不同品种向日葵花盘和茎秆特征差异研究.pdf

山 东 农 业 科 学():./.收稿日期:基金项目:山东省农业科学院农业科技创新工程项目()国家特色油料产业技术体系项目()作者简介:高春华()女博士主要从事作物高产栽培生理研究:.通信作者:赵军胜()男研究员主要从事棉花、芝麻、向日葵等作物育种研究:.张秀荣()女研究员主要从事芝麻种质资源和育种研究:.不同品种向日葵花盘和茎秆特征差异研究高春华宫慧慧张玉娟崔新晓张艳欣张秀荣赵军胜(.山东省农业科学院经济作物研究所山东 济南.中国农业科学院油料作物研究所湖北 武汉)摘要:本试验以向日葵品种科阳 号和 为材料研究不同品种向日葵花盘、茎秆特征的差异及其对成熟期籽粒鸟害损失的影响 结果表明:科阳 号花盘直径、花盘倾斜度均显著大于 科阳 号茎粗、茎顶端长直径和短直径、皮层厚度均显著小于 株高、茎秆海绵状髓直径显著大于 科阳 号维管束横向面积显著小于 科阳 号茎秆纤维素、半纤维素、木质素含量均显著低于 科阳 号花盘盘形微凹无鸟害产量损失而 花盘盘形微凸鸟害产量损失率高达.成熟期无鸟害产量损失品种具有较重的花盘、花盘倾斜度和直径大、花盘形状微凹、茎秆皮层薄、海绵状髓腔大、茎秆机械支撑强度小且中部易弯曲等特性 本研究结果可为选育产量高、鸟害程度低的向日葵品种提供评价指标借鉴和理论依据关键词:向日葵花盘特征茎秆特征产量中图分类号:.文献标识号:文章编号:()(.)().向日葵具有耐盐碱、耐干旱、耐瘠薄、适应性强、生育周期短等特点适宜黄河三角洲盐碱地种植是利用盐碱地的优选油料作物之一 向日葵花盘生于茎秆顶端品种间花盘倾斜角度和茎秆弯曲特性存在差异 向日葵乳熟期极易受到 鸟 害 可 导 致 成 熟 期 籽 粒 产 量 下 降 约.向日葵花盘盘面形状、花盘倾斜角度、花盘直径、茎秆强度均与向日葵成熟期籽粒鸟害损失率有关 因此研究不同向日葵品种花盘、茎秆特性差异及其对鸟害产量损失程度的影响对降低向日葵成熟期产量损失具有重要意义前人关于向日葵品种特性与鸟害产量损失程度的关系进行过一些研究 产量损失与向日葵株高、花盘直径、花盘倾斜角和茎粗等性状相关 外翻型向日葵花盘籽粒受鸟害损失达 花盘具有完整弯曲苞片可以降低鸟害产量损失 黄益洪等研究认为盘面曲度与鸟害损失程度相关而盘面曲度与花盘倾斜角度和茎秆强度有关 其它作物的研究报道指出纤维素、半纤维素和木质素对小麦、青稞、油菜等作物茎秆弹性和机械强度起着重要作用玉米茎秆中贮存的光合同化物转移降低了茎秆机械强度 还有研究认为茎秆中纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物等含量增加均可提升茎秆机械强度 但是关于向日葵茎秆机械强度、茎秆弯曲度、花盘倾斜角度及其对鸟害产量损失程度的研究鲜见报道 本试验以向日葵品种科阳 号和 为材料研究其花盘形态特征、茎秆形态特征、茎秆组织结构及其经济性状以期为向日葵品种相关鉴定评价和遗传改良提供技术指标参数和理论依据 材料与方法.试验地概况与供试品种试验于 年在山东省农业科学院经济作物研究所临清试验站(.)和山东省农业科学院芝麻产业技术研究院种植基地(滨州无棣.、.)进行 临清年均气温为.年均降水量为.无棣年均气温为.年均降水量为.供试向日葵品种为科阳 号()和 个品种均引自内蒙古农牧业科学院.