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Stem characteristics of different wheat varieties and its relationship with lodgingresistance.

不同小麦品种茎秆特性及其与抗倒性的关系


以黄淮麦区优良品种矮抗58、周麦18、豫麦49、百农418为研究对象,采用田间试验与实验室分析相结合的方法,对不同小麦品种在不同生育时期的抗倒伏性状进行研究.结果表明: 茎秆机械强度在开花期至花后20 d处于较高水平,在花后30 d明显下降;倒伏指数在开花期最小,花后30 d最大,其余两个时期处于中间水平.相关分析表明,开花期机械强度与重心高度呈显著负相关,与纤维素、木质素含量呈显著正相关,倒伏指数与节长、株高、重心高度呈显著正相关,与纤维素、木质素含量呈显著负相关;花后10 d和花后20 d机械强度与节长、株高、重心高度呈显著负相关,与茎粗、纤维素、半纤维素、木质素含量呈显著正相关,倒伏指数这段时期正好与之相反;花后30 d机械强度与株高、重心高度呈显著负相关,倒伏指数与株高、重心高度呈显著正相关,与木质素含量呈显著负相关.因此,明确各个生育时期与抗倒性相关的茎秆特性,可为黄淮麦区高产抗倒性品种的选育提供依据.

Taking four outstanding varieties Aikang 58, Zhoumai 18, Yumai 49 and Bainong 418 from Huanghuai wheat area as test objects, the lodgingresistance traits of different varieties at different growth stages were investigated by combining field and laboratory methods. The results showed that stem mechanical strength was at a high level between flowering and 20 days after flowering, declined significantly in 30 days after flowering. The lodging index was minimal in flowering period, maximal in 30 days after flowering, and was at an intermediate level in the other two periods. Correlation analysis showed that culm mechanical strength was significantly negatively correlated with the height of gravity, and significantly positively correlated with cellulose and lignin contents at the flowering, lodging index was significantly positively correlated with the internode length, plant height and height of gravity, but significantly negatively correlated with cellulose and lignin contents. Ten days and 20 days after flowering, the culm mechanical strength was negatively correlated with the internode length, plant height and height of gravity, and significantly positively correlated with stem diameter, cellulose content, hemicelluloses content and lignin content, while the lodging index was just the opposite. Thus, making lodgingresistance related stem characteristics at each stage clear, could provide a basis for breeding lodgingresistance and high yield varieties in Huanghuai wheat area.


全 文 :不同小麦品种茎秆特性及其与抗倒性的关系
王  丹  丁位华  冯素伟  胡铁柱  李  淦  李笑慧  杨艳艳  茹振钢∗
(河南科技学院小麦中心 /河南省现代生物育种协同创新中心 /河南省高等学校作物分子育种重点开放实验室, 河南新乡
453003)
摘  要  以黄淮麦区优良品种矮抗 58、周麦 18、豫麦 49、百农 418为研究对象,采用田间试验
与实验室分析相结合的方法,对不同小麦品种在不同生育时期的抗倒伏性状进行研究.结果
表明: 茎秆机械强度在开花期至花后 20 d处于较高水平,在花后 30 d 明显下降;倒伏指数在
开花期最小,花后 30 d最大,其余两个时期处于中间水平.相关分析表明,开花期机械强度与
重心高度呈显著负相关,与纤维素、木质素含量呈显著正相关,倒伏指数与节长、株高、重心高
度呈显著正相关,与纤维素、木质素含量呈显著负相关;花后 10 d 和花后 20 d 机械强度与节
长、株高、重心高度呈显著负相关,与茎粗、纤维素、半纤维素、木质素含量呈显著正相关,倒伏
指数这段时期正好与之相反;花后 30 d机械强度与株高、重心高度呈显著负相关,倒伏指数与
株高、重心高度呈显著正相关,与木质素含量呈显著负相关.因此,明确各个生育时期与抗倒
性相关的茎秆特性,可为黄淮麦区高产抗倒性品种的选育提供依据.
关键词  小麦; 抗倒性; 倒伏指数; 纤维素; 木质素
Stem characteristics of different wheat varieties and its relationship with lodging⁃resistance.
