全 文 ：第 28 卷 第 4 期 作　物　学　报 V o l. 28, N o. 4
2002 年 7 月　 451～ 454 页 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA pp. 451～ 454　 Ju ly, 2002
小麦杂交后代的光合作用Ξ
江　华1　王宏炜1　苏吉虎1　石晓冰1　沈允钢1　李振声2　魏其克2　张锡梅2
李　滨2　李　鸣2　张吉军2
(1中国科学院上海植物生理研究所, 上海 200032; 2 中国科学院遗传研究所, 北京 100101)
摘　要　对小麦品种京 411 (J411) 和小偃 54 (X54) 及杂交后代植株于灌浆期对旗叶进行光合速率的比较测定, 在优选
F 3 代的一个株系 1215 中观测到测定的多数植株的光合速率比亲本高 10% 以上, 并且此结果在对它的 F 4 代植株的测定
中得到确证。通过这个初步实验, 对选择具有高光合能力的植株作为培育优良小麦品种的重要指标的可能性以及在实
际应用中的困难作了讨论。
关键词　小麦; 杂交后代; 光合速率
中图分类号: S512　　　文献标识码: A
Photosyn thes is in Off spr ing of Hybr id iza tion between Two W hea t Cultivars
J IAN G H ua1　W AN G Hong2W ei1　SU J i2H u1　SH I X iao2B ing1　SH EN Yun2Kang1　L I Zhen2Sheng2　
W E IQ i2Ke2　ZHAN G X i2M ei2　L IB in2　L IM ing2　ZHAN G J i2Jun2
(1 S hang ha i Institu te of P lan t P hy siology , the Ch inese A cad emy of S ciences, S hang ha i 200032, Ch ina; 2 Institu te of Genetics, the Ch inese A 2
cad emy of S ciences, B eij ing , 100101, Ch ina)
Abstract　O ffsp ring of w heat cu lt ivars J ing 411 (J 411) and X iaoyan 54 (X54) w ere com pared w ith paren t
p lan ts in pho to syn thet ic ra tes of flag leaves a t gra in filling stage. H igher pho to syn thet ic ra te (10% h igher
than tha t of paren t p lan ts) in a line 1215 (F 3 genera t ion) p lan ts w as ob served and th is h igher pho to syn thet2
ic capacity w as a lso ob served in F 4 genera t ion. Based on ou r p relim inary experim en ts, the po ssib ility of
tak ing h igher pho to syn thet ic capacity as an im po rtan t criterion in b reed ing of w heat variet ies and its p ract i2
ca l d iff icu lt ies w ere d iscu ssed.
Key words　W heat; O ffsp ring of hyb rid iza t ion; Pho to syn thet ic ra te
　　作物栽培中, 种植优良品种是一个重要的增产
途径。随着生产条件的改善, 人们对于优良品种选
育的指标也在不断变化。在水肥供应较充裕可以保
证作物叶面积在产量形成的关键阶段能覆盖耕地的
情况下, 选育矮秆直立叶株型的品种便成为重要目
标, 因为它能提高群体光能利用率, 并且使光合产
物尽可能多地转变成经济产量[ 1 ]。这主要是在 20
世纪 50 年代末兴起的, 导致稻麦等产量大幅度提
高, 常被称为绿色革命。在此基础上, 如何进一步
挖掘增产潜力呢? 提高个体光合作用的重要性就非
常突出了[ 2 ]。国际水稻研究所最近出版的一本论文
集的标题就是《为了增加产量重新设计水稻的光合
作用》[ 3 ]。人们利用作物优良品种有两种常见方式,
一为在大田中种植杂交一代 (F 1) 的种子, 发挥杂种
优势获得增产; 另一为在杂交后代中选育具有合适
性状的株系, 培养成相当稳定的优良品种供大面积
较长期应用。对于利用杂种优势的方式所种植的杂
交一代 (F 1) 的光合作用能力是否高于亲本, 我们曾
作过一些比较, 观察到在所测定的农业生产中应用
的杂种一代高产玉米[ 4 ]的光合作用显著高于亲本,Ξ 基金项目: 中国科学院“九五”特别支持资助项目 (编号 KZ95T 202202203) ; 国家重点基础研究发展规划资助项目 (编号 G I998010200)
通讯作者: E2m ail, ygshen@ iris. sipp. ac. cn
作者简介: 江华 (19722) , 云南昭通人, 博士研究生
Received on (收稿日期) : 2001204209, A ccep ted on (接受日期) : 2001211209

表明高光效是高产杂种一代的一个重要性状, 虽然
育种者事先并未测定过。在通过选择合适性状的株
系而培育作物优良品种的过程中, 如何有意识地把
个体光合作用能力作为重要选择指标, 还未见有人
较系统地研究过。本文即为在这方面所作的初步尝
