全 文 ：春小麦花前14C 同化物分配与累积研究
吕金印1 　刘　军1 　高俊凤2
(西北农业大学　1 同位素室 ;2 基础科学系　杨陵　712100)
研究结果表明 :从花前标记到整个灌浆期 ,春小麦 901 叶和鞘中14 C 同化物分配
率分别下降 2311 %和 718 % ,陕 229 下降了 3211 %和 717 %。茎中14 C 同化物分配
率 ,901 增加了 713 % ,陕 229 增加了 2210 %。从花前标记、灌浆到成熟 ,901 穗颖壳
14C 同化物分配率上升了 1212 % ,陕 229 上升了 817 %。在花后 21d 前 ,两品种旗叶
14C 同化物分配率逐渐下降。花后 35d 901 旗叶中14 C 同化物分配率存在一个高峰 ,
尔后又下降 ,比花前标记时下降 412 % ;陕 229 则一直下降 ,比花前标记下降 415 %。
花后同化物转运 ,陕 229 早于 901 ,陕 229 籽粒中14C同化物放射性相对高于 901。花
前标记的14C 同化物在 901 中有 415 %转运到籽粒中 ,陕 229 中有 1111 %转运到籽粒
中去。
关键词 :杂交春小麦 　14C2同化物 　分配与累积
此文于 1999 年 7 月 12 日收到。
国家自然科学基金资助项目。
春小麦为西北麦区的主要粮食作物 ,常年播种面积在 11313hm2 左右 ,约占全国春小麦种
植面积的 24 %[1 ] 。小麦在籽粒形成过程中 ,源位 (叶) 光合产物的生成、转运及向库位 (籽粒)
中的分配累积能力是制约产量的重要因素[2 ] 。一般认为小麦籽粒产量大部分来自花后光合
产物的积累 ,因此灌浆期同化物的分配、转运和积累具有重要意义[3 ,4 ] ,对此前人已做了大量
研究[5～8 ] 。而对春小麦花前同化物的转运分配和累积方面的研究还未见报道。本文以新近
培育的杂交春小麦 901 为试材 ,研究花前14 C 同化物在植株各部位的分配、转运、累积。为杂
交春小麦品种选育和挖掘增产潜力提供理论依据。
1 　材料与方法
试验于 1997 年 4 月至 7 月在西北农业大学同位素室试验地进行。试材为西北农大新培
育的杂交春小麦 901 和陕 229 (901 亲本材料之一) 。在开花前 7d 将供试材料置密闭的光合室
中 ,晴天室外自然光下用14CO2 标记 2h。标记当天及开花后每隔 7d 采样 ,直到成熟。分不同
部位 (叶、鞘、茎、穗下节、穗颖壳、穗轴、籽粒) 每次采取 5 个蘖茎样 ,于 105 ℃杀青 10min ,60 ℃
烘干 ,在 Beckman L S29800 液体闪烁计数器上测14C 同化物放射性 ,样品设 3 个重复。
2 　结果与分析
211 　不同部位14C同化物的分配与累积
753　核 农 学 报　1999 ,13 (6) :357～361Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
表 1 表明 ,杂交春小麦 901 及其亲本材料陕 229 从花前标记到整个籽粒灌浆期 ,源端 (叶、
鞘)中14C 放射性呈下降趋势 ,901 叶和鞘14 C 同化物分配率分别下降 2311 %和 718 % ,陕 229
分别下降 3211 %和 717 %。表明同化物由源端向外输出。茎中14C 放射性呈上升趋势 ,从标记
到成熟 ,901 同化物分配率增加 713 % ,陕 229 增加 2210 %。由表中可以看出两品种茎和穗下
节在灌浆初期和中期放射性分配率上升 ,而在灌浆后期 ,即 901 在花后 28d 后 ,陕 229 在花后
21d 后14C 同化物分配率略有下降 ,但总的呈上升趋势。两品种穗颖壳中14 C 同化物在灌浆期
直至籽粒成熟 ,901增加1212 % ,陕229增加817 %。穗轴中14 C放射性在某一特定值附近涨
表 1 　植株不同部位花前标记14C同化物的放射性及分配率
Table 1 　The radioactivity and dist ribution rate of 14C assimilates of
fore2anthesis labelled in various organs
品种
Cultivar
距开花天数
Days to anthesis
叶
Leave
鞘
Sheath
茎
Stem
穗下节
Ear stem
穗颖壳
Ear shell
穗轴
Ear axis
籽粒
Grain
总放射性
Total
901
- 7
45158
(3114)
17125
(1119)
21116
(1416)
11148
(719)
43112
(2917)
6144
(414)
145103
(100)
0
25146
(1414)
10178
(611)
44181
(2513)
16108
(911)
59138
(3315)
20176
(1117)
177125
(100)
7
15128
(1511)
7101
(619)
24135
(2411)
11146
(1113)
33106
(3217)
9186
(918)
101102
(100)
14
15121
(1210)
5135
(412)
32121
(2515)
15102
(1119)
47174
(3717)
8122
(615)
2179
(212)
126154
(100)
21
9171
(916 %)
4129
(412)
23101
(2216)
10186
(1017)
42130
(4116)
9120
(911)
2131
(213)
101168
(100)
28
24160
(1813)
8174
(615)
48182
(3612)
9150
(711)
23178
(1717)
13128
(919)
6103
(415)
134174
(100)
35
20156
(1415)
7158
(514)
43116
(3015)
8185
(613)
43173
(3019)
11103
(718)
6167
(417)
141156
(100)
42
14132
(919)
3195
(217)
40122
(2717)
10115
(710)
57138
(3915)
10119
(710)
9100
(612)