WANG Dan, DING Wei⁃hua, FENG Su⁃wei, HU Tie⁃zhu, LI Gan, LI Xiao⁃hui, YANG Yan⁃yan,
RU Zhen⁃gang∗ (Center of Wheat Breeding, Henan Institute of Science and Technology / Henan Pro⁃
vince Collaborative Innovation Center of Modern Biological Breeding / Key Discipline Open Laboratory
on Crop Molecular Breeding of Henan Institutes, Xinxiang 453003, Henan, China) .
Abstract: Taking four outstanding varieties Aikang 58, Zhoumai 18, Yumai 49 and Bainong 418
from Huanghuai wheat area as test objects, the lodging⁃resistance traits of different varieties at dif⁃
ferent growth stages were investigated by combining field and laboratory methods. The results showed
that stem mechanical strength was at a high level between flowering and 20 days after flowering, de⁃
clined significantly in 30 days after flowering. The lodging index was minimal in flowering period,
maximal in 30 days after flowering, and was at an intermediate level in the other two periods. Corre⁃
lation analysis showed that culm mechanical strength was significantly negatively correlated with the
height of gravity, and significantly positively correlated with cellulose and lignin contents at the
flowering, lodging index was significantly positively correlated with the internode length, plant
height and height of gravity, but significantly negatively correlated with cellulose and lignin con⁃
tents. Ten days and 20 days after flowering, the culm mechanical strength was negatively correlated
with the internode length, plant height and height of gravity, and significantly positively correlated
with stem diameter, cellulose content, hemicelluloses content and lignin content, while the lodging
index was just the opposite. Thus, making lodging⁃resistance related stem characteristics at each
stage clear, could provide a basis for breeding lodging⁃resistance and high yield varieties in Huang⁃
huai wheat area.
Key words: wheat; lodging resistance; lodging index; hemicelluloses; lignin.
本文由国家自然科学基金项目 ( 31371525)、国家重点基础研究发展计划项目 ( 2012CB114300)和河南科技学院高层次人才培养项目
(201010612006)资助 This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (31371525), the National Key Basic Research and
Development Plan (2012CB114300), and the High⁃level Personnel Trainning Project of Henan Institute of Science and Technology (201010612006) .
2015⁃12⁃07 Received, 2016⁃02⁃27 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: rzgh58@ sohu.com
应 用 生 态 学 报  2016年 5月  第 27卷  第 5期                                            http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2016, 27(5): 1496-1502                  DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201605.039
    倒伏是制约小麦高产的重要因素之一,要实现
小麦从高产到超高产的跨越,抗倒就是亟待解决的
问题之一[1-2] .小麦倒伏又可以分为茎倒伏和根倒
伏,尤以茎倒伏更为普遍[3-4] .茎倒伏是由于基部节
间组织结构不发达,不足以支撑植株地上部分的质
量,致使小麦茎节弯曲或者折断,最终引起产量和品
质的下降[5] .因此,国内外学者对小麦基部茎秆特性
进行了深入的研究,主要集中在茎秆机械强度[6-7]、
茎杆解剖结构[8-11]、茎秆形态[7,12-14] 以及物质积
累[3,12,15]这几个方面.
王勇等[16]研究表明,基部节间长度、茎秆机械
强度、重心高度、株高与倒伏指数的相关性均达显著
水平,降低株高和重心高度、增强基部节间的机械强
度、缩短基部节间长度有利于抗倒.姚金保等[7]对小
麦茎秆特性与倒伏指数之间的相关性分析表明,抗
倒指数与基部第 2节间粗、基部第 1、第 2 节间充实
度呈显著遗传正相关,与基部第 1、2节间长、穗下节
间长、株高和重心高度呈显著遗传负相关.魏凤珍
等[12]研究表明,节间纤维素、木质素合成少,节间组
织机械强度不高,容易发生倒伏.郭维俊等[17]研究
了小麦成熟期茎秆的主要力学性能,发现纤维素、木
质素含量的增加有助于茎秆拉伸强度的增强.小麦
品种倒伏的时间越早,倒伏的程度越严重[3];小麦
乳熟期发生倒伏可减产 10%左右,灌浆期倒伏可减
产 25%~35%,开花后倒伏减产可达 40% ~ 50%[18] .
