全 文 :麦类作物学报 2011,31(6):1136-1140
Journal of Triticeae Crops
开花期叶面喷施赤霉素对小黑麦旗叶光合及产量的影响
*
褚孝莹,李 晶,李馨园,孙 继,付 驰,李双双,孟繁美,魏 湜
(东北农业大学农学院,黑龙江哈尔滨150030)
摘 要:为给赤霉素在小黑麦生产中的合理使用提供依据,选用小黑麦东农8809和东农95-6654为材
料,研究了开花期叶面喷施赤霉素对小黑麦旗叶叶绿素含量、荧光特性及产量的影响。结果表明,叶面喷施赤
霉素后,小黑麦叶绿素a、叶绿素b及叶绿素(a+b)含量提高;叶绿素荧光动力增强,旗叶电子传递活性(Fm)、
PSⅡ原初转换效率(Fm/Fv)、光化学淬灭(qP)提高,非光化学淬灭(qN)减少,光合功能增强,千粒重及产量
显著提高。其中开花期喷施赤霉素浓度为20mg·L-1时增产作用最好。
关键词:小黑麦;赤霉素;光合特性;产量
中图分类号:S512.1;S311 文献标识码:A 文章编号:1009-1041(2011)06-1136-05
Effect of Spraying GA3at Anthesis Stage on Photosynthesis
of Flag Leaf and Yield of Triticale
CHU Xiao-ying,LI Jing,LI Xin-yuan,SUN Ji,FU Chi,LI Shuang-shuang,MENG Fan-mei,WEI Shi
(Agricultural Colege,Northeast Agricultural University,Harbin,Heilongjiang 150030,China)
Abstract:In order to provide scientific and theoretical basis for the application of exogenous regulator
in the high yield and high quality cultivation of triticale,Dongnong 8809and Dongnong 95-6654were
used as materials,the effects of spraying GA3on the photosynthetical system of flag leaf and yield of
triticale were investigated.The results indicated that the photosynthetic function of flag leaf was en-
hanced after spraying GA3through the increase of Chlorophyl a,Chlorophyl b and Chlorophyl (a+
b)contents;the improvement of Fm,Fm/Fvand qP,and the reduction of qN,Finaly the thousand
seed weight and yield of wheat were increased by spraying GA3.The results also indicated the best
concentration for spraying GA3is 20mg·L-1.
Key words:Triticale;Gibberelin;Photosynthetic characteristics;Yield
赤霉素作为一种植物生长激素,对种子萌发、
幼苗生长、开花结果等生理过程都有调节作用,因
而在生产上外源赤霉素常被作为植物生长调节剂
使用。有关赤霉素对光合系统影响的研究,国内
外报道较多。崔爽等[1]研究表明,羊草经赤霉素
处理后单位叶面积的净光合速率下降。黄樟华
等[2]研究发现,赤霉素可通过提高植株叶片叶绿
素含量,改善叶片的光合作用。也有研究认为,赤
霉素能够增加植株叶面积,提高叶片气孔导度,降
低胞间CO2 浓度,进而提高净光合速率[3]。但赤
霉素对小黑麦光合的调节作用尚未见报道。本试
验以小黑麦东农8809和东农95-6654为材料,分
