利用葉面積掃描儀如何提高羊茅的產(chǎn)量
大家知道，近幾年關(guān)于植物葉面積的測(cè)量，從最原始的需要摘下葉子測(cè)量，到現(xiàn)在的活體葉面積測(cè)量，從最初的葉面積測(cè)量?jī)x到現(xiàn)在的葉面積掃描儀，葉面積的測(cè)量也比較準(zhǔn)備，不過很多研究人員都不知道葉面積的測(cè)量對(duì)于研究有什么作用，這個(gè)是比較可悲的一件事情，通過葉面積的了解，最基本的是我們可以掌握植物的生長(zhǎng)狀況，來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，除了這點(diǎn)，掌握植物的葉面積，還有更多的作用，下面我們介紹一個(gè)通過葉面積的生長(zhǎng)速率來(lái)提高羊茅的產(chǎn)草量的方法。
幾年來(lái)，我們一直在研究葦狀羊茅，當(dāng)其處于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，產(chǎn)量主要由葉組織構(gòu)成，特別是再生階段時(shí)的光合作用和產(chǎn)量的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)，葉片伸長(zhǎng)速率與牧草產(chǎn)量的基因型差異成正相關(guān)，但單葉的光合作用與牧草產(chǎn)量的基因型差異無(wú)關(guān)。并發(fā)現(xiàn)，寬行播種的葦狀羊茅，每個(gè)分秦的重量與分蘗密度相比較是更為重要的產(chǎn)量確定因子。葉片伸長(zhǎng)速率(LER)與每個(gè)分莫的重量成正相關(guān)，在決定葉面積擴(kuò)展速率(LAE)中，LER比葉寬(LW)要重1.8倍多。此外，基因型間LER和LW成正相關(guān)。有關(guān)葦狀羊茅的研究表明：LAE具加性遺傳變異，狹義遺傳力低于30%。在先前的一系列實(shí)驗(yàn)和觀察基礎(chǔ)上，1975年開始了輪回選擇程序，培育具有高和低LAE的葦狀羊茅群體。我們的目的是要培育一個(gè)分化的群體并且評(píng)價(jià)輪回選擇方法對(duì)于改變遺傳力低，環(huán)境影響高的生理特性的效果；此外，我們亦想確定在選擇期間出現(xiàn)的產(chǎn)量和生理因子的變化。
1、方法
1975年4月，把來(lái)自廣泛基礎(chǔ)的葦狀羊茅群體的種子，在陪氏培養(yǎng)皿中發(fā)芽，然后轉(zhuǎn)植于紙缽的土中。幼苗在溫室里一直生長(zhǎng)到5月底，這時(shí)把幼苗連同土塊都轉(zhuǎn)到密蘇里，哥倫比亞附近的農(nóng)學(xué)研究中心的試驗(yàn)地里，墨西哥粉砂壤土，施氮(N)114公斤/公頃，檢驗(yàn)表明P、K豐富。隨機(jī)選擇植株，并利用方格網(wǎng)間隔15厘米，給植株以半草叢生長(zhǎng)條件，但容許個(gè)體植株同一性保留。我們利用限制的輪回表型選擇方法以克服由于低遺傳力和高環(huán)境影響所造成的限制。Co群體，評(píng)價(jià)20個(gè)方格網(wǎng)，每個(gè)方格網(wǎng)含40個(gè)植株。除高(H)和低(L)群體為每個(gè)含30個(gè)植株的15個(gè)方格網(wǎng)外，以后的世代均用同樣的方法處理。
每年讓幼苗生長(zhǎng)，需要時(shí)補(bǔ)充灌概，直到大約八月十五日，此時(shí)除去牧草，留茬到5厘米。然后小區(qū)內(nèi)施45公斤氮/公頃。九月間，每次依據(jù)兩個(gè)葉片來(lái)度量LER。選擇小于前一葉片長(zhǎng)度30%的正在伸長(zhǎng)的葉片。在10-15天期間，便攜式葉面積測(cè)定儀測(cè)定4-7次正在伸長(zhǎng)葉片的頂尖和前一葉片的軸環(huán)間的距離。葉長(zhǎng)對(duì)時(shí)間的回歸系數(shù)，經(jīng)過約化來(lái)估計(jì)LER。在葉長(zhǎng)的最后一次測(cè)定時(shí)，測(cè)定中等長(zhǎng)度葉片的LW。當(dāng)LER和LW一致時(shí)計(jì)算LAE。每次測(cè)定，用兩個(gè)葉片所得的數(shù)據(jù)平均起來(lái)進(jìn)行估計(jì)。