目前,学者对于抗倒性的研究多集中在灌浆到蜡熟
这段生育期内某个时期[19],对于多个生育时期抗倒
性研究还很少报道.本试验以生产中大面积推广种
植的百农矮抗 58、豫麦 49、周麦 18以及高产新品种
百农 418 为材料,研究开花至花后 30 d 茎秆抗折
力、倒伏指数的变化特点,以及茎秆特性与抗折力、
倒伏指数的相关性,为小麦超高产育种中抗倒性的
选择提供科学依据.
1  材料与方法
1􀆰 1  试验材料
供试材料为生产中大面积推广种植的百农矮抗
58(全国累计推广面积最大品种,由河南科技学院
小麦中心提供)、豫麦 49(上一代国家黄淮麦区和河
南省小麦区试的对照品种,由河南省焦作市温县农
业科学研究所提供)、周麦 18(目前国家黄淮麦区和
河南省小麦区试的对照品种,由河南省周口市农业
科学院提供)以及高产新品种百农 418(由河南科技
学院小麦中心提供).
1􀆰 2  试验设计
试验在河南科技学院小麦育种试验田进行,试
验田土质为中壤,肥力中等.于 2014 年 10 月 8 日播
种,随机区组设计,重复 3次,小区面积 12.48 m2,13
行区.返青期结合灌水追施尿素 225 kg·hm-2,其他
管理同一般大田生产,在 2015 年 6 月 6 日收获.从
小麦开花期开始每隔 10 d 取一次样,测定各项指
标,每一个处理随机取 10个单茎进行测定.
1􀆰 3  测定项目与方法
1􀆰 3􀆰 1茎秆基本性状的测定   分别于开花期、花后
10 d、花后 20 d及花后 30 d用直尺和游标卡尺测定
小麦茎秆基部第 2节间长、第 2节间粗、第 2节间壁
厚、重心高度(茎基部到该茎平衡点的距离)及株高.
1􀆰 3􀆰 2茎秆抗折力的测定   茎秆抗折力使用下压
法,取去掉叶鞘的基部第 2 节间,将其放在间隔 5
cm 的支撑架上,用作物茎秆抗倒伏强度测定仪的
“V”型探头向下缓慢用力下压,使茎秆折断所用的
最大力即为该茎的抗折力(乘以 100 g·N-1即为机
械强度).
1􀆰 3􀆰 3品种倒伏指数的计算  参照冯素伟等[5]提出
的品种倒伏指数来衡量供试材料抗倒性的相对强
弱.品种的倒伏指数与抗倒能力呈反比,倒伏指数越
小,抗倒伏能力越强.品种倒伏指数 =茎秆鲜质量×
茎秆重心高度 /第 2节间机械强度.
1􀆰 3􀆰 4茎秆物质积累的测定  以离地面较近处第 2
节间茎秆为研究对象,105 ℃杀青 30 min后 80 ℃烘
干至恒定质量,经过粉碎机粉碎、过筛(40 ~ 60 目),
参照张红漫等[20]的方法,测定其纤维素、半纤维素
和木质素含量.
1􀆰 4  数据处理
数据统计与分析采用 SAS 8.01,图表制作采用
Excel 2007.采用 Student⁃Newman⁃Keuls 法(SNK 法)
对不同品种间茎秆特性进行多重比较,采用 Pearson
方法分析倒伏指数、机械强度与茎秆特性之间的相
关关系(α= 0.05).图表中的数据为平均值±标准差.
2  结果与分析
2􀆰 1  不同品种的茎秆抗折力和倒伏指数
小麦茎秆不仅有弹性还具有硬性,抗折力就是
这两种属性的综合体现.由图 1 可以看出,第 2 节间
在小麦开花至花后 20 d 这段时期机械强度维持较
高水平,之后降低.在同一生育时期,矮抗 58、周麦
18和百农 418的茎秆机械强度显著高于豫麦 49,表
明矮抗58、周麦18和百农418茎秆抗折断能力更
79415期                            王  丹等: 不同小麦品种茎秆特性及其与抗倒性的关系           
图 1  供试品种不同生育时期的茎秆机械强度和倒伏指数
Fig.1   Stem mechanical strength and lodging index of tested
varieties at different growth stages.
