干旱脅迫下不同倍體小麥株型演化與生態(tài)適應(yīng)性研究.pdf

1、以進(jìn)化上具有親緣關(guān)系的6個(gè)小麥品種作為實(shí)驗(yàn)材料，采用盆栽控水的方法，2008年和2009年測定了四個(gè)野生近緣種(二倍體MO1和MO4、四倍體DM22和DM31)、兩個(gè)六倍體包括古老六倍體品種和尚頭(無麥芒)及1998年培育成的現(xiàn)代六倍體品種隴春8275(有麥芒)的株型和產(chǎn)量形成變化。利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法和異速生長關(guān)系等統(tǒng)計(jì)方法研究了不同供水條件下不同倍體小麥株型性狀的演化特征(葉型、莖型)、籽粒產(chǎn)量形成和植株組件之間的幾何關(guān)系，得出如下

2、主要結(jié)論：
　　 1.旱地小麥的葉型演變強(qiáng)化了人工種群屬性。隨著小麥染色體倍數(shù)的增加，小麥植株上三片葉的葉夾角、葉開角、彎曲度及葉面積均呈逐漸增大的趨勢(shì)，而葉片長/寬比卻表現(xiàn)為逐漸變小，該現(xiàn)象在充分供水條件下更加明顯。這些特征表明旱地小麥通過增大葉片角度、葉片演化向著短而寬的方向演化來規(guī)避種群內(nèi)部競爭和增大群體水平上的光捕捉面積，這種進(jìn)化策略有助于提高群體產(chǎn)量，驗(yàn)證了現(xiàn)代小麥的個(gè)體互利型屬性和人工種群性質(zhì)。
　　 2.旱

3、地小麥莖型是以產(chǎn)量為目標(biāo)進(jìn)行演變。隨著小麥倍體的增加，單株分蘗數(shù)逐漸減少，株高逐漸增加。充分供水條件下，二倍體和四倍體的分蘗數(shù)在7和4之間，顯著高于六倍體的3個(gè)分蘗數(shù)，干旱條件下二倍體和四倍體的分蘗數(shù)在4到3之間同樣顯著高于六倍體的2個(gè)分蘗數(shù)，且充分供水條件下不同品種的分蘗數(shù)均高于干旱條件下的分蘗數(shù)，分蘗數(shù)的減少有利于資源更多地配置到主株的垂直分配上，從而提高植株高，不同倍體莖稈節(jié)數(shù)均出現(xiàn)四個(gè)節(jié)、五個(gè)節(jié)和六個(gè)節(jié)現(xiàn)象，且四個(gè)節(jié)的植株最接近

4、株高構(gòu)成指數(shù)的“黃金分割”-0.618，五個(gè)節(jié)的植株次之，六個(gè)節(jié)最差，該趨勢(shì)在充分供水條件下更為明顯。初步認(rèn)為，在供水充足條件下小麥植株主要建立莖節(jié)問的理想黃金分割比例來獲得較高的繁殖分配，進(jìn)一步證明了以籽粒產(chǎn)量為目標(biāo)的莖節(jié)間的黃金分割比例規(guī)律。
　　 3.株高的黃金分割比例關(guān)系是自然選擇和人工選擇的結(jié)果。充分供水條件現(xiàn)代品種莖節(jié)間的黃金分割出現(xiàn)偏離，偏離值在介于8.23％和-60.33％之間，干旱脅迫下不同品種的偏離值和調(diào)控能

5、力有較大差異?，F(xiàn)代品種的偏離值介于-5.48％和-19.09％之間，而野生近緣種則處于-32.91％和-12.34％(二倍體)與-26.05％和-53.47％(四倍體)之間。干旱脅迫下小麥株高隨著小麥倍體的增加而增加，從二倍體到四倍體的株高的增加是對(duì)自然選擇的適應(yīng)性進(jìn)化，而從四倍體到六倍體的株高增加則主要是以產(chǎn)量為目標(biāo)的人工選擇的結(jié)果。
　　 4.基莖橫截面積與籽粒產(chǎn)量具有高度的關(guān)聯(lián)性。無論是干旱脅迫組還是充分供水組，小麥植株分

6、蘗數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度均為最低，而株高與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度均較高，推測旱地小麥在從二倍體到六倍體的進(jìn)化過程中朝向“低分蘗、高株型”的方向演變。三種主要光合葉片(旗葉、倒2葉和倒3葉)的“生物量”與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度均大于“葉位高度”的關(guān)聯(lián)度，表明葉片的“質(zhì)量效應(yīng)”大于其“”空間著生效應(yīng)?；o橫截面積在充分供水組中與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最高，而在干旱脅迫組中則排倒數(shù)第二，表明該性狀可能是干旱脅迫下產(chǎn)量形成的敏感指標(biāo)，是作物產(chǎn)量形成的物質(zhì)及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
　　

7、 5.小麥植株各組件間的異速生長關(guān)系比較。除極個(gè)別品種外，不同倍體小麥籽粒產(chǎn)量與地上生物量，葉片重量與地上生物量，分蘗數(shù)與地上生物量均存在異速生長關(guān)系，這種異速生長關(guān)系可采用模型方程y=a+bx表示。充分供水條件下二倍體籽粒重量與地上生物量異速生長現(xiàn)象較干旱條件不不明顯，六倍體則相反；充分供水條件下二四六倍體葉片重量與地上部分生物量的異速生長現(xiàn)象明顯；二倍體品種的分蘗數(shù)與地上生物量在充分供水異速生長現(xiàn)象明顯，其余各品種均不明顯，趨于協(xié)調(diào)