试验设计试验采取单因素设计重复 次 每小区平播 行行距 株距 小区长 宽 共 个小区 任选一个重复于花后 天放置防鸟网用于计算鸟害损失播前施用氮磷钾复合肥(金正大生态工程集团股份有限公司)/苗期灌溉 次中耕培土 次 临清点 个品种于 月 日播种 于 月 日收获科阳 号于 月 日收获 无棣点 个品种于 月 日播种 于 月 日收获科阳 号于 月 日收获 其它田间管理措施同一般向日葵田.测定项目及方法.农艺性状调查每小区于向日葵成熟期取 株测定株高、茎粗、花盘直径、花盘倾斜度、单盘鲜重、单盘干重、单盘籽粒鲜重、单盘籽粒干重等性状花盘倾斜度(级):花盘倾斜度分为 级 其中 级:花盘正面向上与主茎成 角 级:花盘正面与主茎的延长线成 角 级:花盘正面与主茎平行 级:植株颈部略弯曲花盘正面延长线与主茎相交成 角 级:植株颈部弯曲花盘正面向下与主茎成 角 级:植株上部茎秆弯曲花盘下垂正面与主茎延长线成 角.茎秆纤维素、木质素及可溶性糖含量测定 每小区于成熟期取 株向日葵茎秆顶部 (茎秆与花盘连接处)和茎秆中部(科阳 号为弯曲部位)样品分装入牛皮纸袋置于烘箱中 杀青 后 烘至恒重 每小区 株样品混合磨样参照 和 等的方法测定纤维素和木质素含量采用蒽酮比色法测定茎秆可溶性糖含量.茎秆组织结构观察参照赵海燕等的方法进行 取 个品种茎秆中部 鲜样切 茎段放入 固定液中抽气并固定 后转入 乙醇中低温()保存 材料经各级乙醇脱水、石蜡包埋和切片后用番红固绿染 山 东 农 业 科 学 第 卷色中性树胶封片制成永久片在 生物显微镜下观察茎的细胞形态特征并拍照.产量及相关性状测定每小区于成熟期取 株向日葵脱粒测定盘粒数计数鸟害损失并随机选取 粒称重去皮后再次称重重复 次计算籽仁率 于成熟期收获全部向日葵记录每小区收获株数脱粒称重后计算籽粒产量 计算公式如下:籽粒产量(/)小区籽粒净重()收获株数 株数 籽仁率()籽仁重籽实总重 鸟害损失率()单盘鸟害损失平均面积单盘平均面积.数据处理与分析用 进行数据处理茎和花盘的农艺性状、产量采用临清和无棣两地的试验数据茎秆组织结构观察和纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖含量采用无棣点样品进行分析茎和花盘的农艺性状、产量等指标均测 次重复用 .软件进行数据方差分析用 法进行多重比较 结果与分析.不同品种向日葵花盘形态特征及差异分析由表 可见临清、无棣两试点中科阳 号花盘鲜重平均为.花盘干重平均为.花盘含水量平均为 单盘籽粒鲜重平均为.单盘籽粒干重平均为.籽粒含水量平均为花盘直径平均为.花盘倾斜度为 级 花盘鲜重平均为.花盘干重平均为.花盘含水量平均为 单盘籽粒鲜重平均为.单盘籽粒干重平均为.籽粒含水量平均为 花盘直径平均为.花盘倾斜度为 级 由图 可以看出科阳 号花盘形微凹花盘苞叶完整花盘形状微凸花盘苞叶干枯可见与 相比科阳 号花盘鲜重、花盘干重、单盘籽粒鲜重、单盘籽粒干重较高花盘直径大花盘倾斜度大苞叶较完整且花盘盘面与地面平行降低了鸟类啄食风险.不同品种向日葵茎秆形态特征及差异分析由表 可以看出临清、无棣两试点中科阳 号株高平均为.茎秆上、中、下部横截面直径分别为.、.、.茎秆皮层厚度平均为.茎秆内髓直径平均为.茎秆顶端(与花盘连接处)长、短直径分别为.和.长、短直径之比为.株高平均为.茎秆上、中、下部横截面直径分别为.、.、.茎秆皮层厚度平均为.茎秆内髓直径平均为.茎秆顶端(与花盘连接处)长、短直径分别为.