145121
(100)
49
9199
(813)
4193
(411)
26144
(2119)
12107
(1010)
50166
(4119)
11143
(914)
5149
(415)
121101
(100)
陕 229
Shan 229
- 7
40179
(3713)
11158
(1016)
20183
(1911)
10183
(919)
22116
(2013)
3106
(218)
109125
(100)
0
13190
(1016)
7161
(518)
42122
(3212)
23186
(1812)
38144
(2913)
5116
(319)
131120
(100)
7
8139
(1014)
3141
(412)
28156
(3515)
19183
(2416)
15194
(1918)
4100
(510)
0133
(014)
80145
(100)
14
6147
(714)
3190
(415)
30189
(3515)
20141
(2314)
13185
(1519)
7144
(816)
4111
(417)
87109
(100)
21
5189
(815)
2153
(317)
28161
(4114)
18128
(2615)
6148
(914)
2190
(412)
4144
(614)
69112
(100)
28
7140
(819)
2179
(314)
26192
(3214)
10185
(1311)
24169
(2917)
4159
(515)
5184
(710)
83108
(100)
35
6180
(517)
3140
(218)
42150
(3515)
14170
(1213)
36103
(3011)
5179
(418)
10149
(818)
119172
(100)
42
3166
(512)
2106
(219)
29113
(4111)
4124
(610)
20153
(2910)
3134
(417)
7183
(1111)
70180
(100)
　　注 :括号内数字为分配率 ( %) ,括号外数字为放射性 ( ×105 dpm) 。
Note :Data in brackets are distribution rates( %) ,outside brackets are radioactivities( ×10 5dpm) .
853 核　农　学　报 13 卷
落 ,但变化不大。901 穗轴14 C 同化物分配率略高于陕 229。花前标记的同化物在 901 中有
415 %转运到籽粒中 ;陕 229 中有 1111 %转运到籽粒中。901 源端 (叶和鞘) 中14 C 同化物分配
率明显高于亲本材料陕 229 ;而在茎、穗下节中则表现出相反的趋势。从开花前的标记到整个
灌浆期 ,两品种穗颖壳中均累积相当高的14 C 同化物。尤其在灌浆后期 ,14 C 同化物分配率较
高。
212 　旗叶14C同化物的分配率变化
图 1 表明 ,在花后 21d 前 ,901 和陕 229 旗叶14 C 同化物分配率逐渐下降 ,在花后 35d ,901
旗叶14C 同化物分配率存在一个高峰 ,后又下降到最低点 ,陕 229 则一直下降 ,成熟前略上升 ,
总的趋势是下降。直到成熟后 ,901 和陕 229 旗叶中14C 同化物分配率分别比花前标记时下降
412 %和 415 %。另外 ,在花后 901 旗叶14C 同化物分配率均高于陕 229。
213 　灌浆过程中籽粒中14C同化物累积变化
由图 2 可以看出 ,花前贮存的同化物向籽粒转运过程中 ,陕 229 早于 901 ,并且籽粒中14 C
同化物累积相对高于 901。整个灌浆期两品种籽粒中14 C 同化物累积增加 ,成熟前一周 ,达到
最高峰 ,成熟时14C 同化物略有下降。可能是籽粒成熟过程中呼吸消耗少量的同化物所致。
图 1 　旗叶14C 同化物分配率变化
Fig. 1 　The change of dist ribution rate of
14C assimilates in flag leaf
图 2 　灌浆过程中籽粒14C 同化物放射性变化
Fig. 2 　The change of radioactivity of 14C
assimilates in seeds during filling stage
3 　讨 　论
源端同化物的撤退量和库端的卸出量是光合产物运输分配的关键所在。本研究表明杂交
春小麦 901 花前标记14C 同化物在源端 (叶)的撤退量与亲本材料陕 229 明显存在差异 ,它们的
14C 同化物分配率分别下降 2311 %和 3211 % ,陕 229 相对撤退彻底 ,901 撤退不完全 ,因此成
熟时表现“青枝绿叶”现象。两品种鞘中同化物撤退比例相当。两品种穗下节14 C 同化物累积
占有相当比例 :901 约占 7 %～10 % ,陕 229 约占 6 %～26 %。由表 1 中可看出 ,花前标记的14C
同化物在茎、穗下节于灌浆初、中期截留的较多 ,可能用于器官本身的构造所致。而在灌浆后
期 ,901 在 28d 后、陕 229 在 21d 后向外有一些输出。在此值得一提的是穗颖壳中14 C 同化物
在灌浆期呈增加趋势 ,到籽粒收获为止 ,901 比花前标记增加 1212 % ,陕 229 增加 817 % ,并且
901 和陕 229 穗颖壳中14 C 同化物所占比例较高 :901 约占 17 %～41 % ,陕 229 约占 15 %～
953　6 期 春小麦花前14C 同化物分配与累积研究
30 % ,因此在籽粒形成后期若能调运此部位的同化物 ,对挖掘增产潜力意义重大。
有研究表明 ,花后旗叶光合产物标记后 3d 有 50 %～60 %输入穗粒中[2 ] 。可见小麦生长
后期旗叶对库的贡献较大。本研究中籽粒成熟后期 901 旗叶中14 C 同化物存在一个高峰 ,尔
后又下降到最低点 ,可能是其它部位叶、鞘中同化物向此处调运的结果 ,陕 229 旗叶中同化物
则一直下降 ,可能向库位转运。
籽粒中累积的14C 同化物在整个灌浆成熟期 ,两品种表现的趋势相同。即随时间推移 ,14 C
同化物逐渐积累 ,收获前几天略有下降 ,可能是籽粒成熟时呼吸消耗少量同化物所致。花前标