不同小写字母表示品种间差异显著(P<0.05) Different small letters
meant significant difference among varieties at 0.05 level.下同 The same
below. Ⅰ: 百农 418 Bainong 418; Ⅱ: 矮抗 58 Aikang 58; Ⅲ: 豫麦
49 Yumai 49; Ⅳ: 周麦 18 Zhoumai 18.
强.机械强度仅反映了茎秆抗折断能力,品种倒伏指
数则是植株质量、重心高度和茎秆机械强度的综合
体现.豫麦 49的倒伏指数显著高于矮抗 58,表明豫
麦 49的茎秆抗倒性较差,易发生倒伏;百农 418、周
麦 18的倒伏指数居于两者之间.同一品种倒伏指数
在不同生育时期也有较大的差别,开花期倒伏指数
较小,花后 10 d与花后 20 d 倒伏指数相差不大,在
花后 30 d倒伏指数明显高于前几个时期.说明花后
30 d是小麦易发生倒伏的时期,可能与茎秆物质转
运和重心高度上移有关.
2􀆰 2  不同品种的茎秆基部节间形态特征
茎秆基部节间的形态特征以及株高、重心高度
与抗倒性有密切关系.矮抗 58 的株高、重心高度、节
间长度均为最低值,百农 418与周麦 18处于同一水
平,豫麦 49在 3 个性状上处于最高水平(表 1),与
倒伏指数的比较结果一致.百农 418、矮抗 58、周麦
18之间的壁厚差异不显著,但均高于豫麦 49,总体
表现为百农 418>矮抗 58>周麦 18>豫麦 49.此外,4
个生育时期中百农 418茎粗在 4个品种中均表现最
高值,显著高于周麦 18 和豫麦 49,与矮抗 58 差异
不显著;豫麦 49 在开花期、花后 30 d 茎粗显著高于
周麦 18;矮抗 58仅在开花期显著低于豫麦 49,花后
10 d与周麦 18差异不显著,其余时期均显著高于豫
麦 49和周麦 18.
表 1  供试品种不同生育时期茎秆抗倒特性的变化
Table 1  Changes of stem lodging properties of tested varieties at different growth stages
测定部位
Measured position
测定时期
Measured date
品种 Variety
百农 418
Bainong 418
矮抗 58
Aikang 58
豫麦 49
Yumai 49
周麦 18
Zhoumai 18
节长 开花期 Flowering 5.88±0.55b 5.21±0.31c 6.85±0.69a 6.53±0.51a
Internode length 花后 10 d 10 days after flowering 6.62±0.29a 5.54±0.28b 6.83±0.52a 6.97±0.43a
(cm) 花后 20 d 20 days after flowering 6.44±0.59a 4.91±0.34b 6.69±0.83a 6.55±0.64a
花后 30 d 30 days after flowering 6.53±0.47a 5.35±0.44b 6.64±0.76a 6.58±0.37a
壁厚 开花期 Flowering 1.00±0.13a 0.93±0.12a 0.83±0.08a 1.09±0.07a
Wall thickness 花后 10 d 10 days after flowering 0.94±0.09a 0.93±0.09a 0.82±0.06a 0.93±0.09a
(mm) 花后 20 d 20 days after flowering 0.96±0.08a 0.92±0.06a 0.80±0.08b 0.91±0.08a
花后 30 d 30 days after flowering 0.95±0.06a 0.94±0.05a 0.81±0.07b 0.91±0.09a
株高 开花期 Flowering 75.09±2.33a 69.52±2.16b 77.08±3.47a 76.00±3.16a
Plant height 花后 10 d 10 days after flowering 75.89±2.07a 70.41±1.59b 77.25±2.55a 77.59±1.79a
(cm) 花后 20 d 20 days after flowering 71.44±1.25b 68.57±2.04c 78.40±2.05a 77.05±2.49b
花后 30 d 30 days after flowering 72.52±2.24b 64.50±3.43c 77.08±5.85a 74.15±3.54ab
重心高度 开花期 Flowering 37.03±1.10b 35.38±1.69b 39.34±2.39a 36.56±1.86b
Height of gravity centre 花后 10 d 10 days after flowering 41.69±1.07c 40.05±1.41b 44.86±1.50a 41.61±0.95b
(cm) 花后 20 d 20 days after flowering 44.20±1.40c 41.99±1.76d 52.53±1.64a 46.43±1.96b
花后 30 d 30 days after flowering 46.07±2.01b 41.23±2.42c 50.77±4.15a 48.80±3.53ab
茎粗 开花期 Flowering 5.02±0.40a 4.04±0.25c 4.51±0.34b 4.19±0.21c
Outside diameter of culm 花后 10 d 10 days after flowering 4.45±0.30a 4.25±0.25ab 3.77±0.24c 4.13±0.21b
(mm) 花后 20 d 20 days after flowering 4.69±0.46a 4.24±0.31b 3.67±0.30c 3.91±0.38c
花后 30 d 30 days after flowering 4.82±0.33a 4.66±0.58a 4.24±0.43b 4.14±0.30b
同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05) Different letters in the same row meant significant difference at 0.05 level. 下同 The same below.