试。牵涉到光合作用能力的指标很多, 其中最基本
又最受重视的是叶片的光合速率[ 2, 3 ]。我们过去曾
有实验表明, 在水稻、小麦等作物灌浆关键时期用
N aH SO 3 处理旗叶可提高它的光合速率并获得增产
效果[ 5, 6 ]。所以, 本文试图在小麦杂交后代选育过
程中研究是否能观测到此时期光合速率可超过双亲
的后代。
1　材料和方法
1. 1　材料
小麦亲本与杂种 F 1: 分两组种植和测定
第一组, 京 411、小偃 54、 (京 411×小偃 54)
F 1A、 (小偃 54×京 411) F 1B
第二组, 烟中 144、中国春、 (烟中 144×中国
春) F 1A、 (中国春×烟中 144) F 1B
杂种 F 2: 随机选择 12 株 (京 411×小偃 54) F 2
代植株和同区种植的亲本植株进行比较测定。
杂种 F 3: 分两组种植和测定
第一组, 将上代随机选择 12 株 (京 411×小偃
54) F 2 植株的种子, 按株系分别播种, 在株系内随
机取样测定, 取其平均值, 以便与上代对应比较。
同时, 为了观察株系内不同植株间的差异, 在
3308F 3 株系中又选择 16 单株分别进行了测定。
第二组, 优选 (京 411×小偃 54) F 3 株系 1212
与 1215 分单株测定比较。
杂种 F 4: 优选 (京 411×小偃 54) F 4 株系 1215,
进行了不同株系间的测定比较。
小麦京 411、小偃 54、中国春、烟中 144 及其
杂交后代 (F 1)栽培在中国科学院遗传研究所北沙滩
试验田中[亲本和杂交一代 (F 1) ]; 亲本京 411、小
偃 54 和杂交后代 (F 2 至 F 4) 对比材料栽培在遗传研
究所的昌平生物技术实验基地的试验田中。所有材
料有较好的水肥供应, 生长良好。
1. 2　光合速率的测定
在灌浆期用美国 C ID 公司制造的 C I301 便携
式光合测定系统于晴天上午到田间选择生长在相同
条件下的各实验材料的旗叶进行光合速率测定比较
(由于在同一时段要比较较多的材料, 故每个材料
选择测定 3～ 4 片旗叶, 取其平均值, 并计算其标准
误差)。
2　结果
2. 1　亲本和 F1 代的光合速率
在晴天上午比较处于灌浆期的小麦亲本及其杂
交一代 (F 1) 连体旗叶的光合速率, 结果见图 1。从
图 1 可以看到, 在两个杂交组合中, 无论正交或反
交, F 1 代的光合速率没有超过亲本的。在中国春和
烟中 144 的组合中, F 1 代的光合速率还有低于亲本
的趋势。
图 1　小麦亲本及杂交一代 (F1)旗叶的光合速率
1a: 小偃 54 (X54) , 京 411 (J411) , 正交 F1A (J411×X54) , 和反
交 F1B (X54×J411)。1b: 中国春 (CS) , 烟中 144 (YZ144) ,
正交 F1A (YZ144×CS) , 和反交 F1B (CS×YZ144)
F ig. 1　Pn in flag leaves of offsp ring (F1)
and paren t p lan ts of w heat
1a: X iaoyan54 (X54) , J ing411 (J411) , F1A (J411×X54) , and
F1B (X54×J411) , 1b: Ch inese Sp ring (CS) , Yanzhong
(YZ144) , F1A (YZ144×CS) , and F1B (CS×YZ144)
2. 2　亲本与 F2 代和 F3 代的部分材料的光合速率
本实验的研究重点是从 F 2 代开始, 选择优良
单株进行测定, 连续观察其后代的变化, 并不着眼
于利用 F 1 代的杂种优势。因此, 我们连续两年在京
411 和小偃 54 的杂交后代 (F 2—F 3) 试验田中对十
二个初步选出的杂交单株和株系 (为了便于在上午
同一时段中测定比较, 只能选这么多) 的旗叶进行
光合速率测定, 结果见图 2。从图 2 可见, 在上午同
一时段比较亲本和所测 12 个材料的光合速率, 两
年中都高于亲本的仅有 1 个材料 (即编号 3308 的材
料)。
2. 3　亲本与一些材料的 F3 和 F4 代的光合速率
由于在所测 12 个杂种材料的 F 2 和 F 3 代中, 只
有编号 3308 材料的光合速率连续两年高于亲本,
我们就对这个材料的 F 3 代的一些植株进行光合速
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　 代是比较困难
的。于是, 我们在第三代材料中加测了两个根据综
合性状考察而选出的 F 3 代优选株系 (1212, 1215)的
光合速率。在这个测定结果中, 1215 株系所测得部
分植株的光合速率大约有一半都高于亲本, 而且这
结果在它的 F 4 代植株中得到确证。照此结果看, 至
少从选出的 F 3 代优系开始进行光合速率的测定比
较是可行的。
根据我们对小麦杂交后代灌浆期旗叶光合速率
3 年的测定结果来看, 通过杂交选育高光合效率的
后代是可能的, 但有相当难度。高光合效率是一个
综合性状, 本文中主要比较旗叶在灌浆期晴天上午
的光合速率。这是高光合效率的重要组成部分, 但
并非全部。仅以高光合速率来分析, 它也是由多种
因素决定的, 因此具有杂种优势的 F 1 代材料并不
一定能表现出高于亲本的光合速率, 而在 F 2 代后
却有可能出现。究竟哪一些因素对光合速率有重要
影响, 还需要对光合作用机理作进一步研究后才能
明了。如果我们筛选到了具有较稳定的高光合速率
的杂交后代, 将它的光合特性和亲本进行比较, 则
显然便于阐明它究竟在哪些步骤上综合了两个亲本
的优点。如果能得到肯定的结果, 这将对探讨提高
作物光合效率问题具有重要推动作用。
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