小麦碳同位素分辨率对水分的响应及其遗传研究

针对水资源紧缺的现状，以西北地区小麦地方品种、不同时期的育成品种（系）和从国际原子能机构引进的低碳同位素分辨率（高水分利用效率）品种为试验材料，应用稳定碳同位素技术，采用田间控水处理与盆栽模拟干旱的方法进行不同水分条件下小麦不同生长时期碳同位素组成的变化及其遗传规律研究，阐明不同水分条件下各器官碳同位素组成的变化规律和碳同位素分辨率与产量、农艺水分利用效率的关系，揭示小麦节水抗旱的碳同化机理；明确利用碳同位素分辨率鉴定筛选不同抗旱类型品种的最佳测定器官、时期和亲本配置原则，为小麦抗旱节水育种工作提供新的方法技术和研究思路，为小麦抗旱性鉴定建立比较准确而稳定的判断指标，对快速培育抗旱节水品种、发展节水农业具有重要的实用价值和理论意义。

干旱是小麦生产中最严重的自然灾害之一，如何根据小麦生长环境及水分胁迫的时期培育适合的节水耐旱品种十分迫切。研究了2种生态条件7种水分处理的田间和抗旱棚盆栽条件下不同时期小麦叶片、基部秸秆和籽粒等器官稳定性碳同位素分辨率（Δ13C）对土壤水分的响应，研究结果表明小麦拔节及开花期各器官△13C随土壤水分的增加而持续增加，生育前期（苗期—拔节期）水分胁迫比生育后期（抽穗—成熟期）的水分胁迫对各器官△13C的影响程度更大，产量和经济水分利用效率也有相同的趋势；在土壤水份较充足或仅灌浆后期土壤缺水的条件下各器官Δ13C与产量、水分利用效率均呈显著或极显著正相关，其中成熟期基部节和成熟期籽粒Δ13C与产量的相关系数分别达0.5414*、0.5350*和0.4912*、0.6229**，与经济水分利用效率的相关系数分别达0.5509*、0.4698*和0.5528*、0.5731*。生育前期控水处理及雨养条件下产量和经济水分利用效率与Δ13C的负相关不显著。采用P1、P2、F1、F2四世代联合分离分析法研究了旗叶稳定性碳同位素分辨率及产量相关性状的遗传规律，结果表明：小麦旗叶稳定性碳同位素分辨率符合加性-显性-上位性多基因混合遗传模型，无主基因存在；多基因遗传力达93.24%，可在早代进行选择，但选择的群体应足够大。提升了稳定性碳同位素分辨率在小麦育种中的应用价值，为小麦抗旱高产育种提供了方法和重要的理论指导，同时也为定位控制Δ13C的主效QTL奠定了基础。