析了开花期叶面喷施赤霉素后小黑麦旗叶叶绿素
含量、荧光特性及产量的变化,以期为植物生长调
节剂的合理使用提供依据。
*收稿日期:2011-04-12 修回日期:2011-05-01
基金项目:黑龙江省农业委员会资助项目(GC05B708)。
作者简介:褚孝莹(1987-),女,硕士研究生,主要从事作物高产生理研究。E-mail:426chuxiaoyin@163.com
通讯作者:魏 湜(1956-),男,教授,博士生导师,主要从事作物高产栽培研究。E-mail:weishi5608@163.com
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2010年在东北农业大学实验实习基
地进行,供试小黑麦品种为东农8809和东农95-
6654,由东北农业大学麦类作物研究所提供。土
壤为黑钙土,全氮含量1.76g·kg-1,有效磷含
量52.1mg·kg-1,速效钾含量162.8mg·
kg-1,有机质含量23.25g·kg-1。
试验设赤霉素浓度0mg·L-1(G0)、10mg
·L-1(G1)、20mg·L-1(G2)、30mg·L-1(G3)
4个水平,于开花期晴天无风的傍晚用喷雾器按
不同处理叶面喷施相应浓度的溶液或清水,每小
区喷施量2 800mL。试验采用随机区组设计,3
次重复,每小区8行,行长5m,行距0.3m,小区
面积12m2。基本苗400万株·hm-2。各处理施
肥量相同(尿素95kg·hm-2、磷酸二胺105kg·
hm-2和硫酸钾75kg·hm-2),均做种肥施于土
壤中,4月26日播种,苗期镇压一次,其他管理措
施同一般大田。
1.2 测定方法与项目
1.2.1 叶绿素含量及叶绿素荧光参数测定
从开花期开始,每隔7d取旗叶参照 Arnon
的方法[7](略有改进)测定叶绿素含量。选取生长
一致且受光方向相同的旗叶,采用德国 Walz公
司产PAM-210调制叶绿素荧光仪测定叶素素荧
光参数[8]。测定时,暗处理30min后得到最小荧
光产量(Fo),照射饱和脉冲后得到最大荧光产量
(Fm),饱和脉冲时测定光下最大荧光(Fm')和稳
定荧光(Fs)。可变荧光(Fv)=Fm-Fo;光化学
淬灭系数(qP)=(Fm'-Fs)/(Fm'-Fo);非光
化学淬灭系数(qN)=(Fm-Fm')/(Fm-Fo)。
1.2.2 产量的测定
成熟后每个小区取2m2 测产,进行室内考种
和计产。
1.3 数据分析
用Excel 2003制作图表,采用SPSS 17.0进
行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 赤霉素喷施对小黑麦旗叶光合机能的影响
由表1可知,花后两个小黑麦品种旗叶叶绿
素a、叶绿素b及叶绿素(a+b)含量均表现为先
升高后下降。花后0~14d各赤霉素喷施处理都
不同程度地提高了旗叶叶绿素a、叶绿素b及叶
绿素(a+b)的含量,处理间差异显著,其中G2处
理作用效果最明显,表现为G2>G3>G1>G0。
在花后14d,各处理叶绿素含量均呈下降趋势,且
赤霉素喷施处理显著高于对照。
2.2 赤霉素喷施对小黑麦旗叶叶绿素荧光动力
的影响
2.2.1 对小黑麦旗叶Fm和Fv/Fm值的影响
由图1可知,两个小黑麦品种Fm 值均呈 M
型曲线变化趋势,在花后7d和21d两次出现峰
值,两品种间Fm值差异不显著,且最高值均出现
在花后7d的G1处理,但G1处理与G2处理差
异不显著。两品种不同时期Fm值均随赤霉素浓
度的增加有所下降,说明一定浓度的赤霉素利于
旗叶热耗散机制的保护,且利于提高PSⅡ的电子
传递。由图2可知,花后两品种Fv/Fm 值变化
趋势基本一致,均先升高后下降,花后7~21d两
品种Fv/Fm值较高,最高值均出现在14d的G2
处理,但各处理下东农95-6654均略高于东农
8809,且在花后14d差异达显著水平。
2.2.2 对小黑麦旗叶qP和qN 值的影响
由图3可知,两个小黑麦品种花后qP 值均
随花后天数的增加表现为先升高后下降的变化趋
势,花后0~14d呈上升趋势,在花后14d达到最
大值后又迅速下降。同品种不同处理间qP值差
异显著,喷施赤霉素处理均显著高于对照。由图
4可知,两个小黑麦品种qN 值花后均表现出不
