四倍体谷子细胞学鉴定及不同倍性谷子孕穗期光合因子日响应差异分析

摘要

从形态学方面对谷子栽培种晋谷21号及其四倍体诱变株系进行了比较并从细胞学和解剖学两方面对四倍体株系进行了倍性鉴定。在此基础上,笔者从谷子生理生化表观特征差异作为切入点,研究了不同倍性谷子孕穗期叶片中叶绿素及氮含量差异及各自光合因子日响应特性。结果表明:相较其二倍体对照株,四倍体谷子旗叶宽度增加6.11%,叶形指数由11.82减小到9.25,主茎直径增加13.04%,主穗直径减小5.39%,千粒重增加46.16%,旗叶长度减小17.01%,主茎长度减小23.29%,主穗长度减小5.45,单株主穗重减小24.42%,主穗粒重减小62.47%,结实率减小46.66%。显微扫描结果证明,四倍体谷子花药增大,花粉粒增大、部分干瘪,子房多数呈椭球状,柱头皱缩,不育或不实,生育期延长,种子萌发率低,孕穗期谷子氮吸收和同化能力减弱,叶绿素合成量减少。相较其同源四倍体,在光量子通量密度一定的前提下二倍体谷子外部微环境及其自身相关各光合因子彼此间效应与互作更为敏感。四倍体不育程度高,灌浆不充分,同化产物"库"-"源"失衡是谷子同源四倍体谷子孕穗期净光合速率较低的主要内因。四倍体谷子的表型及相关生理机制的变化是基因组组分之间以及核质基因组之间相容性水平的体现,并存在选择压力下的再平衡过程。