全 文 ：南京农业大学学报 1 90 9, 一3 (4增 ): l ~ 4
野生一粒小麦和普通小麦一些光合特性的比较
张荣忱 徐增富 * 方志伟 吴玩英
(农学系 ) (中心实验室 )
摘要 本文对光合速率较高的野生一粒小麦 ( .T 八沁 o t ic , . B o is习 的叶片解剖结构及光
合生态反应进行初步探讨 , 并与普通小麦中国春 ( .T aes it ~ vc
.
ch in es sP inr 幻 作了比
较 . 结果表明 , 野生一粒小麦在叶片维管束解剖结构、 水分利用效率及光合速率对光 、 温和
C O : 的反应方面类似于 q 植物 , 但它仍具有较高的 C O : 的补偿点 . 可考虑将野生一粒小麦用
于普通小麦光合作用的遗传改良计划 .
关键词 野生一粒小麦; C . 特性 ; 光合作用
许多研究者在多次测定中都观察到野生一粒小麦的苗期叶片和旗叶具有很高的光合速
率 1么 31 , 可以与 c 4 植物如玉米相比拟 I’l , 因此推测野生一粒小麦可能具有类似于 C . 植物
的某些光合特性 . 本文对野生一粒小麦的叶片维管束解剖结构 、 C O : 补偿点 、 水分利用
效率 , 及其光合速率对光强 、 C O : 浓度和温度的反应进行了初步探讨 , 同时将这些特性
与普通小麦中国春作了比较 , 以便为普通小麦的光合作用遗传改良提供一些线索 .
1 材料与方法
L l 材料
普通小麦中国春和野生一粒小麦由本校细胞遗传室提供 . 盆栽土培 , 以苗期第 6 叶为
材料进行各项指标的测定 , 重复 5 次 .
L Z 方法
1
.
2
.
1 光合速率的浏定 不同光强 、 C O : 浓度和温度下的光合速率测定根据方志伟等人
l( 9 0) 15] 的方法 . C O : 补偿点的测定采用闭路系统红外线气体分析仪 .
1
.
2
.
2 水分利用效率的计算 净光合速率与蒸腾速率之比即为水分利用效率 .
L .2 3 叶 片维管束横切面的扫描电镜观察 用 2 % 的戊二醛固定叶片中段 , 清洗 , 用聚乙
二醇 1 540 包埋 , 切取断面 , 酒精系列脱水 , 醋酸正戊酷经临界点干燥 , 用 日立 S一4 50 扫
描电镜观察 .
2 结果与分析
.2 1 叶片维管束的解剖结构
图 1是野生一粒小麦和普通小麦的苗期第 6 叶的叶片维管束横切面扫描电镜照片 . 可
以看出 , 野生一粒小麦维管束旁的叶肉细胞较小 , 排列紧密 ; 而普通小麦维管束旁的叶肉
. 作者现在中山大学生物工程研究中心工作 .
19 90 年 7月 5 日收稿 .
2
. 南 京 农 业 大 学 学 报 1 3卷
细胞则较大 , 排列松散 . K h an 和 T su n od a( 19 l7 )[’] 也曾发现野生一粒小麦具有其他小麦
种所没有的独特的所谓 `似黍 ” (P an ico id 一互k e) 叶片结构 , 但缺乏 C ; 禾本科植物中所具
有叶绿素的薄壁维管束鞘细胞 。
(左 : 主脉维管束 x 160 右 : 叶片横切面一侧 x 6 0)
图 l 野生一粒小麦 (上 ) 与普通小麦 (下 ) 第 6 叶维管束横切面
.2 2 光合速率对光强 、 C O : 浓度和温度的反应
从图 2 可以看出 , 随着光强的提高 , 野生一粒小麦的光合速率增加很快 , 光饱和点较
高 , 在 10 0 拜E m一` 左右 , 而普通小麦的光合速率随光强的增加而较缓慢 , 当光强达到
75 0 ” E m一-s `左右时 , 光合速率不再上升 , 即达光饱和点 。
图 3 则表明 , 在低 C O : 浓度下 ( 250 一 3 50 p p m ) , 普通小麦的光合速率显然呈直线上
升 , 但野生一粒小麦的光合速率随 C o : 浓度增加而上升的幅度更大 , 即每增加一个单位
c o Z 浓度 , 前者的光合速率药增加 7 , m承c o尹一、 一 , , 后者约增加 1如m o cl o 尹一 2 5一 ` 。 在
高浓度 C O : 下 ( 4 5 0 一 60 Op p m ) , 野生一粒小麦在增加一个 C o : 浓度单位时 , 光合速率
增 加 幅 度 只 有 5料m ol c 0 2 m一 s一 , 左 右 , 而 普 通 小 麦 的光 合 速 率 增 加 幅 度 仍 在
知m o lC o 网一 2 5一`左右 .