记制造的同化物 ,在陕 229 中向籽粒中的转运量 (1111 %)高于 901 转运量 (415 %) 。大部分同
化物存在于穗颖壳、茎秆等部位中。可见花前制造的同化物对籽粒贡献较少 ,因此 ,可以认为
花前生产的同化物大部分用于器官构造。
综上所述 ,杂交春小麦 901 从花前标记到灌浆和成熟期 ,源端叶中14 C 同化物分配率下降
幅度 (2311 %)相对小于亲本材料陕 229 (3211 %) ,旗叶中14C 同化物分配率高于陕 229 ,灌浆期
籽粒中14 C 同化物放射性值 901 低于陕 229。由此表明 901 源强相对大于陕 229。灌浆后期
901 叶中光合产物滞留及撤退不完全 ,可能与 901 库容活性有关。杂交春小麦 901 因其杂种
优势表现出较强的源强度 ,在灌浆后期如何充分调运这些滞留在源端 (叶和鞘) 的光合产物值
得进一步探讨。此外 ,穗颖壳、茎、穗下节中的积存的同化物也不容忽视 ,其对于提高小麦产量
具有重要作用。
参 考 文 献
1 　金善宝主编. 小麦生态理论与应用. 杭州 :浙江科学技术出版社 ,1992
2 　王振林 ,等. 源库调节对灌溉与旱地小麦开花后光合产物生产和分配的影响. 作物学报 ,1998 ,25 (2) :161～168
3 　郭文善 ,等. 灌浆期高温对小麦光合产物运转的影响. 核农学报 ,1998 ,12 (1) :21～27
4 　许为纲 ,等. 冬小麦抽穗始期标记14C2同化物分配与运转的研究. 核农学报 ,1998 ,12 (1) :7～11
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7 　Jenner CF ,Ugalade TD. Starch and protein deposition in the endosperm as determinant of yield and quality of wheat . Austr J
Plant Physiol. 1991 ,18 :211～226
8 　Wardlaw IF ,et al. The response wheat to high temperature following anthesis. Ⅱ. sucrose accumulation and metabolism by iso2
lated kernels. Austr J plant Physiology ,1995 ,22 :399～407
063 核　农　学　报 13 卷
14C ASSIMILATE DISTRIBUTION AND ACCUMULATION OF
HYBRID SPRING WHEAT D URING FORE2ANTHESIS
LüJ inyin 　Liu J un 　Gao J unfeng
( Northwestern A gricult ural U niversity , 1 Isotope L ab , 2 Depart ment of Basic Sciences , Yangli ng 　712100)
ABSTRACT
14C assimilate distribution and accumulation at fore2anthesis in various organs of hybrid
spring wheat 901 and its parent Shan 229 were studied by using 14 C tracer techniques. The re2
sults showed that from fore2anthesis stage to f ill ing stage , 14 C assimilate distribution rate in
leaves and sheath decreased by 2311 %and 718 %respectively for 901 , and decreased by 3211 %
and 717 %respectively for Shan 229. 14C assimilate distribution rate in stems increased by 713 %
and 2210 %for 901 and Shan 229 respectively. There was a certain accumulation of 14C assimi2
late at ear shell in both cultivars. From fore2anthesis stage to maturing stage the distribution rate
in ear shell raised 1212 %for 901 , and 817 %for Shan 229. 14C assimilate distribution rate in
flag leaf in both cultivars gradually reduced within 21 days after anthesis. There was a peak in
radioactivity in flag leaf for 901 after 35 days of anthesis. The f ill ing of Shan 229 was faster
than that of 901. The radioactivity of 14C assimilate in grain for Shan 229 was higher than that
of 901. 415 % of 14 C assimilates labelled at fore2anthesis transported to seeds for 901 , and
1111 %for Shan 229.
Key words :Hybrid spring wheat , 14C assimilate ,dist ribution and accumulation
163Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1999 ,13 (6) :357～361