





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (8): 1639-1652.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.08.004
李志威1,2(
), 王子琪2,3, 高亚蒙2, 高润红4, 陈雪2, 杨铸2,5, 阚文杰2,5, 蹇双灵2, 严胜男2, 汤才国1,2,5,*(
), 吴丽芳1,2,3,5,*(
)
收稿日期:2025-09-09
接受日期:2026-02-22
出版日期:2026-04-16
发布日期:2026-04-21
通信作者:
联系方式:
李志威,E-mail:1269344077@qq.com。
基金资助:
LI ZhiWei1,2(
), WANG ZiQi2,3, GAO YaMeng2, GAO RunHong4, CHEN Xue2, YANG Zhu2,5, KAN WenJie2,5, JIAN ShuangLing2, YAN ShengNan2, TANG CaiGuo1,2,5,*(
), WU LiFang1,2,3,5,*(
)
Received:2025-09-09
Accepted:2026-02-22
Published:2026-04-16
Online:2026-04-21
摘要:
【目的】探究不同光质组合对大麦(Hordeum vulgare L.)生长发育、光合生理特性、关键开花基因表达和单株籽粒形成的影响,以优化光质配比,实现一年多代的育种技术配置,推动快速育种技术在大麦中的应用。【方法】在人工可控环境条件下,对春性二棱啤酒大麦品种花22和盐麦3号在6种LED光谱组合下进行培养,包括白光(white,W)、红光(red,R,λmax≈660 nm)、蓝光(blue,B,λmax≈450 nm)以及红蓝组合光(1R﹕1B、1R﹕3B和3R﹕1B)。通过全生育期关键节点监测、光合生理指标测定以及关键开花基因转录水平的荧光定量PCR(qRT-PCR)分析,结合穗粒数、千粒重,运用熵权TOPSIS法对不同光质组合的“加速效果”进行综合评价。【结果】在白光处理下,虽然花22和盐麦3号分别可在50和44 d完成一代,但单株穗粒数较少,发芽率较低;而3R﹕1B组合在保障大麦快速生长的同时(花22,56 d完成一代;盐麦3号,49 d完成一代),显著提高了单株穗粒数和种子发芽率。同时,随着蓝光比例的增加,大麦全生育期延长,叶片叶绿素相对含量(SPAD值)、光合参数和叶绿素荧光参数均降低。荧光定量PCR结果表明,白光、3R﹕1B和红光能上调HvFT1、HvBM3、HvAP1等开花促进因子转录水平、下调开花负调控因子HvRAV2-like的转录水平,促进植株的发育。【结论】3R﹕1B光谱在保障大麦快速生长发育的同时显著提高籽粒产量,获得最优周年加代效果。本研究可为大麦的快速育种技术提供理论依据。
李志威, 王子琪, 高亚蒙, 高润红, 陈雪, 杨铸, 阚文杰, 蹇双灵, 严胜男, 汤才国, 吴丽芳. 不同光质对大麦加速生长和光合特性的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(8): 1639-1652.
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表1
qRT-PCR中各基因的特异性引物"
| 基因Gene name | 正向引物Forward primer (5′→3′) | 反向引物Reverse primer (5′→3′) |
|---|---|---|
| HvFT1 | GGCGGCAATGAGATGAGGA | GGAAGAGCACGAGCACGAA |
| HvBM3 | TGAGTGGAGCAACAACAAGC | GCCTTCAGGTGGAGTCGTAT |
| HvBM8 | GGCGAAGATTGAGACCATACAG | TGCCTCTCCACCAGTTCCT |
| HvAP1 | CGAGTTCTCCACCGAGTCAT | TGTCTCAACCTTCGCCTTCA |
| HvRAV2-like | GTATTGGAACAGCAGCCAGAG | CCGAGCAGGAGAACACGAT |
| HvAGL | CATCGGCATCATCATCTTCTCC | CCTTCTCCACTGGCACTCTT |
| HvActin | CCAGGTATCGCTGACCGTAT | GCTGAGTGAGGCTAGGATGG |
表2
花22在不同光质处理下的叶绿素荧光参数"
| 处理 Treatment | 项目Item | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 最大荧光比例 Fm/Fo | 潜在光化学活性 Fv/Fo | 最大光化学效率Fv/Fm | 实际光化学量子产量ΦPo | 有效光化学量子产量ΦEo | 热耗散量子产额 ΦDo | |
| W | 5.52±0.33a | 4.60±0.27a | 0.82±0.01a | 0.82±0.01a | 0.53±0.04a | 0.18±0.01b |
| R | 5.31±0.23a | 4.31±0.23b | 0.81±0.01ab | 0.81±0.01ab | 0.50±0.04ab | 0.19±0.01b |
