燕麦产量器官形成与花后穗叶光合对干旱胁迫的响应机制

针对干旱胁迫制约燕麦产量提高的问题，以抗旱性不同的两个燕麦品种为研究对象，采用盆栽、田间试验与生理生态指标分析相结合的方法，研究干旱胁迫对燕麦穗部生长发育、灌浆结实和花后穗叶光合作用的影响，探讨燕麦穗分化、灌浆结实和花后穗叶器官光合作用在产量形成中的生理机制，研究预期将揭示干旱胁迫下燕麦穗发育、籽粒灌浆和花后穗叶光合作用与产量形成的关系，明确干旱对燕麦产量形成的限制过程。研究结果可为抗旱高产燕麦品种筛选和节水栽培提供理论依据，并对于我国北方农业水资源高效利用，促进燕麦产业健康持续发展、增加农民收入、推动农业和农村经济可持续发展具有重要意义。

本项目针对干旱胁迫制约燕麦产量提高的问题，在盆栽和防雨池条件下，开展了不同生育时期水分胁迫及不同灌溉处理对不同抗旱型燕麦生长发育、穗叶光合特性、穗叶生理特性与产量的影响研究。研究从光合、叶绿素荧光动力学、保护酶系统、渗透调节、质膜透性等方面揭示了不同抗旱性燕麦品种穗颖光合和产量形成对干旱胁迫的生理响应机制。研究结果可为抗旱高产燕麦品种选育和节水高产栽培提供理论依据。具体结果如下：.（1）水分胁迫缩短了小穗分化前期的时间，导致小穗分化阶段分化不完全，分化后期小花脱落，发育不完全，降低籽粒结实率而减产。.（2）水分胁迫导致燕麦叶片叶绿素相对值（SPAD）下降，降低燕麦叶片光合速率、蒸腾速率，以灌浆期水分胁迫对水分敏感品种光合速率影响最大，抽穗期水分胁迫对抗旱品种影响较大。相同水分胁迫下，抗旱品种的光合速率大于水分敏感型品种，且变化幅度小于水分敏感型品种。.（3）水分胁迫导致燕麦叶片叶绿素初始荧光值F0增加，可变荧光Fv 和最大荧光 Fm 下降；叶片的电子传递效率ETR与实际量子产量ΦPSⅡ均随胁迫程度的增加呈下降趋势、变化幅度增大。.（4）随着水分胁迫梯度的增加，2个品种的叶片相对含水量、相对电导率、MDA、可溶性糖、POD和脯氨酸含量均呈递增趋势。抗旱品种蒙燕1号的RWC、REC、MDA以及可溶性糖含量的升高幅度较水分敏感品种坝莜3号的升高幅度小，而POD和脯氨酸含量升幅较大。.（5）在水分胁迫下，抽穗期和灌浆期燕麦穗颖中的可溶性蛋白含量、游离脯氨酸含量增加、变化幅度加大。抽穗期渗透调节物质变化幅度大于灌浆期。相同水分处理下，蒙燕1号SOD、POD活性显著高于坝莜3号（P<0.05）。水分胁迫导致丙二醛（MDA）含量增加，坝莜3号变化幅度大于蒙燕1号。穗颖相对电导率随着水分胁迫的加剧呈上升趋势，重度胁迫下相对电导率均显著高于同期对照（P<0.05）。.（6）在抽穗期和灌浆期水分胁迫下，燕麦单株穗粒重、千粒重及产量均低于正常灌水，且灌浆期减产较抽穗期严重，其中坝莜3号灌浆期减产26.6%。水分胁迫条件下，穗部和叶片光合对籽粒贡献率高于正常灌水，坝莜3号分别增加3.95%、2.20%，蒙燕1号增加3.98%、7.86%。.（7）拔节期和抽穗期两次灌水可显著提高燕麦光合能力，降低蒸腾速率和气孔导度，提高了燕麦对水分调节能力和水分利用效率。抽穗期灌水对燕麦产量影响大于拔节期。