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小麦的抗旱节水性研究及育种是节水农业的重要研究课题,高水分利用效率(water use efficiency,WUE)育种可以将抗旱节水性和丰产性结合在一起。利用生理遗传研究方法对水分利用效率进行研究,筛选能够提高小麦水分利用效率的生理遗传性状,是一项很有意义的研究。 本实验利用20个抗旱性不同的小麦基因型和一套代换系遗传材料,对小麦水分利用效率及其相关生理性状进行测定,初步筛选与水分利用效率关系密切的生理性状,并对其中的部分抗旱节水生理指标和农艺性状进行初步的基因染色体定位,得到了以下结果: 1.叶片水分利用效率与光合速率呈极显著正相关,蒸腾速率与气孔导度呈极显著正相关,而叶片水分利用效率与蒸腾速率、气孔导度、水势和离体失水速率呈极显著负相关。叶片水分利用效率与叶片温度、叶片蜡质含量、POD活性和SOD活性呈不显著正相关,与叶片相对含水量呈不显著负相关。 2.利用中国春-埃及红代换系材料在几个不同生育期对小麦抗旱节水相关生理性状进行测定,结果表明,5A和5D染色体上可能存在高水分利用效率的基因。3A和3D染色体上可能存在高光效基因。7B染色体上有高蒸腾速率基因存在。7D和3D染色体上可能分别有促进POD活性增强和抑制POD活性增强的基因存在。2B和6D染色体上可能有高SOD活性基因存在,4A、5B、6A和7B染色体上很有可能存在抑制SOD活性增强的基因。 3.控制株高的基因与3D、4A、4D、5D、6A、6B和7D染色体有关,其中4A、4D、6A、6B和7D上的基因表现为增效。控制穗数的基因与7B染色体有关。穗长基因与1B、2B、3B、3D、4B、6A、6B、6D、7B和7D染色体有关,其中2B、3B、4B、6A、6B、6D和7D染色体上的基因表现为增效,2D染色体可能存在抑制长穗基因表达的因子。控制小穗数的基因与2D、4A、4D、5D、6A、6D和7D染色体有关系,其中5D和6D染色体上的基因表现为增效。控制生物产量的基因与6B和7B染色体有关,7B染色体上的基因表现为增效。千粒重基因与4A、5A、5D、6A、6B、6D和7B染色体有关,其中7B染色体上的基因表现为增效。 4.在PEG胁迫下,大部分抗旱或水旱兼用型品种的单株水分利用效率增大,茎叶水分利用效率和茎叶干重明显降低,而根系水分利用效率、根干重和根冠比明显升高。可见,干旱胁迫确实降低了干物质的积累效率,严重影响了地上部分的正常生长,同时将同化产物向根系分配,最终导致根WUE、根干重和根冠比增大。