植物抗倒伏測定儀對小麥抗倒伏性研究進(jìn)展

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1、托普儀器——致力于中國農(nóng)業(yè)儀器的發(fā)展抗倒伏測定儀對小麥抗倒伏性研究進(jìn)展摘要：實踐證明倒伏是影響小麥穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)的重要制約因素。長期以來，國內(nèi)外學(xué)者利用浙江托普儀器的YYD-1型抗倒伏測定儀對小麥的抗倒伏機理進(jìn)行了大量的研究。本文對小麥莖桿形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征、理化成分與小麥的抗倒伏性的相互關(guān)系、遺傳學(xué)研究機理和抗到性評價方法及指標(biāo)進(jìn)行了綜述；同時重點介紹了木質(zhì)素及其與莖桿抗倒伏關(guān)系的研究進(jìn)展，以期為小麥抗倒伏機理的研究提供參考。倒伏是指在各種因素作用下，植株偏離正常的直立生長狀態(tài)，發(fā)生永久錯位，進(jìn)而影響作物正常發(fā)育的一種現(xiàn)象[2]。影響倒伏的因素很多，如風(fēng)、雨水、病蟲害，尤其是風(fēng)雨協(xié)作時，倒

2、伏風(fēng)險最大；此外，一些高效的栽培模式如種植密度和土壤肥力的提高等也可能增加作物發(fā)生倒伏的危險。小麥倒伏可分為莖倒伏和根倒伏兩種類型，生產(chǎn)上莖倒伏最為普遍，是造成小麥減產(chǎn)的重要原因[3]。20世紀(jì)60年代，矮稈和半矮稈基因的利用，使得小麥株高得到降低，產(chǎn)量和抗倒性較以往顯著提高。但育種家在育種過程中也逐漸發(fā)現(xiàn)，過度矮化也會帶來一些負(fù)效應(yīng)，如生物量降低，病害加重，籽粒皺癟等[2]。另外，近年來還發(fā)現(xiàn)矮化后的植株仍然會有倒伏現(xiàn)象的發(fā)生；即使是株高相同的植株，抗倒性也存在很大差異[4]，可見株高不是影響抗倒性的主要因素，其它的一些特性同樣影響著作物的抗倒性。因為莖倒伏在小麥生產(chǎn)中最常見，因此

3、研究小麥莖桿特性對于高產(chǎn)、抗倒品種的選育有著重要意義。許多學(xué)者通過對小麥莖桿的形態(tài)、機械強度、解剖結(jié)構(gòu)、生理和生化成分、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)等方面的研究，初步揭示了小麥抗倒伏的機理。同時在文中還借鑒與參考了其它植物莖桿特性與抗倒性關(guān)系的有關(guān)研究報道，為小麥抗倒伏的研究提供參考。1.莖桿中理化成分及礦質(zhì)元素與抗倒伏關(guān)系的研究莖桿中貯藏的可溶性的碳水化合物等物質(zhì)的多少及種類與作物的抗倒性也有一定的關(guān)系。黃玉鸞等[11]對小麥莖桿中全糖含量與抗倒伏能力進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果顯示植株全糖含量與抗倒伏指數(shù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平(r=0.991**)，基本一、二節(jié)間的全糖含量越高，植株抗倒伏能力越強

4、。Ookawa等[17]研究發(fā)現(xiàn)，水稻莖桿中葡萄糖和木酮糖的含量與其彎曲應(yīng)力有關(guān)。Albrecht等[18]研究發(fā)現(xiàn)，玉米莖桿中總的水溶性碳水化合物含量與其莖倒折呈負(fù)相關(guān)。王群瑛[15]研究也發(fā)現(xiàn)，玉米生育后期，莖桿抗倒性強的品種其莖桿中貯藏物質(zhì)含量往往較高，從而使其在成熟期莖桿基部衰老的程度減輕和速度放慢。筆者推測可能是莖桿中多糖等碳水化合物的存在一定程度上促進(jìn)了纖維素、木質(zhì)素等高分子化合物的合成，從而使得莖桿的機械強度增加，彈性增強，抗倒伏能力得到提高。此外，莖桿中的硅、鉀、鈣等礦質(zhì)元素與莖桿的抗倒伏能力也有密切關(guān)系。小麥莖桿中含有大量的硅，約占干重的2.3-4.6%，主要存在于

5、表皮細(xì)胞壁中，能增強莖桿的機械強度[7]公司自產(chǎn)產(chǎn)品主要有土壤儀器類、農(nóng)業(yè)氣象儀器類、植保儀器類、農(nóng)藥殘留儀器類、果品品質(zhì)儀器類、植物生理儀器類、種子儀器類、培養(yǎng)箱儀器類、作物品質(zhì)儀器類、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等百余種，擁有國內(nèi)強大的農(nóng)業(yè)儀器產(chǎn)品群。托普儀器——致力于中國農(nóng)業(yè)儀器的發(fā)展。Gartner[19](1984)通過比較抗倒伏能力強的品種Tarasque和抗倒伏能力差的品種521莖表皮和機械組織中硅的含量，發(fā)現(xiàn)前者的硅的含量要高于后者。北條良夫[20]也認(rèn)為鉀、鈣、鎂等元素被植物吸收后，通過其他生理作用間接提高莖桿機械強度。水稻中也有類似發(fā)現(xiàn)。楊長明等[21]研究表明水稻基部莖壁厚度和抗

6、折力與莖桿K2O和SiO2的含量呈顯著或極顯著正相關(guān)。2.莖桿的結(jié)構(gòu)特征與抗倒伏關(guān)系的研究小麥的莖桿中空，具有多個節(jié)和節(jié)間，上部的節(jié)間較長而壁薄，下部的節(jié)間通常較短而壁厚。莖桿節(jié)間橫切面的結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外由髓腔、薄壁組織、維管束、厚壁組織和表皮等部分組成[12]。其中，分布于薄壁組織間的維管束稱為大維管束，分布于邊緣厚壁組織中的維管束稱為小維管束。與抗倒性密切相關(guān)、影響莖桿的機械強度的就是這些解剖結(jié)構(gòu)中的維管束數(shù)量、厚壁組織細(xì)胞層數(shù)及其木質(zhì)化程度、皮層纖維細(xì)胞的厚度等。一些小麥品種，由于莖桿機械強度較差，從而導(dǎo)致倒伏[13]。因而，從莖桿解剖學(xué)角度研究莖桿抗倒伏性的差異具有重要意義。王健

7、等[12](2005)分析了三個小麥品種的莖桿結(jié)構(gòu)特征與莖桿機械強度的關(guān)系，結(jié)果表明莖桿橫切面上的厚壁組織與其抗壓強度顯著正相關(guān)(R=0.8043)，單位面積上的大維管束數(shù)目卻顯示正相關(guān)。肖世和等[2](2002)通過分析抗倒伏性有差異的30份品種的莖桿強度值與莖桿解剖學(xué)性狀的相關(guān)性，上部節(jié)間的髓直徑與莖桿強度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，而基部節(jié)間髓直徑與莖桿強度為正相關(guān)。研究表明，水稻莖壁厚、大小維管束數(shù)目與莖桿機械強度存在極顯著正相關(guān)，而且水稻莖桿中大、小維管束數(shù)目是