Untitled - 中国植物生理与分子生物学学会

不 同 基 因 型 小 麦 及 其 杂 交 后 代 优 选 株 系 光 合 特 性 的 动 态 变 化
程 建 峰
1,2 , 马 为 民
3 , 陈 根 云
1 , 胡 美 君
1,4 , 沈 允 钢
李 振 声
5 , 童 依 平
5 , 李 滨
5 , 李 宏 伟
(1 中 国 科 学 院 上 海 生 命 科 学 研 究 院 植 物 生 理 生 态 研 究 所 , 上 海 200032;2 江 西 农 业 大 学 农 学
院 , 南 昌 330045;3 上 海 师 范 大 学 生 命 与 环 境 科 学 学 院 , 上 海 200234;4 浙 江 大 学 园 艺 系 ,
杭 州 300029;5 中 国 科 学 院 遗 传 与 发 育 生 物 学 研 究 所 , 北 京 100101)
光 合 作 用 是 植 物 生 产 力 和 作 物 产 量 高 低 的 根 本 决 定 因 素 , 改 善 光 合 作 用 是 新 “ 绿 色 革 命 ”
的 核 心 问 题 。 近 年 来 , 人 们 在 作 物 品 种 选 育 中 , 常 常 把 光 合 性 能 作 为 选 择 指 标 , 取 得 了 一 些
成 果 。 但 研 究 表 明 , 光 合 速 率 是 一 个 较 复 杂 的 综 合 特 性 , 杂 交 后 代 中 极 少 出 现 稳 定 的 高 于 亲
本 光 合 速 率 的 优 良 后 代 。 为 解 析 这 个 复 杂 的 综 合 特 性 , 我 们 曾 对 以 小 偃 54 和 京 411 为 亲 本 及
其 一 些 杂 交 后 代 进 行 灌 浆 期 光 合 速 率 的 测 定 , 结 果 发 现 优 选 F 3 代 的 一 个 株 系 中 多 数 植 株 旗 叶
光 合 的 速 率 比 亲 本 高 10% 以 上 , 并 在 F 4 代 植 株 中 也 能 表 现 出 来 , 但 对 选 择 具 有 高 光 合 能 力 的
植 株 作 为 培 育 优 良 小 麦 品 种 的 重 要 指 标 以 及 在 实 际 应 用 中 还 存 在 较 多 的 困 难 。2006 年 , 在 北
京 又 对 抽 穗 后 的 小 偃 54 和 京 411 及 其 3 个 稳 定 杂 交 后 代 优 选 株 系 进 行 了 抽 穗 后 的 光 合 特 性 的
初 步 研 究 , 发 现 灌 浆 期 小 偃 54 及 其 优 选 杂 交 后 代 的 三 磷 酸 腺 苷 (ATP) 含 量 均 高 于 京 411, 其 中
优 选 后 代 10 号 株 系 的 ATP 含 量 在 抽 穗 期 和 灌 浆 期 均 为 其 两 个 亲 本 的 2 倍 以 上 , 这 可 能 与 亲 本
小 偃 54 的 循 环 光 合 磷 酸 化 活 力 较 高 有 关 ; 对 在 上 海 试 种 植 小 偃 54 和 京 411 及 其 3 个 稳 定 杂 交
后 代 优 选 株 系 , 观 测 到 抽 穗 期 优 选 后 代 10 号 株 系 的 毫 秒 延 迟 发 光 较 强 ( 即 光 合 磷 酸 化 活 性 较
好 )。 为 进 一 步 解 析 光 合 速 率 这 一 复 杂 的 综 合 特 性 , 为 小 麦 育 种 选 择 中 改 善 光 合 性 能 提 供 理 论
依 据 和 技 术 途 径 , 本 研 究 以 在 上 海 栽 培 的 小 偃 54 和 京 411 及 其 稳 定 杂 交 优 选 后 代 株 系 6 号 、7
号 和 10 号 为 材 料 , 通 过 测 定 不 同 生 育 时 期 的 倒 1 叶 光 合 速 率 (Pn)、 叶 绿 素 含 量 (Chl)、 比 叶 重
(SLW)、Fv/Fm、ATP 含 量 和 远 红 光 (730nm) 下 P700 还 原 初 始 速 率 来 分 析 光 合 特 性 的 变 化 规 律 。
结 果 表 明 , 杂 交 优 选 后 代 6 号 株 系 的 形 态 农 艺 性 状 近 于 亲 本 小 偃 54,7 号 株 系 近 于 京 411,10
号 株 系 的 变 异 程 度 较 大 。 不 同 基 因 型 小 麦 及 其 单 粒 传 优 选 后 代 的 光 合 特 性 与 生 育 时 期 和 衡 量
指 标 密 切 相 关 , 其 中 Pn 为 分 蘖 期 > 抽 穗 期 > 灌 浆 期 > 拔 节 期 , 叶 绿 素 含 量 表 现 为 灌 浆 期 > 抽 穗 期
> 分 蘖 期 > 拔 节 期 ,ATP 含 量 基 本 表 现 为 灌 浆 期 > 拔 节 期 > 分 蘖 期 > 抽 穗 期 ,P700 还 原 初 始 速 率
的 生 育 期 变 化 基 本 表 现 为 灌 浆 期 > 抽 穗 期 > 拔 节 期 > 分 蘖 期 ,Fv/Fm 生 育 期 间 的 差 异 不 明 显 。 小
麦 光 合 特 性 的 超 亲 优 势 随 生 育 时 期 而 异 , 杂 交 优 选 后 代 10 号 株 系 的 Pn 和 叶 绿 素 含 量 在 各 时
期 都 具 有 超 亲 优 势 ,ATP 含 量 在 抽 穗 期 具 有 超 亲 优 势 , 比 叶 重 和 P700 还 原 初 始 速 率 介 于 两 本
之 间 , 拔 节 期 和 灌 浆 期 的 Fv/Fm 低 于 亲 本 , 分 蘖 和 抽 穗 期 高 于 亲 本 。 不 同 杂 交 优 选 后 代 株 系
的 光 合 特 性 综 合 表 现 不 一 , 其 中 杂 交 优 选 后 代 株 系 10 号 优 于 两 亲 本 ,6 号 劣 于 两 亲 本 ,7 号
介 于 两 亲 本 间 。 以 聚 合 了 Pn、 叶 绿 素 含 量 和 ATP 含 量 超 亲 优 势 10 号 株 系 为 亲 本 , 与 其 他 具
有 互 补 光 合 特 性 的 亲 本 进 行 聚 合 杂 交 和 选 择 , 有 可 能 探 索 出 小 麦 高 光 效 育 种 的 新 途 径 。
关 键 词 : 小 麦 ; 杂 交 后 代 ; 光 合 作 用 ; 光 合 磷 酸 化
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