自1968年Donald提出“理想株型（ideotype）”理论以来,通过改变小麦的株型以提高小麦的产量日益成为生态学、作物栽培与育种和进化论等领域的热点问题。理想株型育种理论（ideotype-oriented breeding）为旱地小麦育种策略和栽培管理模式创新提供了理论基础,前期研究对小麦株型演变和生物量分配规律做了一些探索,但该方面的种质资源评鉴较为不足。尤其是目前的研究多以六倍体小麦为实验材料,对小麦品种的选择和对环境的生态适应机制研究还较为零散,从株型及生物量分配方向对小麦系统进化的研究还较为欠缺,需要对不同倍体、不同类型的种质资源进行系统评鉴,揭示株型及相关生理生态特征演变规律。本文在前期研究的基础上,选取了具有进化关系的不同倍体包括野生种和栽培种共47个小麦品种,在兰州大学干旱农业生态榆中试验站开展大田试验,在生长环境控制的条件下测定了小麦的株型、生物量、产量和气体交换参数等数据,研究了不同小麦种质资源株型、光合指标和产量等的变化趋势。另外,依据瓦维洛夫（Vavilov）定律,选取具有进化亲缘关系的18个品种,每个倍体选取了6个,其中二倍体包括野生一粒小麦4个和栽培一粒小麦2个,四倍体包括野生二粒小麦3个和栽培二粒小麦3个,六倍体包括斯卑尔脱小麦2个、印度圆粒小麦2个和普通小麦2个,研究了不同倍体小麦进化过程中表性特征和产量的变化。主要得出如下结论:1.随着染色体倍数增加和人工选择压力增强,小麦的株高逐渐降低,叶面积呈增加趋势,生物量质量密度显著降低,叶片朝向“长而宽”的方向演变,叶夹角呈减小的变化趋势。通过47个品种的比较分析,栽培种小麦较野生种小麦的株高降低了7%–10%（P<0.05）。现代栽培种小麦较原始栽培种小麦株高降低了8%–10%（P<0.05）,变异率达到4%–6%。单株叶面积也呈显著性增加趋势（P<0.05）,叶面积增加了29%–61%,栽培种较野生种小麦的叶面积增加了11%–42%,现代栽培种小麦较原始栽培种小麦叶面积增加了42%–48%,变异率达到6%–7%。同时,叶片变长变宽,栽培种较野生种叶片长宽比分别降低了13%–24%。现代栽培种较原始栽培种小麦叶片长宽比增加了15%–27%,变异率达5%–12%。栽培种分蘖数较野生种小麦的分蘖数减少了25%–42%。现代栽培种较原始栽培种小麦的分蘖数减少了16%–31%。通过对不同倍体共18个小麦品种的株型研究发现,六倍体小麦株高显著低于二四倍体小麦株高。随着小麦进化,四六倍体小麦的叶长宽比显著高于二倍体小麦的叶长宽比（P<0.05）。而随着倍性增加,小麦的分蘖数也呈显著性降低趋势（P<0.05）。另外,小麦的冠层质量密度随着倍体的增加呈降低的变化趋势。结果表明,随着小麦染色体加倍,小麦种群朝向低矮的方向演变,质量密度和代谢效率显著改善,人工选择下加剧了这种变化趋势。2.小麦的光合参数随着小麦倍体的变化呈现出不同的变化规律。通过对47个不同小麦种质光合参数的分析发现,栽培种小麦较野生种小麦的光合速率降低了12%–26%,气孔导度降低了10%–11%,蒸腾速率降低了13%–22%。现代栽培种较原始栽培种小麦的光合速率降低了7%,气孔导度降低了8%,蒸腾速率降低了6%。而对于胞间二氧化碳浓度而言,各不同小麦种质之间均没有显著差异,其值稳定在250umol·mol^–1。通过对18个不同倍体小麦品种的研究表明:随着小麦的进化,小麦旗叶叶片扬花期的气孔导度和蒸腾速率均呈显著降低的变化趋势,四倍体和六倍体小麦的气孔导度之间差异不显著;蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度呈先降低后升高的变化趋势。3.随着小麦由野生种向栽培种的进化,小麦单位茎长重量和地上生物量及其各器官生物量也呈升高的变化趋势。总体看来,随着小麦的进化和人工选择压力的增加,小麦产量增加了54%–65%,千粒重增加了61%–75%,而单株籽粒数降低了5%–6%,单株有效穗数降低了55%–57%。通过对47个小麦品种比较分析,栽培种小麦较野生小麦产量增加了30%–36%,现代栽培种较原始栽培种小麦产量增加了74%–97%。野生种的千粒重显著低于栽培种（二倍体水平:15.55 vs.20.69,P<0.05;四倍体水平:22.22 vs.32.70,P<0.05）。原始栽培品种斯卑尔脱小麦具有最低的千粒重,普通小麦的千粒重最高。对18个小麦品种的分析表明,在小麦进化过程中,其产量呈升高趋势。分蘖数、穗粒数和小穗数均呈显著降低的趋势,但是四倍体和六倍体小麦之间差异不显著;千粒重呈先升高后降低的变化趋势。另外,个体水平光合速率（Pn×叶面积）与产量呈显著正相关关系（P<0.001）。随着小麦倍体的增加,小麦的光合速率（Pn×叶面积）与产量之间拟合曲线的斜率也显著增加,结果表明高倍体小麦具有较高的能量转移效率,更多的光合产物用于籽粒建设。随着小麦倍体的变化,小麦的生物量分配呈现出向穗部增加的趋势。对47个不同小麦种质的分析结果表明:随着小麦由野生种向栽培种的进化,小麦茎的单位长度和单位体积的生物量分配呈增加的趋势,地上生物量及其各器官生物量也呈升高的变化趋势,地上总生物量增加了17%–21%,穗生物量增加了40%–46%,叶生物量高出43%–67%,鞘生物量增加了16%–22%,但是茎生物量均没有变化。异速生长关系分析表明,随着小麦的进化,小麦的营养体生物量（Vegetative biomass,V）与繁殖体生物量（Reproductive biomass,R）之间的相关系数呈增加趋势,且相关系数均显著小于1,说明R-V之间存在异速生长关系,且异速生长系数呈增加趋势,说明随着小麦倍体的增加,对穗部生物量的分配呈增加趋势。小麦植物在自然选择和人工选择的双重压力下,逐渐演变产生高度适应当地气候条件的形态、生理特征。然而不同种质和倍体的小麦对外界环境的适应特征差异较大,其株型的演变趋势和生物量分配格局也各不相同。本研究共包含二倍体（野生一粒小麦和栽培一粒小麦）、四倍体（野生二粒小麦、栽培二粒小麦、硬粒小麦、圆锥小麦和波兰小麦）和六倍体（斯卑尔脱小麦、密穗小麦、印度圆粒小麦和普通小麦）11个小麦类型。从不同倍体和不同小麦种质进行了比较分析,得出了随着小麦进化,株型、生物量、光合参数和产量因子的变化规律,弥补了该方面研究小麦品种和类型不足的缺憾,为今后的研究提供理论支持。同时,通过对不同倍体小麦产量与株型指标的相关性研究,指出理想株型育种是今后旱地小麦发展的重要方向。