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关键词：
冬小麦,根呼吸,根系冗余,水分利用效率,小麦抗旱育种
发表时间：
2013-11-23 16:27:27
摘 要 采用盆栽试验，在返青–抽穗期用不同的水分处理来影响冬小麦（Triticum aestivum）的根系，研究根系大小对籽粒产量和水分利用效率的影响. 结果显示，到抽穗期，大根系处理小麦的根冠比显著大于小根系处理. 两种水分条件下大根系处理小麦花期时的光合速率和根呼吸速率均显著高于小根系处理小麦，而花后干物质积累显著小于小根系处理小麦. 在成熟期，两种水分条件下小根系处理小麦的籽粒产量均显著大于大根系处理小麦. 而且，小根系处理还提高了小麦的水分利用效率，湿润、中度干旱条件下小根系处理小麦的水分利用效率分别比大根系处理小麦高33.91% 和15.82%. 因此，认为在干旱、半干旱区以群体产量为目标的小麦抗旱育种不应当选择根冠比大的品种. 图1 表4 参20
在植物群体内, 为了有限的资源（光、水、肥等）个体之间存在着相互竞争. 高大的植株、较多的分蘖数、庞大的根系、宽大的叶片等是植物具有强竞争能力的物质保证[1]，是植物在自然选择条件下形成的适应波动环境、提高其竞争能力的生态对策[2]. 但是对于作物来说，因为有人类的支持与保护，基本上消除了资源的极端性，这些有利于提高作物竞争力的特征在人工栽培条件下就成了生长冗余的表现. 有关作物生长冗余产生的生态学机制，张大勇等从进化生态学角度进行了分析，认为生长冗余是生物群体中个体间相互竞争选择的结果，作物的生长冗余主要产生在能增强植物对某资源竞争能力的器官上[3~4]. 在半干旱、干旱区，水分是限制作物生长的主要因子，因此，作为水分吸收的主要器官——根是作物容易产生生长冗余最主要的部位. Zhang等应用图解模型分析了旱农区作物根系生长冗余存在的可能性[4]. 生长冗余存在是有代价的，首先是建成这些冗余部分要消耗物质和能量，其次维持这些冗余生物量的基本生物代谢过程也要消耗大量物质和能量. 因此，作物这种适应波动环境的冗余特性就成了巨大浪费. 李话等[5]和张荣等[6]通过田间试验对半干旱区春小麦根系冗余进行研究后发现，大根系品种的籽粒产量显著小于小根系品种的，因此认为干旱、半干旱区作物根系冗余不利于产量的提高. 另外，从水分吸收的角度看，根系过于庞大，势必增大对地上部分的供水强度和供水量，提高叶片蒸腾强度，使水分大量散失. 特别是在水资源利用受限制情况下，这将导致花后土壤墒情恶化，不利于水分利用效率的提高. 但是，以上针对根系与产量关系的结果均是来自于对不同品种的研究，而这些品种间可能具有不同的遗传背景. 那么，产量增高是因为品种选育减少了根系冗余，还是由品种间不同的基因决定呢？为了证明这一点，本研究在小麦生长前期通过不同的水分处理影响根系的生长发育进而影响根系大小，在同一遗传背景下探究根系大小与产量形成的关系，以期为干旱区作物抗旱育种研究提供新的思路.
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