| 3R﹕1B | 5.27±0.16a | 4.23±0.18b | 0.81±0.01ab | 0.81±0.01ab | 0.46±0.04b | 0.19±0.01b |
| 1R﹕1B | 4.82±0.18b | 3.82±0.18c | 0.79±0.02c | 0.79±0.02c | 0.41±0.03c | 0.21±0.01a |
| 1R﹕3B | 4.76±0.20b | 3.72±0.17c | 0.79±0.01c | 0.79±0.01c | 0.41±0.04c | 0.21±0.01a |
| B | 4.94±0.11b | 3.91±0.08c | 0.79±0.00bc | 0.79±0.00bc | 0.4±0.03c | 0.20±0.00a |
表3
盐麦3号在不同光质处理下的叶绿素荧光参数"
| 处理 Treatment | 项目Item | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 最大荧光比例 Fm/Fo | 潜在光化学活性 Fv/Fo | 最大光化学效率Fv/Fm | 实际光化学量子产量ΦPo | 有效光化学量子产量ΦEo | 热耗散量子产额 ΦDo | |
| W | 5.39±0.36a | 4.47±0.31a | 0.82±0.01a | 0.82±0.01a | 0.46±0.07a | 0.18±0.01b |
| R | 5.00±0.23a | 4.00±0.23b | 0.80±0.01ab | 0.80±0.01ab | 0.46±0.06a | 0.19±0.01b |
| 3R﹕1B | 5.06±0.32a | 4.06±0.32b | 0.80±0.01ab | 0.80±0.01b | 0.42±0.05b | 0.19±0.01b |
| 1R﹕1B | 4.54±0.19b | 3.54±0.19c | 0.78±0.01c | 0.78±0.01c | 0.37±0.03bc | 0.22±0.01a |
| 1R﹕3B | 4.40±0.28b | 3.40±0.28c | 0.77±0.02c | 0.77±0.02c | 0.35±0.04c | 0.22±0.01a |
| B | 4.55±0.23b | 3.55±0.23c | 0.78±0.01c | 0.78±0.01c | 0.33±0.08d | 0.22±0.01a |
表4
基于熵权的指标权重"
| 品种Cultivar | 指标Parameter | 类型Criterion type | 信息熵Entropy | 权重Weight |
|---|---|---|---|---|
| 花22 H22 | 全生育期Whole growth period | 负向Negative | 0.8216 | 0.4256 |
| 单株穗粒数Grain number per spike | 正向Positive | 0.8744 | 0.2996 | |
| 千粒重Thousand grain weight | 正向Positive | 0.8848 | 0.2747 | |
| 盐麦3号 YM3 | 全生育期Whole growth period | 负向Negative | 0.8665 | 0.3516 |
| 单株穗粒数Grain number per spike | 正向Positive | 0.8794 | 0.3175 | |
| 千粒重Thousand grain weight | 正向Positive | 0.8743 | 0.3309 |
表5
不同光质处理下TOPSIS综合评价"
| 品种Cultivar | 处理Treatment | 正理想解距离D+ | 负理想解距离D- | 相对接近度Ci | 排序Rank | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 花22 H22 | W | 0.184 | 0.481 | 0.724 | 2 | |||||
| R | 0.191 | 0.430 | 0.693 | 3 | ||||||
| 3R﹕1B | 0.121 | 0.495 | 0.804 | 1 | ||||||
| 1R﹕1B | 0.217 | 0.424 | 0.661 | 4 | ||||||
| 1R﹕3B | 0.508 | 0.138 | 0.213 | 6 | ||||||
| B | 0.521 | 0.275 | 0.345 | 5 | ||||||
| 盐麦3号 YM3 | W | 0.189 | 0.500 | 0.726 | 2 | |||||
| R | 0.228 | 0.388 | 0.630 | 4 | ||||||
| 3R﹕1B | 0.060 | 0.531 | 0.898 | 1 | ||||||
| 1R﹕1B | 0.192 | 0.413 | 0.683 | 3 | ||||||
| 1R﹕3B | 0.431 | 0.217 | 0.334 | 5 | ||||||
| B | 0.518 | 0.122 | 0.191 | 6 | ||||||
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