光周期与盐胁迫协同调控速生春小麦籽粒特性及产量稳定性的机制研究
《Cereal Research Communications》:Synergistic effects of salinity and photoperiod on grain characteristics and yield stability of speed-bred spring wheat (Triticum aestivum L.)
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时间:2025年10月18日
来源:Cereal Research Communications 1.9
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本研究针对盐胁迫制约农业生产的突出问题,探讨了光周期如何调控春小麦耐盐性。研究人员通过设置不同NaCl浓度(0/40/80 mM)与光周期(12 h:12 h/22 h:2 h),发现延长光照可改变小麦耐盐性评价标准,22 h光照能缩短盐筛选周期并提升40 mM以上盐浓度下的产量。AMMI模型显示环境因素贡献94.72%产量变异,IPCA1/2解释94.17%基因型×环境互作。该研究为逆境生理研究提供了新范式。
光照时长与土壤盐分会产生协同效应,共同影响作物对逆境的响应。研究人员选取了四个春小麦(Triticum aestivum L.)基因型——包括盐敏感型永良15号(Yongliang-15)、GS-6058以及耐盐型JS-7和新春31号(Xinchun-31),让它们在三种盐浓度梯度(0、40和80 mM NaCl)和两种光周期(12小时光照:12小时黑暗与22小时光照:2小时黑暗)下生长。
结果发现,光照时长、盐度以及基因型这三个因素都会显著调控小麦的孕穗期(Days to Booting, DTB)、成熟期(Days to Harvest, DTH)以及籽粒性状。超过50%的表型变异,例如每穗粒数、粒长、粒面积、产量和籽粒活力,都归因于基因型本身的差异。
通过加性主效应和乘性交互作用(Additive Main Effects and Multiplicative Interaction, AMMI)模型进一步解析发现:基因型(G)、环境(E)以及G×E互作对籽粒产量均有极显著影响(p?0.001)。其中环境因素独占94.72%的方差贡献,基因型占2.86%,而G×E互作占2.42%。在互作成分中,第一交互主成分轴(IPCA1)和第二交互主成分轴(IPCA2)分别解释了73.13%和21.04%的互作方差,累计达到94.17%。值得注意的是,盐敏感型品种永良15号、GS-6058以及耐盐型JS-7都表现出较高的基因型选择指数(Genotype Selection Index, GSI)排名,并且产量有所提升。
这项研究揭示了一个重要现象:延长光周期(22小时光照:2小时黑暗)能够改变春小麦的耐盐性表现——它不仅缩短了盐分筛选所需的时间、加速了种子到种子的生活史循环,还在盐浓度超过40 mM时提高了籽粒产量。因此,深入理解长日照如何调节植物对环境胁迫的响应评价,对于未来抗逆育种和栽培策略优化具有关键意义。
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