低红光/远红光比例会通过抑制小麦的光合作用以及叶片向茎部输送碳水化合物的过程，从而阻碍穗的发育

《Journal of Integrative Agriculture》：Low red/far-red ratio inhibits spike development by impeding photosynthesis and carbohydrate allocation from leaves to stems in wheat

　　

赵成峰|杨书科|常梦杰|包同曦|段玉辉|田忠伟|戴婷波

中国农业部作物生理生态与生产管理重点实验室，南京农业大学，南京，中国

摘要

在密植条件下，增加穗数是提高小麦产量的关键。然而，密植会降低冠层中红光与远红光（R/FR）的比例，从而抑制分蘖的形成和穗的发育。充足的同化物供应对穗的分化和结实至关重要，但低R/FR对穗发育的影响机制尚不明确。本研究通过盆栽实验，在小麦拔节期至抽穗期补充远红光，模拟低R/FR环境，分析其对幼穗分化以及叶片和茎秆生理的影响。结果表明，低R/FR显著降低了小麦产量，主要原因是穗数和每穗粒数均减少。高位分蘖（分蘖III）的发育失败导致了超过65%的总产量损失。在低R/FR条件下，分蘖III的茎伸长和穗分化同时受到抑制，大多数分蘖在雄蕊和雌蕊原基阶段停止生长。低R/FR处理显著降低了主茎和分蘖完全展开的顶叶的净光合速率（Pn），从而减少了整体同化物供应。此外，低R/FR还抑制了叶片向茎秆的碳水化合物转运，导致叶片中可溶性糖含量显著增加，而茎秆中的碳水化合物含量显著下降。有限的同化物供应加剧了分蘖之间的养分竞争，使更多碳水化合物分配给低位分蘖，最终导致分蘖III的穗发育失败。激素分析显示，低R/FR通过抑制分蘖III幼穗中细胞分裂素（CTK）的合成并促进其降解，同时诱导脱落酸（ABA）的合成，从而直接抑制了幼穗的发育进程。总之，低R/FR信号改变了高位分蘖幼穗中CTK和ABA的激素平衡，协调调控了碳水化合物的转运和分配，最终导致高位分蘖的穗发育终止。