和.长、短直径之比为.表 不同品种向日葵花盘形态特征试点品种花盘鲜重/花盘干重/单盘籽粒鲜重/单盘籽粒干重/花盘直径/花盘形状倾斜度/级临清.微凹.微凸无棣.微凹.微凸 注:同列数据后不同小写字母表示品种间差异显著(.)下同 表 不同品种向日葵茎秆形态特征试点品种株高/茎秆横截面直径/上部中间下部皮层/海绵状髓直径/茎秆顶端(与花盘连接处)长直径/短直径/临清.无棣.第 期 高春华等:不同品种向日葵花盘和茎秆特征差异研究图 不同品种向日葵成熟期花盘和盘下茎段特征 与 相比科阳 号株高较高茎秆较细茎秆皮层厚度较薄内髓直径较大茎秆顶端长、短直径之比较小茎秆中部较 易于弯曲茎秆顶端不易弯曲花盘下垂盘面与地面平行.不同品种向日葵茎秆中纤维素、木质素、可溶性糖含量及组织结构分析由表 可以看出科阳 号茎秆顶部纤维素含量为./半纤维素含量为./木质素含量为./可溶性糖含量为.茎秆顶部纤维素含量为./半纤维素含量为./木质素含量为./可溶性糖含量为.科阳 号茎秆中部纤维素含量为./半纤维素含量为./木质素含量为./可溶性糖含量为.茎秆中部纤维素含量为./半纤维素含量为./木质素含量为./可溶性糖含量为.与 相比科阳 号茎秆顶部半纤维素和木质素含量较低可溶性糖含量较高茎秆中部纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖含量均较低表明科阳 号茎秆的机械支撑强度较 品种弱易弯曲 表 不同品种向日葵茎秆中纤维素、木质素和可溶性糖含量部位品种纤维素/(/)半纤维素/(/)木质素/(/)可溶性糖/茎秆顶部.茎秆中部.由图(茎横切面)可以看出向日葵茎由表皮、木质部和海绵状髓构成 个品种表皮细胞排列紧密均由 层排列紧密的厚壁细胞和数层薄壁细胞构成 与 相比科阳 号髓射线横向 山 东 农 业 科 学 第 卷长度较短木质部的横切面较大海绵状髓腔较大 可见科阳 号茎秆的机械支撑较弱易弯曲.不同品种向日葵经济性状分析由表 可以看出临清、无棣两试点中科阳 号籽粒产量平均为 ./百粒重平均为.籽仁率平均为.无鸟害产量损失 籽粒产量平均为 ./百粒重平均为.籽仁率平均为.鸟害产量损失率平均为.:表皮:皮层:维管束:木质部:髓射线:髓图 不同品种向日葵成熟期茎秆中部显微结构 表 不同品种向日葵花盘经济性状试点品种百粒重/籽仁率/产量/(/)产量损失率/临清.无棣.讨论.不同品种向日葵农艺性状差异及其对鸟害产量损失的影响成熟期向日葵籽粒鸟害产量损失与花盘直径、花盘倾斜度、株高等性状相关 前人研究认为花盘的盘面凹陷、盘面朝向地面、花盘边缘与茎秆之间的距离大于 和花盘苞片长均显著降低向日葵成熟期鸟害程度 本试验中 个品种花盘鲜重和干重、单盘籽粒鲜重和干重、花盘直径差异显著:科阳 号田间未发现鸟害其花盘鲜重和干重、单盘籽粒鲜重和干重、花盘直径显著大于 且花盘倾斜度大、成熟期花盘盘面微凹、苞叶较完整 还有研究认为向日葵植株越高越易遭受鸟害茎粗与鸟害呈正相关而本研究中科阳 号株高显著高于 未发现鸟类啄食与前人研究结果不一致 本研究中较科阳 号茎秆较细茎秆皮层较薄茎秆顶端长、短直径较小 科阳 号茎秆中部易弯曲茎秆顶端呈近圆形且不易弯曲使花盘盘面面向地面可以看出茎秆中部弯曲、花盘倾斜度大且苞叶完整、花盘盘面凹陷及花盘直径大是科阳 号成熟期无鸟害产量损失的品种特性.