密度对玉米光合特性的影响及棉花光合杂种优势研究

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密植是提高玉米产量的重要栽培措施,但高种植密度可能会影响稻群体中不同叶片的光合作用。此方面的研究尚少见报导。本文以大面积推广的玉米品种为材料,研究密度对玉米叶片光合作用的影响,为玉米栽培中最优种植密度的确定及耐密植玉米品种的选育提供依据。棉花叶片的光合作用与产量有关,但是,育种过程中对大量亲本、F1、后代材料叶片光合能力的高通量筛选技术研究尚是空白。本文以189个亲本、595 个F,为材料,分析叶片光合荧光参数及杂种表现程度。主要结果如下:1)研究了种植密度对玉米品种郑单958叶位叶片光合特性的影响。结果表明,灌浆期第3叶(基部往上计数)叶绿素a(Chla)含量明显低于第6、9叶,随着种植密度的升高,9.0万株·hm-2处理的第3叶叶绿素含量下降明显。叶绿素荧光数据表明,第3叶的Fo明显高于第6、9叶;而第3叶的Fv/Fm、PI(abs)和ETo/ABS明显低于第6叶和第9叶;随着种植密度的升高,第3叶的Fv/Fm、PI(abs)和ETo/ABS逐渐降低。玉米基部第3叶的净光合速率(Pn)和光饱和点(LSP)均随着种植密度的升高,呈现快速降低的趋势,而第6、9叶变化不明显。高种植密度条件下,不同叶位叶片的光合特性差异显著。种植密度愈高,第3叶的ETo/ABS和叶绿素含量下降明显;与第6、9叶相比,第3叶的Pn和LSP均处于较低的水平,试验结果表明高种植密度条件下郑单958下位叶(第3叶以下)光合特性有较强的影响,对第6、9叶的光合特性影响较小。本试验为郑单958的种植密度的确定以及耐密植玉米新品种的筛选提供了检测方法。2)灌浆期,玉米叶片的衰老可能与物质再分配有关,衰老可以加速叶片干物质向籽粒重转移,增加籽粒产量。与其他三个品种相比,郑单958的干物质虽然不高,但是其籽粒产量却较高。表明收获指数可能是评价品种光合物质再分配的重要参数。可以在新品种选育中作为参考指标。3)通过分析12时和17时的189个棉花品种的21个叶片荧光变量,发现荧光变量对于中午12时的环境条件反应敏感,能够较好地区分不同品种。其中φPo、PSIo、φEo、PI(abs)、PI(abs),total、REo/CSo和ETo/CS。等变量在不同的品种间差异较大,能够作为品种筛选的有效参数。我们把17时的变量作为基准,12时作为处理,计算每一变量的恢复率,并对恢复率进行主成分分析和聚类分析,并对前三个主成分变量计算综合得分。发现综合得分与17时的PI(abs)呈显著的负相关。综合得分高的棉花品种其逆境条件下叶片光合特性表现稳定,12时和17时荧光数据差异不明显,而综合得分低的棉花品种在两个时间点的差异明显,对中午高温高光强环境条件反应敏感。本结果可以用叶片荧光参数评价棉花叶片的光合特性。4)运用主成分分析对298个以187个陆地棉品种为母本,以4133bt为父本的F1和297个以187个陆地棉品种为母本,以a971bt为父本的F1的叶片光合特性的超亲优势进行分析;我们发现荧光变量对于12时的逆境条件比17时的环境条件反应敏感,能够较好的区分不同棉花杂交种。其中φpo、φEo、PSIo、Kp、ETo/RC和PI(abs)等变量在不同的品种间差异较大,能够作为品种筛选的有效参数。而针对F1利用Kn和Kp进行筛选则效果不佳,不能有效地区分品种之间的差异。而利用REo/CSo和ETo/CSo对棉花杂交种进行筛选,则得到整体综合光合性能较优的棉花杂交种。同时利用主成分筛选的综合得分高的棉花杂交种对中午的逆境条件有较强的耐性,而综合得分低的棉花杂交种虽然其基础光合能力较强,但是对中午的逆境反应敏感,光合能力不稳定。5)通过对31个变量超亲优势进行分析,我们发现dV/dTo、Vi、φD0、ABS/RC、DIo/RC和DIo/CSo等变量有较强的超亲优势。运用主成分分析对187个F1代的17个参数的超亲优势进行分析;利用主成分对超亲优势数据进行分析,筛选棉花杂交种。综合得分高的棉花杂交组合,与主成分相关性强的参数超亲优势明显,可以快速筛选出超亲优势强的棉花杂交组合。所有参数中与三个主成分相关性较强的荧光参数分别为RC/CSm、ABS/CSm、TRo/CSm、ETo/CSm、Fv/Fm。这些参数均具有较高的超亲优势值。
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