去除遮荫后不同基因型小麦及其杂交后代光合性能对光强变化的响应

摘要

冬小麦生育后期常出现阴雨寡照、连阴骤晴等不良气候条件，为了探索冬小麦在一段时间遮荫后转入自然强光时其光合性能对环境光强变化的响应机制以及亲本对杂交后代光合特性的影响，本研究以抗逆性较强的小偃54(XY54)和具有高光合效率的8602品种及其杂交后代XY81和212为实验材料，在冬小麦抽穗至开花期进行10天的遮荫处理（约自然光40％）后去除遮荫，分析比较了亲本与杂交后代旗叶叶绿素含量、光合气体交换、叶绿素荧光、Rubisco活化酶基因表达量、抗氧化酶活性等参数。主要结果如下:
　　(1)经遮荫处理后，各品种（系）冬小麦叶绿素总量升高，叶绿素a/b比值降低，光合速率下降，且对子代品系212影响更为严重，去除遮荫后叶绿素含量逐渐恢复至对照。去除遮荫后，杂交后代品种XY81和亲本8602净光合速率(Pn)和最大光化学效率(Fv/Fm)恢复至对照的时间短于另外两个品种，表明其更能适应环境光强的变化，且其恢复趋势与气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)的恢复趋势不尽相同，表明在转入自然强光后Pn降低是由气孔限制和非气孔限制共同造成的。
　　(2)遮荫及遮荫去除后，冬小麦旗叶内Rubisco活化酶(RCA)基因表达量先下降后上升，且亲本XY54和后代212对环境光强变化更敏感，Rubisco活化酶基因表达量的相对变化是冬小麦叶片为适应环境光强变化引起光合能力改变的重要自我调节机制。
　　(3)遮荫及去除遮荫后，冬小麦丙二醛(MDA)含量均高于对照，表明一定时间的弱光处理后，小麦膜脂过氧化程度增加。去除遮荫后使得冬小麦抗氧化酶活性提高，但亲本与杂交后代间并无差异，表明亲本与后代光合能力的差异并不是由于活性氧清除能力不同造成的。
　　(4) XY54虽然具有较强的抗寒、抗旱能力，但对环境光强变化的适应性不如8602及杂交后代XY81，后代品种XY81较高的实际光化学效率(ΦPSⅡ)和RCA基因表达量，是其净光合速率能在去除遮荫后迅速恢复至对照的原因所在，XY81遗传了亲本8602高光合效率的特点。
　　(5)遮荫导致冬小麦旗叶的可溶性糖和淀粉积累量低于对照，且对淀粉积累量的影响大于对可溶性糖积累量的影响。去除遮荫10天后，各品种（系）冬小麦的光合速率都已恢复至对照水平，但可溶性糖和淀粉的积累量却依然低于对照，表明前期的弱光处理可以促进逆境解除后期光合产物的向外运输。
　　(6)抽穗至开花期短期的弱光逆境主要是通过影响冬小麦的穗粒数进而影响其产量，对小麦千粒重的影响很小。弱光对杂交后代XY81的产量影响更小。