同程度的升高,这与随生育期的推迟,光合机构活
性逐渐下降有关。东农95-6654各处理qN 值均
低于东农8809,同品种不同喷施赤毒素处理间
qN 值差异显著,且显著低于对照。
2.3 赤霉素喷施对小黑麦产量及产量构成因素
的影响
由表2可知,赤霉素喷施对小黑麦产量的影
响较大,两品种对赤霉素的响应基本一致,都以
G2处理表现最好,东农95-6654的产量高于东农
8809的产量。就产量构成因素来看,穗粒数对赤
霉素处理的响应表现为G2>G3>G1>G0,这与
赤霉素促进细胞分裂有关。千粒重对赤霉素处理
的响应与产量基本一致。
·7311·第6期 褚孝莹等:开花期叶面喷施赤霉素对小黑麦旗叶光合及产量的影响
表1 赤霉素处理对小黑麦旗叶叶绿素含量的影响
Table 1 Effects of GA3treatment on the chlorophyl content of triticale flag leaf
开花后天数
Days after
anthesis
处理
Treat-
ments
东农8809Dongnong 8809
叶绿素(a+b)
Chl(a+b)
叶绿素a
Chl a
叶绿素b
Chl b
叶绿素a/b
Chl a/b
东农95-6654Dongnong 95-6654
叶绿素(a+b)
Chl(a+b)
叶绿素a
Chl a
叶绿素b
Chl b
叶绿素a/b
Chl a/b
0d G0 3.94d 2.70d 1.24d 2.17a 3.77d 2.65c 1.12d 2.38a
G1 4.09c 2.75c 1.34c 2.05b 4.06c 2.74b 1.32c 2.08b
G2 4.33a 2.78b 1.55a 1.80d 4.57a 2.79a 1.78a 1.57d
G3 4.20b 2.78a 1.42b 1.96c 4.33b 2.78a 1.55b 1.80c
7d G0 4.41d 2.81d 1.60c 1.76b 4.34d 2.83c 1.50d 1.88a
G1 4.55c 2.95c 1.60c 1.84a 4.67c 2.89b 1.78c 1.62b
G2 5.07a 3.00a 2.07a 1.45d 5.13a 2.98a 2.15a 1.39d
G3 4.80b 2.98b 1.82b 1.64c 4.92b 2.98a 1.94b 1.53c
14d G0 4.08d 2.74d 1.34d 2.04a 4.46c 2.73b 1.74d 1.57a
G1 4.45c 2.90b 1.55c 1.87b 4.63a 2.80a 1.83c 1.53b
G2 4.82a 2.95a 1.92a 1.54c 4.62a 2.72b 1.90a 1.43c
G3 4.80b 2.83c 1.89b 1.50c 4.54b 2.66d 1.88b 1.42c
21d G0 3.86b 2.26c 1.60b 1.41d 3.38b 2.39c 0.99b 2.43d
G1 4.05a 2.39a 1.66a 1.44c 3.48a 2.47a 1.01a 2.45c
G2 3.50c 2.31b 1.19d 1.94a 3.30c 2.45b 0.85c 2.87a
G3 3.44d 2.13d 1.31c 1.62b 2.52d 1.84d 0.68d 2.72b
28d G0 2.85a 1.93a 0.92a 2.11b 2.74a 1.95b 0.80a 2.45c
G1 2.44c 1.66b 0.78c 2.14a 2.74a 1.98a 0.77b 2.59b
G2 2.09d 1.41c 0.68d 2.09c 2.27c 1.64c 0.63d 2.59b
G3 2.54b 1.67b 0.87b 1.92d 2.69b 1.94b 0.74c 2.61a
数据后的不同小写字母表示处理间差异达0.05显著水平,下表同。
Different smal letters in the same column within a treatment mean difference significant at 0.05levels,respectively.The same are as
in the table 2.