8941                                     应  用  生  态  学  报                                      27卷
2􀆰 3  不同品种不同生育时期的物质积累变化特征
纤维素、半纤维素和木质素是主要的结构性碳
水化合物,是细胞壁的主要成分,在细胞中起着充
实、支撑的作用.由表 2 可知,在开花期到花后 30 d
这段时期,3种物质呈现先升后降的变化趋势.从不
同生育时期不同品种比较来看,矮抗 58纤维素含量
各个时期均处于最高水平,豫麦 49 纤维素含量最
低,百农 418与周麦 18相比,除在花后 20 d 高于周
麦 18 外,其余时期两者处于同一水平.半纤维素含
量方面,不同生育时期矮抗 58、周麦 18 均高于豫麦
49,差异显著,百农 418与豫麦 49 相差不大.从木质
素含量比较来看,矮抗 58在各个时期均表现为较高
的含量,在开花期显著高于豫麦 49 和周麦 18,总体
表现为矮抗 58>百农 418>周麦 18>豫麦 49,但后 3
个品种差异并不显著;花后 10 d、花后 20 d 及花后
30 d总体表现为矮抗 58>周麦 18>百农 418>豫麦
49,矮抗 58与豫麦 49、百农 418之间存在显著差异,
后 3个品种差异不大.纤维素、木质素各个时期多重
比较的结果与倒伏指数多重比较的结果较接近,表
明纤维素、木质素在一定程度上可以反映茎秆的抗
倒伏能力.
2􀆰 4  茎秆的节间特征、化学组分与抗折力、倒伏指
数的相关性
由表 3 可知,开花期茎秆的抗折力与重心高度
呈显著负相关,与茎秆纤维素、木质素含量呈显著正
相关,可能是纤维素、木质素含量低,茎秆拉伸强度
不高,导致抗折力偏低;植株的倒伏指数与茎秆节
长、株高、重心高度呈显著正相关,与纤维素、木质素
含量呈现显著负相关,开花期小麦节间长度越小、株
高越矮、重心高度越低、茎秆纤维素和木质素含量越
高,小麦的倒伏指数越小,抗倒能力越强;花后 10 d
茎秆抗折力与节长、株高、重心高度、茎粗呈显著负
相关,与纤维素、半纤维素、木质素含量呈显著正相
关;花后 10 d倒伏指数与节长、株高、重心高度呈显
著正相关,与茎粗、纤维素、半纤维素、木质素含量呈
极显著相关;花后 20 d抗折力与节长、株高、重心高
表 2  供试品种不同生育时期物质积累的变化
Table 2  Changes of substance accumulation of tested varieties at different growth stages (%)
化学组分
Chemical component
测定时期       
Measured date       
品种 Variety
百农 418
Bainong 418
矮抗 58
Aikang 58
豫麦 49
Yumai 49
周麦 18
Zhoumai 18
纤维素 开花期 Flowering 18.70±1.40ab 20.20±2.09a 17.53±1.38b 19.20±1.37ab
Cellulose 花后 10 d 10 days after flowering 21.50±1.97a 22.10±1.72a 19.35±1.35b 21.28±1.78a
花后 20 d 20 days after flowering 23.77±1.39a 25.19±2.09a 21.62±1.40b 19.78±1.27c
花后 30 d 30 days after flowering 25.89±2.53ab 27.47±1.46a 23.39±2.40b 24.12±3.59b
半纤维素 开花期 Flowering 17.65±1.22a 18.90±1.67a 17.20±1.77a 18.91±1.77a
Hemicellulose 花后 10 d 10 days after flowering 19.74±1.48a 20.83±2.00a 19.86±1.17a 21.69±2.18a
花后 20 d 20 days after flowering 21.55±1.63ab 22.62±1.16a 20.50±1.08b 23.03±1.53a
