017,29(3):33-37.
doi: 10.19386/j.cnki.jxnyxb.2017.03.07
[16] 史华伟, 孙黛珍, 王曙光 , 等. 冬播春性小麦产量相关性状与抗旱性的关系研究. 中国农业大学学报, 2017,22(3):12-22.
doi: 10.11841/j.issn.1007-4333.2017.03.03
[17] 兰巨生 . 作物抗旱性综合评价. 中国农学通报, 1994,10(5):34-35.
[18] 兰巨生 . 作物抗旱性综合评价方法的研究. 西北农业学报, 1998,7(3):85-87.
[19] 马育华 . 植物育种的数量遗传学基础.南京: 江苏科学技术出版社, 1982.
[20] 张文英, 柳斌辉, 彭海城 , 等. 冬小麦抗旱性状遗传力分析. 干旱地区农业研究, 2009,27(3):44-47.
[21] Falconer D S, Mackay T F C .Introduction to Quantitative Genetics.Fourth Ed. Longman, 1996.
doi: 10.1002/9781118313718.ch4
[22] Fischer K S, Edmeades G O, Johnson E C . Selection for the improvement of maize yield under moisture deficits. Field Crops Research, 1989,22:227-243.
doi: 10.1016/0378-4290(89)90094-4
[23] 戴君惕, 杨德, 尹世强 , 等. 相关遗传力及其在育种上的应用. 遗传学报, 1983,10(5):375-383.
[1] 张一中, 周福平 张晓娟 邵 强 杨 彬 柳青山. 高粱种质材料光合特性和水分#br# 利用效率鉴定及聚类分析[J]. 作物杂志, 2018, (5): 45–53
[2] 隋阳辉, 高继平 刘彩虹, 徐正进 王延波 赵海岩. 东北冷凉地区秸秆还田方式对水稻#br# 光合、干物质积累及氮素吸收的影响[J]. 作物杂志, 2018, (5): 137–143
[3] 杨飞,马文礼,陈永伟,张战胜,王昊. 匀播、滴灌对春小麦幼穗分化进程及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 84–88
[4] 张晓勇,杨友联,李树江,熊荣川,向红. 外源激素对低温胁迫下脱毒马铃薯扦插苗早衰的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 95–101
[5] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102–105
[6] 叶怡然,达布希拉图,沙本才,王文祥,叶宏达,耿世娴,成京晋,海梅荣. 不同肥料对冬马铃薯光合特性的影响[J]. 作物杂志, 2018, (3): 135–140
[7] 张姣,吴奇,周宇飞,王艺陶,张瑞栋,黄瑞冬. 苗期和灌浆期干旱-复水对高粱光合特性和物质生产的影响[J]. 作物杂志, 2018, (3): 148–154
[8] 陈芳,刘宇鹏,谷晓平,胡家敏,于飞,张波. 低温对茶树光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (3): 155–161
[9] 刘晨旦,张泽燕,张耀文. 不同基因型绿豆品种芽期抗旱性鉴定[J]. 作物杂志, 2018, (3): 77–83
[10] 许杰,潘磊,杨帅,陈云松,邓盛斌,杨晓东,马文广. 烤烟烟叶钾含量的遗传效应分析[J]. 作物杂志, 2018, (2): 30–34
[11] 朱英杰,常旭虹,王德梅,杨玉双,王雨,吕冰,马瑞琦,刘莹,王玉娇,赵广才,陶志强. 黑土与潮土对不同春小麦营养品质的影响[J]. 作物杂志, 2017, (6): 84–90
[12] 何海军,王晓娟,寇思荣. 西北旱作区不同种植密度对玉米光合特性和产量的影响[J]. 作物杂志, 2017, (6): 91–95
[13] 叶宏达,达布希拉图,沙本才,王文祥,刘佳,叶怡然,海梅荣. 海拔梯度对马铃薯光合特性和荧光特性的影响[J]. 作物杂志, 2017, (5): 93–99
[14] 谷晓平,于飞,梁平,陈芳. 不同栽培方式对水稻光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2017, (5): 66–72
[15] 李国龙,孙亚卿,邵世勤,张永丰. 甜菜幼苗叶片抗氧化系统对干旱胁迫的响应[J]. 作物杂志, 2017, (5): 73–79
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .