山东小麦品种更替过程中遗传多样性和光合特性演变的研究

摘要

本研究选用山东省建国以来大面积种植推广的62个品种进行遗传多样性演变分析。自1949年以来，随着生产的发展和病害流行的变化，山东小麦经历了8次品种更替，选用每次品种更替中主推品种进行大田试验，测定了生育后期旗叶的叶绿素含量、光合参数和叶绿素荧光参数等生理指标，以及成熟时的生物学产量、籽粒产量、收获指数(HI)和株高等农艺性状。主要结果如下：
　　 1.品种更替过程中遗传多样性的变化
　　 筛选到24对有较好多态性的引物，共扩增到100个等位变异片段(等位基因)，平均每个标记获得4.167个等位基因，多态性信息量(PIC)值平均为0.527，变幅0.200～0.723，基因多样性指数变幅0.225～0.761，平均0.582。三个染色体组的位点多态性存在明显差异，平均等位变异丰富度D>B>A，基因多样性指数和多态性信息指数B、D染色体组接近，并明显高于A染色体组。山东省小麦品种平均遗传丰富度、遗传多样性指数和平均遗传距离均以1950年代较高(分别为3.042、0.531和0.596)，然后缓慢下降，1980年代回升到顶峰(分别为3.250、0.560和0.616)，然后迅速下降。62个品种遗传相似系数变幅为0.580～0.940,平均为0.723。按非加权类平均法(UPGMA)、在遗传相似系数0.719处将不同品种聚类成7类，基本与山东省不同时期育种骨干亲本及其衍生品种一致，说明山东省近60年来小麦育种与全国一样，围绕骨干亲本展开。由于特有种质资源的创造和应用，山东省小麦品种遗传多样性高于全围和其他麦区，尤其是1980年代，但之后迅速下降，必须引起足够重视。
　　 2.品种更替过程中光合特性及产量相关性状的变化
　　 山东小麦品种更替过程中，籽粒产量和HI随着选育年代推迟呈线性增长趋势，但生物产量并没有明显增加，株高明显降低。旗叶叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、羧化效率(CE)、光系统Ⅱ(PSⅡ)实际光化学效率(φPSⅡ)和呼吸速率(R)在开花期到花后10d达到最大值，然后开始下降，1970年代以后选育的品种下降的速率低于1970年代以前的品种；生育后期小麦旗叶Pn的下降是由非气孔因素引起的，光合暗反应的羧化酶在Pn的初期下降中起了重要作用，而不是由叶绿素含量的变化引起的；灌浆中后期Pn的进一步降低与叶绿素含量、φPSⅡ、非光化学淬灭(NPQ)等密切相关。品种更替过程中，叶绿素含量、Pn、Gs、CE、φPSⅡ等指标呈升高的趋势，同时功能期延长，光合性能得到明显改善，这可能是籽粒产量提高的重要生理基础。但品种更替中呼吸速率呈升高的趋势，影响了同化产物的积累，不利于籽粒产量的提高。