Bt基因抗虫棉光合特性研究

杨国正1,展茗1,毛树春2,骆炳山1

(1.华中农业大学植物科学技术学院, 武汉 430070; 2.中国农科

院棉花研究所, 河南安阳 455112)

棉花叶片光合特性与其生产力大小密切相关。在相同情况下,光合强度越大,累积的光合产物越多,光合产物的分配方向和分配强度越合理,一般来说,棉花产量也会越高。本文试图探讨转Bt基因抗虫棉的光合特性。

1 材料和方法

1.1 材料

3个转Bt基因抗虫棉品种:1560BG(以下简写为BG),20B,DP99B(以下简写为DP),2个国产非抗虫杂交棉品种:鄂杂棉1号(以下简写为EZ),湘杂棉1号(以下简写为XZ)。试验于2001年在华中农业大学试验农场进行。试验地轻壤土,中等以上肥力。

1.2 方法

试验设5个处理(品种),4次重复,共20个小区,随机排列。其中第4重复为取样圃,用于光合特性研究。4行区,宽窄行种植。小区面积48m2,试验地净面积960m2。4月26日播种,5月5日出苗,6月10日现蕾,7月1日开花,8月14日吐絮。采用改良半叶法测定光合强度。每小区连续选取5株, 每株取主茎倒4叶(打顶前)或顶部叶(打顶后), 上、 中、 下部叶, 用打孔器在每片叶中脉一侧打取6个小圆片, 随即用20%三氯乙酸涂抹该叶叶柄一圈,将所取样品置于室内暗处, 用湿布覆盖。 间隔3~4小时后, 用同样的打孔器, 在同一叶片中脉的另一侧对称打取同样数量的小圆片。 将两次的样品分别装于牛皮纸袋,放入烘箱, 用105℃杀青30分钟, 80℃烘至衡重后, 称重。 用下式计算光合速率: P=107×(D2-D1)/nπr2T式中:P:光合速率(mgDW·m-2·min-1,DW为干重);D2:第二次样品干重(g);D1:第一次样品干重(g);T:两次取样的间隔时间(min);n:所取小圆片数;r:小圆片半径(cm);107:单位换算系数。试验数据采用EXCEL进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同生育时期光合速率(表1)

从平均光合速率来看,7月26日(盛花期)最大,之后急剧下降,吐絮后趋于稳定;杂交棉(XZ、EZ)大于抗虫棉(BG、DP、20B),表现出明显的杂种优势。但由于没有治虫,杂交棉后期虫害较重,以致9月12日无法取样测定光合速率。由此可见,抗虫棉的抗虫效果良好。

表1 不同时期棉花叶片光合速率   (mgDW·m-2·min-1)

日期/月-日

07-10

07-26

08-12

08-26

09-12

平均

产量/kg·hm-2

BG

47.30

82.03

26.85

19.08

12.08

37.469

3510.2

XZ

49.58

71.74

35.48

40.84

-

49.411

3034.8

20B

57.68

67.49

39.51

23.11

32.81

44.120

3887.4

EZ

54.27

52.11

42.19

45.38

-

48.486

2966.1

DP

60.34

58.37

37.14

21.16

43.25

44.050

4014.5

平均

53.83

66.35

36.23

29.91

29.38

44.707

3482.6

  伏旱期间(7月下旬至8月底),抗虫棉品种光合速率持续大幅度下降,到8月26日只有20 mgDW·m-2·min-1左右;而杂交棉品种表现出较强的抗旱性,同期光合速率仍超过40 mgDW·m-2·min-1。9月上旬降雨后,又有所回升。因此,抗虫棉品种更应注意灌水抗旱工作。抗虫棉品种中,BG和20B的光合速率在生育中期(7月26日前后)较高,而DP在生育前期(7月10日)、后期(9月12日)的光合速率较高,分别达到60 mgDW·m-2·min-1和43 mgDW·m-2·min-1,其余时期居中。

2.2 不同部位叶片光合速率(表2)

表2 不同部位叶的光合速率   (mgDW·m-2·min-1)

品种

08-12

08-26

顶部叶

中部叶

下部叶

顶部叶

中部叶

下部叶

BG

26.8535

18.6405

11.0736

19.0822

8.8541

7.7883

XZ

35.482

8.8462

8.8462

40.8416

11.4867

7.6578

20B

39.5074

19.9543

11.8322

23.1099

13.7295

10.4037

EZ

42.1854

32.8004

7.3943

45.3776

18.0176

9.5927

DP

37.1377

21.945

9.7731

21.1616

14.0539

0.2423

 

 

从表2可以看出,8月12日各品种光合速率从上部(顶叶)到下部(倒数第14叶)依次递减,但品种间下降幅度不同,尤其是杂交棉。XZ的中部叶(倒数第9叶)和下部叶光合速率相等,只有上部叶的1/4;而EZ的中部叶光合速率为上部叶的80%,下部叶只及中部叶的1/5强。说明下部老叶光合速率大不如上部功能叶。到8月26日,各品种光合速率已大不如8月12日。光合速率从上到下递减。顶部叶光合速率,杂交棉超过40 mgDW·m-2·min-1,抗虫棉只有20 mgDW·m-2·min-1左右;中部叶(倒数第5叶),抗虫棉之间相差较小,而杂交棉之间差异很大,EZ为18 mgDW·m-2·min-1,XZ为-11 mgDW·m-2·min-1。下部叶(倒数第10叶)最高只有10 mgDW·m-2·min-1,且DP几乎为0,XZ为负数。说明从上到下第10叶及以下叶片的存在对光合产物的积累无多大益处,所以生产上打老叶的措施是有道理的。

3 小结与讨论

3.1 光合速率是光合特性的重要指标之一

研究表明:光合速率在不同品种,不同时期,不同叶位,以及主茎叶与果节叶之间都存在一定差异。杂交棉具有较强的光合优势,同时抗(耐)旱能力也较强,表现为光合速率较高,伏旱期间下降不明显。抗虫棉伏旱期间的光合速率急剧下降,说明其对干旱的耐受能力较差。所以高温干旱期间,抗虫棉更应注重灌水。

3.2 杂交棉光合优势很大

但受本试验的性质所限(不治虫),中、后期虫害严重,以致产量大减,大大低于抗虫棉。

(来源:《中国棉花 》2002.12)