不同品种向日葵茎秆组织结构、生化特性差异及其对鸟害产量损失的影响茎秆化学组分主要包括纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物、果胶等茎秆细胞壁组成物质 其中纤维素是植物细胞壁中最大的高分子聚合物 是细胞壁中决定强度的主要物质而半纤维素主要功能是与纤维素和木质素相互作用以稳定细胞壁木质素是决定细胞壁强度和茎秆硬度的主要成分之一 本研究结果表明 茎秆纤维素、半纤维素、木质素含量显著高于科阳 号说明 茎秆机械强度较大不易弯曲此外不易弯曲还与皮层厚、内髓直径小有关 向日葵茎秆解剖结构包括表皮、皮层、维管束、髓、髓射线等其中厚壁组织细胞均匀加厚且呈 木 质 化 对 茎 秆 的 机 械 支 撑 尤 为 重 要、王庭杰等研究表明玉米茎秆厚壁组织比例、维管束鞘厚度、维管束面积与茎秆强度显著正相关 和 等研究认为维管束的形状也会影响茎秆硬度 本研究结果表明 茎秆皮层厚度和维管束横向面积显著大于科 第 期 高春华等:不同品种向日葵花盘和茎秆特征差异研究阳 号且海绵状髓直径显著小于科阳 号 茎秆韧性和机械支撑强度大、不易弯曲但其花盘立于直立茎秆顶端而便于鸟类立脚和啄食这可能是其成熟期鸟害产量损失较为严重的原因之一 结论 品种株高平均为.花盘倾斜度 级盘形微凸花盘直径.平均茎粗为.茎秆内海绵状髓直径为.茎秆皮层厚度为.茎秆木质素、纤维素、半纤维素、可溶性糖含量较高维管束横向面积大、皮层厚韧性和机械支撑强度大、不易弯曲成熟期籽粒鸟害损失较重 科阳 号品种株高平均为.花盘倾斜度 级盘形微凹花盘直径.平均茎粗为.海绵状髓直径为.茎秆皮层厚度为.茎秆木质素、纤维素、半纤维素、可溶性糖含量较低维管束横向面积小、皮层薄韧性和机械支撑强度小、中部易弯曲成熟期籽粒无鸟害损失 花盘倾斜度、花盘形状、花盘直径、花盘苞叶、茎粗、茎秆皮层厚度及茎秆机械支撑强度可以作为向日葵成熟期籽粒低鸟害损失品种选育和鉴定的指标参 考 文 献:.:.:.李素萍安玉麟聂惠等.食用向日葵杂交种“科阳 号”、“”的选育.内蒙古农业科技():.():.黄益洪张大勇何晓兰等.沿海滩涂油葵种植与鸟害调查分析.江苏农业科学():.():.():.():.(.).:.赵小红白羿雄王凯等.种植密度对 个青稞品种抗倒伏及秸秆饲用特性的影响.作物学报():.袁圆汪波周广生等.播期和种植密度对油菜产量和茎秆抗倒性的影响.中国农业科学():.薛军王克如谢瑞芝等.玉米生长后期倒伏研究进展.中国农业科学():.马延华王庆祥.玉米茎秆性状与抗倒伏关系研究进展.作物杂志():.王夏青宋伟张如养等.玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展.中国农业科学():.汪灿阮仁武袁晓辉等.荞麦茎秆解剖结构和木质素代谢及其与抗倒性的关系.作物学报():.卢昆丽尹燕枰王振林等.施氮期对小麦茎秆木质素合成的影响及其抗倒伏生理机制.作物学报():.():.:.赵世杰苍晶.植物生理学实验指导.北京:中国农业出版社.赵海燕王建设刘林强等.海岛棉苗期盐胁迫下形态学和生理学指标变化.中国农业科学():.():.():山 东 农 业 科 学 第 卷.:.()():.“”:.():.():.():.():.王庭杰张亮韩琼等.玉米茎秆细胞壁和组织构建对抗压强度的影响.植物科学学报():.():.():.第 期 高春华等:不同品种向日葵花盘和茎秆特征差异研究