图1 不同浓度赤霉素处理下东农8809和东农95-6654旗叶最大荧光产量(Fm)的变化
Fig.1 Change in Fmof flag leaf of Dongnong 8809and Dongnong 95-6654
图2 不同浓度赤霉素处理下东农8809和东农95-6654旗叶PSⅡ原初转换效率(Fv/Fm)的变化
Fig.2 Change in Fv/Fmof flag leaf of Dongnong 8809and Dongnong 95-6654
·8311· 麦 类 作 物 学 报 第31卷
图3 不同浓度赤霉素处理下东农8809和东农95-6654旗叶光化学淬灭(qP)的变化
Fig.3 Change in qPof flag leaf of Dongnong 8809and Dongnong 95-6654
图4 不同浓度赤霉素处理下东农8809和东农95-6654旗叶非光化学淬灭(qN)的变化
Fig.4 Change in qNof flag leaf of Dongnong 8809and Dongnong 95-6654
表2 赤霉素处理对小黑麦产量及产量构成因素的影响
Table 2 Effects of GA3treatment on the yield components and yield
品种
Varieties
处理
Treatment
穗数
Spike number
/(104·hm-2)
穗粒数
Number of kernels
per spike
千粒重
Thousand
kernel weight/g
产量
Yield
/(kg·hm-2)
东农8809 G0 443±1.73d 24.17±0.58b 38.07±0.58b 3 573±1.15d
G1 454±2.30b 24.13±0.65b 42.03±0.64a 4 037±2.33b
G2 448±1.15c 29.42±0.59a 45.19±0.60a 5 062±1.74a
G3 476±3.46a 23.14±0.57b 39.28±0.64b 3 678±0.58c
东农95-6654 G0 447±1.73c 25.81±0.63d 38.13±0.59d 3 739±2.88d
G1 464±2.88a 27.90±0.29c 43.17±0.60b 4 495±1.17b
G2 457±2.30b 29.10±0.57a 44.20±0.75a 4 825±2.32a
G3 464±1.15a 27.76±0.63b 41.05±0.57c 3 994±1.7c
3 讨 论
赤霉素对光合特性影响的研究已见报道。周
玲[9]等认为,赤霉素处理能降低叶片叶绿素含量。
而黄樟华[2]等研究认为,赤霉素处理可提高百合
组培苗叶绿素含量,降低叶片初始荧光(Fo),提
高PSⅡ潜在活性(Fv/Fm)与PSⅡ实际量子产量
(Yield)。黄兆峰[10]等研究表明,赤霉素能够不
同程度地提高甜菜叶片的光合速率和气孔导度,
降低蒸腾速率。本试验结果表明,花后0~14d
各赤霉素处理均不同程度地提高了小黑麦旗叶叶
绿素a、叶绿素b及叶绿素(a+b)的含量,而在花
·9311·第6期 褚孝莹等:开花期叶面喷施赤霉素对小黑麦旗叶光合及产量的影响
后21~28d经赤霉素处理的旗叶叶绿素含量又
迅速下降,且各处理叶绿素含量显著低于对照。
究其原因,可能是外源赤霉素促进内源IAA的合
成,使叶绿素合成加快,叶绿体数量增加,使叶绿
素含量增加,但同时赤霉素具有促进光合产物运
转与分配、促进籽粒灌浆、促进植株提早成熟的生
理作用,所以在花后21d赤霉素处理的叶片又出
现了叶绿素含量迅速下降的现象。本试验结果还
表明,赤霉素处理提高了旗叶的荧光动力学参数,
两品 种 对 赤 霉 素 的 响 应 基 本 一 致,均 在
20mg·L-1获得较好的Fm 值,较高的Fv/Fm
及qP 值。说明外源赤霉素可增加小黑麦旗叶PS
Ⅱ开放程度,提高小黑麦旗叶电子传递活性,减少
光能的热耗散,利于光合机制的保护,为获得小黑
麦高产提供有利保障。
有关植物生长调节剂在小麦产量形成中的作
用研究己有许多报道[11-12]。李秀菊等[13]认为,赤
霉素处理可增加小麦千粒重及单穗籽粒重。孔庆
全等[14]认为,喷施赤霉素可显著提高大豆产量。
本研究表明,赤霉素处理通过提高千粒重来提高
籽粒产量。其中以赤霉素浓度为20mg·L-1的
处理效果最好,且与对照的差异达极显著水平。
由此表明,一定浓度的赤霉素处理能提高小黑麦
旗叶叶绿素含量,改善电子传递活性及PSⅡ原初
转换效率,同时增强PSⅡ天线色素捕获光能的能
力,减少光能的热耗散损失,从而更协调地吸收和
转化光能,提高旗叶光合作用强度,增加千粒重,
进而提高小黑麦产量。需要注意的是在考虑使用
赤霉素提高作物光合作用及产量时,具体喷施浓
度还应因品种而定。
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