植物抗倒伏测定仪对小麦抗倒伏性研究进展

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1、托普仪器——致力于中国农业仪器的发展抗倒伏测定仪对小麦抗倒伏性研究进展摘要：实践证明倒伏是影响小麦稳产和高产的重要制约因素。长期以来，国内外学者利用浙江托普仪器的YYD-1型抗倒伏测定仪对小麦的抗倒伏机理进行了大量的研究。本文对小麦茎杆形态、结构特征、理化成分与小麦的抗倒伏性的相互关系、遗传学研究机理和抗到性评价方法及指标进行了综述；同时重点介绍了木质素及其与茎杆抗倒伏关系的研究进展，以期为小麦抗倒伏机理的研究提供参考。倒伏是指在各种因素作用下，植株偏离正常的直立生长状态，发生永久错位，进而影响作物正常发育的一种现象[2]。影响倒伏的因素很多，如风、雨水、病虫害，尤其是风雨协作时，倒

2、伏风险最大；此外，一些高效的栽培模式如种植密度和土壤肥力的提高等也可能增加作物发生倒伏的危险。小麦倒伏可分为茎倒伏和根倒伏两种类型，生产上茎倒伏最为普遍，是造成小麦减产的重要原因[3]。20世纪60年代，矮秆和半矮秆基因的利用，使得小麦株高得到降低，产量和抗倒性较以往显著提高。但育种家在育种过程中也逐渐发现，过度矮化也会带来一些负效应，如生物量降低，病害加重，籽粒皱瘪等[2]。另外，近年来还发现矮化后的植株仍然会有倒伏现象的发生；即使是株高相同的植株，抗倒性也存在很大差异[4]，可见株高不是影响抗倒性的主要因素，其它的一些特性同样影响着作物的抗倒性。因为茎倒伏在小麦生产中最常见，因此

3、研究小麦茎杆特性对于高产、抗倒品种的选育有着重要意义。许多学者通过对小麦茎杆的形态、机械强度、解剖结构、生理和生化成分、分子生物学和遗传学等方面的研究，初步揭示了小麦抗倒伏的机理。同时在文中还借鉴与参考了其它植物茎杆特性与抗倒性关系的有关研究报道，为小麦抗倒伏的研究提供参考。1.茎杆中理化成分及矿质元素与抗倒伏关系的研究茎杆中贮藏的可溶性的碳水化合物等物质的多少及种类与作物的抗倒性也有一定的关系。黄玉鸾等[11]对小麦茎杆中全糖含量与抗倒伏能力进行了相关分析，结果显示植株全糖含量与抗倒伏指数相关系数达到极显著水平(r=0.991**)，基本一、二节间的全糖含量越高，植株抗倒伏能力越强

4、。Ookawa等[17]研究发现，水稻茎杆中葡萄糖和木酮糖的含量与其弯曲应力有关。Albrecht等[18]研究发现，玉米茎杆中总的水溶性碳水化合物含量与其茎倒折呈负相关。王群瑛[15]研究也发现，玉米生育后期，茎杆抗倒性强的品种其茎杆中贮藏物质含量往往较高，从而使其在成熟期茎杆基部衰老的程度减轻和速度放慢。笔者推测可能是茎杆中多糖等碳水化合物的存在一定程度上促进了纤维素、木质素等高分子化合物的合成，从而使得茎杆的机械强度增加，弹性增强，抗倒伏能力得到提高。此外，茎杆中的硅、钾、钙等矿质元素与茎杆的抗倒伏能力也有密切关系。小麦茎杆中含有大量的硅，约占干重的2.3-4.6%，主要存在于

5、表皮细胞壁中，能增强茎杆的机械强度[7]公司自产产品主要有土壤仪器类、农业气象仪器类、植保仪器类、农药残留仪器类、果品品质仪器类、植物生理仪器类、种子仪器类、培养箱仪器类、作物品质仪器类、农业物联网等百余种，拥有国内强大的农业仪器产品群。托普仪器——致力于中国农业仪器的发展。Gartner[19](1984)通过比较抗倒伏能力强的品种Tarasque和抗倒伏能力差的品种521茎表皮和机械组织中硅的含量，发现前者的硅的含量要高于后者。北条良夫[20]也认为钾、钙、镁等元素被植物吸收后，通过其他生理作用间接提高茎杆机械强度。水稻中也有类似发现。杨长明等[21]研究表明水稻基部茎壁厚度和抗

6、折力与茎杆K2O和SiO2的含量呈显著或极显著正相关。2.茎杆的结构特征与抗倒伏关系的研究小麦的茎杆中空，具有多个节和节间，上部的节间较长而壁薄，下部的节间通常较短而壁厚。茎杆节间横切面的结构由内向外由髓腔、薄壁组织、维管束、厚壁组织和表皮等部分组成[12]。其中，分布于薄壁组织间的维管束称为大维管束，分布于边缘厚壁组织中的维管束称为小维管束。与抗倒性密切相关、影响茎杆的机械强度的就是这些解剖结构中的维管束数量、厚壁组织细胞层数及其木质化程度、皮层纤维细胞的厚度等。一些小麦品种，由于茎杆机械强度较差，从而导致倒伏[13]。因而，从茎杆解剖学角度研究茎杆抗倒伏性的差异具有重要意义。王健

7、等[12](2005)分析了三个小麦品种的茎杆结构特征与茎杆机械强度的关系，结果表明茎杆横切面上的厚壁组织与其抗压强度显著正相关(R=0.8043)，单位面积上的大维管束数目却显示正相关。肖世和等[2](2002)通过分析抗倒伏性有差异的30份品种的茎杆强度值与茎杆解剖学性状的相关性，上部节间的髓直径与茎杆强度呈现负相关，而基部节间髓直径与茎杆强度为正相关。研究表明，水稻茎壁厚、大小维管束数目与茎杆机械强度存在极显著正相关，而且水稻茎杆中大、小维管束数目是