讓植株在田間自然狀況下進(jìn)行春化，一直到一月初，之后從每方格網(wǎng)中自H群體中選取兩株較高的植株，自L群體中選取兩株較低的植株。在溫室里盆栽植株并按群體分開生長(zhǎng)，利用強(qiáng)制通風(fēng)和手工攪拌相互傳粉。每株選取相等數(shù)量的種子在溫室里繁衍下代。1979年，建立Co到C；群體和栽培種Mo-96，Ky-31，Kenhy的小區(qū)。1980年5月15日和11月6日$lJ割間的營(yíng)養(yǎng)再生量做為最初再生數(shù)據(jù)記載收集。
2、結(jié)果和討論
盡管LAE性狀的遺傳力低，環(huán)境影響大，但用限制的表型輪回選擇方法進(jìn)行強(qiáng)度選擇仍是有效的。從數(shù)據(jù)考察(表1)可明顯看出，環(huán)境對(duì)LAE和其組分LER和LW的影響是大的。1977年的溫度和土壤濕度與其主年份并無(wú)明顯差別.所以該年份相對(duì)更有利的生長(zhǎng)反應(yīng)，其原因還不清楚。無(wú)論如何，與別的年份比較，77年對(duì)LER的影響要比對(duì)LW的影響大的多.這與別人的研究結(jié)果一致。三代后，L群體的LAE僅僅是H群體的LAE的41%。C4群體似乎沒有C3群體分化的歷害。不管怎樣，c.群體的LAE的變異系數(shù)仍大約是C。群體的75%，表明這通過選擇進(jìn)展仍是可能的。
假定群體x環(huán)境的相互作用最小，我們比較LAE、LER和LW在群體年份期間的相互關(guān)系。LER和LW間有強(qiáng)的曲線關(guān)系，表明LAE值低時(shí)LW的變化范圍，但當(dāng)環(huán)境和遺傳條件使LER升高時(shí)，LW也隨之增加(圖1)。關(guān)系也表明：這個(gè)遺傳群體的LW達(dá)到一個(gè)大約10毫米的最大漸近線，而LER在低的環(huán)境壓力下似乎達(dá)到大約10毫米/天的最小漸近線。LAE三倍的變化，這與LER三倍的變幅的關(guān)系比與LWI.5倍的變幅的關(guān)系要密切的多。LW的遺傳控制機(jī)制沒有詳細(xì)的研究，但LW與稈徑成正比。LER在遺傳上的增加與細(xì)胞分裂速度的增加和細(xì)胞體積的增大兩者都有關(guān)。
C0群體的年牧草產(chǎn)量是9.4噸/公頃，這與M0-96和Kenhy的產(chǎn)量相似。Ky-31的產(chǎn)量比C0群體低。四個(gè)世代選擇低LAE使?fàn)I養(yǎng)再生期的產(chǎn)草量減少25%。這種選擇反應(yīng)是由于分莫密度增加的2.1倍為每個(gè)分莫重的2。8倍的減少所抵消。與選擇低LAE相對(duì)照，選擇高LAE，分粟密度和每個(gè)分莫重量均增加20%，因而使H：群體比C。群體的產(chǎn)量增加39%。Hs和H4群體的產(chǎn)量介乎于C0群體加H2群體之間。這部分可能由于近交衰退所致，但我們已仔細(xì)地檢查了雙親血統(tǒng)。用最初自C。群體選擇的80個(gè)植株中的18個(gè)母本植株(每個(gè)9個(gè))的后代代表L‘和H‘群體。H‘，L4和CO群體的光合速率分別為21.8，23.7和24.2毫克CO以平方分米/小時(shí)。因此，選擇對(duì)單位面積的光合作用即使有影響也微乎其微。H：群體的產(chǎn)量性能似乎比別的群體要好。由于所有群體的變異仍是高的，所以這些群體的植株有各種各樣的分莫密度和分羹重量。別的研究表明各種類型植株間具互補(bǔ)性，這在育種和管理決策中需要考慮。H：群體可能代表了一定栽培和環(huán)境條件下，大小分莫對(duì)牧草產(chǎn)量的一個(gè)理想平衡。
利用活體葉面積儀進(jìn)行葉面積測(cè)量，進(jìn)而指導(dǎo)生產(chǎn)，最后達(dá)到羊茅的產(chǎn)草量，只是葉面積儀的作用的冰山一角，其實(shí)說白了，葉面積儀只是一種工具，利用這種工具進(jìn)行一定面積的測(cè)量，對(duì)比分析，進(jìn)而為我們所用才是該儀器的最終目的。