从图 4 可以看出 , 野生一粒小麦和普通小麦的光合速率均有最适宜温度 : 野生一粒小
麦在 3 2 一 35 ℃左右 , 普通小麦在 24 一 27 ℃左右 , 分别与典型的 C ; 和 C 3植物最适温度相
4 期( 增 )张荣铣等 : 野生一粒小麦和普通小麦一些光合特性的比较. 3
接近切. 低于或高于最适温度 , 光合速率均下降 , 但在高温下的下降速率明显超过低温下
的下降速率 , 尤其普通小麦更是如此 . 这说明野生一粒小麦光合作用对高温的适应能力比
普通小麦强 .
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光弧伽E m月 · s 一勺
” ` , 气渝 月加 日协
C O: 浓度 ( p Pm )
图 2 野生一粒刁演和普通刁演光合速率 图 3
对光强的反应曲线
.2 3 C o Z补偿点和水分利用效率
野生一粒小麦和普通小麦的 C o : 补偿点分
别为 5 2 . 6士 1 . s p p。 和 5 4 . 5士 l . 6 p p m , 两者没有
明显差异 , 都具有较高的 C O : 补偿点 . 这一结
果与 D v o r a k 和 N a tr ( 19 7一) 181 的测定是一致
的 , 已知 q 植物具有高的水分利用效率 9l[ , 本
文的测定结果表明 , 野生一粒小麦的水分利用效
率为 4 . 74 士 0 . 2 4m m o lC 0 2 / m o lH刃 , 明显高于
普通小麦 ( 3 . 7 8 士 0 . I 6m m o l c o : / m o lZH o ) .
3 讨 论
野生一粒小麦和普通刁谈光合速率
对 c o : 浓度的反应曲线
;梦令
沮度(℃ )
图 4 野生一粒刁透和普通 ,J啧
光合速率对温度的反应曲线
通过野生一粒小麦和普通小麦的光合速率对
光强 、 C o : 浓度和温度的反应曲线分别与 C 3、 C ;植物的典型反应曲线闭相比较 , 、发现野
生一粒小麦的反应曲线与 C . 植物的典型反应曲线相似 , 而普通小麦则表现为 C 3植物的
特性 . 另外有关叶片解剖结构和水分利用效率的实验结果 , 也表明野生一粒小麦可能具有
与 c ; 植物相类似的特征 . 在 C ; 循环所涉及的酶中 , 丙酮酸正磷酸双激酶 (P P D K ) 曾被
认为是 C 3 植物 中唯一没有的酶 . 但最近的研究表 明 , 在 C 3 植物小麦叶片中同样有
P D K 的存在【10 , 尤其是野生一粒小麦 , 它第 1 叶中的 P P D K 是普通小麦的第 1 叶 的
32 。% , 旗叶的 P P D K 比普通小麦多 63 % l’.
根据已有的资料 , 可 以初步认为野生一粒小麦具有某些类似于 C ; 植物的光合特性 .
作者认为可 以利用野生一粒小麦作为种质资料 , 通过杂交育种或基因工程等使今后推广的
小麦品种具有高光合效率的特性 , 这是普通小麦光合作用遗传改良的途径之一
(本文承蒙刘大钧教授指导 , 崔继林研究员和陈佩度教授审阅 , 谨此致谢 . )
4
· 南 京 农 业 大 学 学 报3 1 卷
参 考 文 献
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C h in e s e S P r i n g
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C O Z e o n e n tr a t i o n an d w
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