花后 30 d 30 days after flowering 24.20±1.77a 25.39±1.64a 23.61±1.65a 25.09±1.47a
木质素 开花期 Flowering 14.87±1.45ab 15.42±1.44a 13.78±0.86b 13.89±0.92b
Lignin 花后 10 d 10 days after flowering 18.52±0.93b 20.46±1.69a 18.24±0.71b 19.38±1.42ab
花后 20 d 20 days after flowering 22.53±1.52b 24.09±1.18a 22.25±1.36b 23.25±1.24ab
花后 30 d 30 days after flowering 24.08±1.03b 26.33±1.03a 23.65±1.50b 24.21±1.66b
表 3  茎秆节间特征、化学组分与机械强度、倒伏指数的相关系数
Table 3  Correlation coefficients among stem feature, chemical composition and mechanical strength, lodging index
测定时期
Measured date
指标
Index
节长
Internode
length
株高
Plant
height
重心高度
Height of
gravity
centre
茎粗
Outside
diameter
of culm
纤维素
Cellulose
半纤维素
Hemicellulose
木质素
Lignin
开花期 机械强度 Mechanical strength -0.2880 -0.2063  -0.5147∗∗ -0.1594  0.6700∗∗ 0.1947 0.4915∗∗
Flowering 倒伏指数 Lodging index 0.5213∗∗ 0.5425∗∗ 0.7307∗∗ 0.2160 -0.7235∗∗ -0.3002 -0.4272∗∗
花后 10 d 机械强度 Mechanical strength -0.3229∗ -0.3177∗ -0.7115∗∗ 0.5708∗∗ 0.6044∗∗ 0.5990∗∗ 0.3845∗
10 days after flowering 倒伏指数 Lodging index 0.3665∗ 0.3754∗ 0.8187∗∗ -0.6003∗∗ -0.5417∗∗ -0.6237∗∗ -0.3995∗
花后 20 d 机械强度 Mechanical strength -0.3586∗ -0.6045∗∗ -0.8455∗∗ 0.5137∗∗ 0.3588∗ 0.3379∗ 0.3362∗
20 days after flowering 倒伏指数 Lodging index 0.3782∗ 0.6505∗∗ 0.8865∗∗ -0.5132∗∗ -0.3836∗ -0.3453∗ -0.3571∗
花后 30 d 机械强度 Mechanical strength -0.1152 -0.3233∗ -0.3675∗ 0.2262 0.1134 0.1950 0.1711
30 days after flowering 倒伏指数 Lodging index 0.2803 0.5368∗∗ 0.6237∗∗ -0.2155 -0.1017 -0.2375 -0.3255∗
∗P<0.05; ∗∗P<0.01.
99415期                            王  丹等: 不同小麦品种茎秆特性及其与抗倒性的关系           
度呈现显著负相关,与茎粗、茎秆化学组分之间呈显
著正相关;花后 20 d倒伏指数与节长、株高、重心高
度呈显著正相关,与茎粗、茎秆化学组分之间呈显著
负相关;花后 30 d 茎秆抗折力与株高、重心高度呈
显著负相关,倒伏指数与株高、重心高度呈显著正相
关.4个时期中株高、重心高度均与倒伏指数呈显著
相关,茎秆的化学组分与倒伏指数呈显著负相关,各
个时期重心高度的相关系数均大于株高的相关系
数,纤维素的相关系数又大于木质素的相关系数,表
明重心高度、茎秆纤维素含量与茎秆抗倒性关系更
为密切.
3  讨    论
开花期后植物以生殖生长为主,营养生长为辅,
营养器官仍在生长.李晴祺[21]研究表明,茎秆在乳
熟期才会发育成熟,此后随着物质转运秸秆强度会
降低.因此,本试验不仅测定了各个时期机械强度、
倒伏指数,而且测定了茎秆各个时期的形态特征,对
机械强度、倒伏指数与相应时期茎秆形态特征、化学
组分进行相关分析.徐磊等[22]也持有相同的看法,
认为灌浆中期是小麦抗倒能力复杂变化的时期,对
多个时期抗倒性状的研究比单纯在乳熟、蜡熟期测
定可以得到更准确的分析结果.试验材料在科学研
究中起着关键作用[23],矮抗 58、周麦 18、豫麦 49 在
市场上大面积推广,并且被育种家作为骨干亲本,加
强此类品种的抗倒性研究可以有效促进抗倒理论与
育种实践有机结合[1] .
茎秆的机械强度和倒伏指数与小麦的抗倒伏能
力密切相关.多数学者[3,5-10,24-25]将倒伏指数和机械
强度作为茎秆倒伏性能的评价指标.陈晓光等[25]研
究表明,小麦茎秆抗折力从开花期逐渐增加,乳熟期
达到最大,成熟期又降低.本试验表明,开花期至花
后 20 d茎秆机械强度较高,之后机械强度值下降,
这是由于开花至花后 20 d,茎秆不断发育成熟,木质
化程度不断加深,因此有较高的机械强度,这与前
人[3,5]的研究结果一致;倒伏指数在开花期最小,花
后 30 d最大,其余两个时期处于中间水平,可能与
穗部质量不断增加、重心高度逐渐上移,开花期至花
后 20 d茎秆较强的机械强度,以及后期茎秆干物质
转运有关.总体而言,各个生育时期机械强度大、倒
伏指数小的品种(矮抗 58、百农 418、周麦 18),其茎
秆基部第二节短粗、秆壁较厚、株高和重心高度较
低、纤维素和木质素含量较高,这与前人的研究结果
一致[12,16,22,26-27] .
小麦倒伏发生的时期越早,对产量的影响越严
重,为了明确各个生育时期影响小麦抗倒性的关键
因素,对小麦茎秆特性与机械强度、倒伏指数进行相
关分析是一种可行的方法.姚金保等[7]研究表明,抗
倒指数与基部第二节间粗、基部第一、二节间充实度
呈显著遗传正相关,与基部第一、二节间长、穗下节
间长、株高和重心高度呈显著遗传负相关(抗倒指
数与倒伏指数互为倒数);张喜娟等[9]研究表明,茎
秆抗折力与茎秆纤维素、木质素含量、壁厚呈显著正
相关.本试验显示,开花期机械强度与重心高度呈显
著负相关,与纤维维素、木质素含量呈显著正相关,
倒伏指数与节长、株高、重心高度呈显著正相关,与
纤维素、木质素含量呈显著负相关;花后 10 d 与花
后 20 d机械强度与节长、株高、重心高度呈显著负
相关,与茎粗、纤维素、半纤维素、木质素含量呈显著
正相关,倒伏指数这段时期正好与之相反;花后 30 d
机械强度与株高、重心高度呈显著负相关,倒伏指数
与株高、重心高度呈显著正相关,与木质素含量呈显
著负相关.
综上可知,与抗倒能力密切相关的性状不止一
种,因此,抗倒伏能力强的品种其抗倒性状间的组配
方式也是多种多样,各有特色[1] .矮抗 58、百农 418
株高和重心高度更低、节间长度更短、茎壁更厚,周
麦 18则是茎秆木质素、纤维素含量更高,豫麦 49 在
测定项目中没有体现突出优势,可能与品种培育年
代更早有关.此外,据报道豫麦 49 是高品质小麦品
种[28],本试验并没有涉及品质指标也是没有体现豫
麦 49 优势的原因之一,今后会完善相关研究内容.
抗性育种与产量、品质育种之间的矛盾,使我们不可
能把所有有利于抗倒的性状整合在一起,重点是培
育其中的某一种或者某几种性状更有利于抗倒即
可,这样对于解决抗倒与高生物产量之间的矛盾也
有重要意义.
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作者简介  王  丹,男,1990年生,硕士研究生. 主要从事小
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责任编辑  张凤丽
王丹, 丁位华, 冯素伟, 等. 不同小麦品种茎秆特性及其与抗倒性的关系. 应用生态学报, 2016, 27(5): 1496-1502
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