田菁茎瘤固氮根瘤菌对小麦种子侵染的促生作用及其在根系内的定殖

选取8个常见小麦品种,通过室内限菌试验筛选出对于田菁茎瘤固氮根瘤菌Azorhizobium caulinodans ORS571 (A.caulinodans) 侵染响应敏感的品种,研究了浸种侵染、菌液浓度和添加葡萄糖对接菌小麦幼苗生长的影响,并结合荧光显微镜检测绿色荧光蛋白（GFP）标记A.caulinodans在小麦幼苗根系内的分布与定殖规律。结果表明:小偃22为响应敏感品种;在室内限菌条件下,浸种侵染小偃22幼苗平均根长和平均株高分别较对照增加了17.04%和8.37%;最适菌液浓度为1.0108个/mL;在菌液中添加1g/L葡萄糖有助于A.caulinodans浸种侵染和定殖。荧光显微镜检测结果显示,GFP标记A.caulinodans从小麦幼苗根毛和侧根裂隙处进入,定殖于根维管组织等部位。田间试验结果进一步表明A.caulinodans浸种侵染对不同小麦品种均具较明显的促生作用。     

中度干旱胁迫下内生真菌印度梨形孢对旱稻根系细胞膜H+-ATPase的影响

  【目的】   研究中度干旱胁迫下,内生真菌印度梨形孢 (Piriformospora indica)对旱稻根系细胞膜H+-ATPase的影响,解析印度梨形孢提高旱稻耐旱性的分子生理机制。   【方法】   将无菌旱稻幼苗及带有GFP标签的印度梨形孢菌饼 (P. indica-GFP) 接种于备好的PNM培养基中,于26℃/22℃、14 h /10 h (光/暗) 培养两周,采用激光共聚焦显微镜观察水稻根部定殖的印度梨形孢菌。采用盆栽试验方法,分别种植定殖与未定殖印度梨形孢的旱稻 (Oraza sativa,中旱3) 幼苗,保持土壤中度干旱胁迫,培养幼苗2周后,取根系样品,测定根系细胞膜H+-ATPase及生长情况,生长素IAA含量,以及H+-ATPase相关基因的表达。   【结果】   通过旱稻根系转录组分析,发现相比于未接种印度梨形孢的旱稻,接种印度梨形孢旱稻根系生长素相关基因表达显著上调。同时,接种印度梨形孢旱稻根系生长素含量、H+分泌、细胞膜H+-ATPase活性及根毛长度显著高于未接种印度梨形孢旱稻。中度干旱胁迫下,与未接种印度梨形孢旱稻相比,接种印度梨形孢旱稻根系细胞膜H+-ATPase相关基因表达显著上调。此外,中度干旱胁迫下,接种印度梨形孢旱稻地上部干重、根系干重、总根长及根毛长度都显著高于未接种印度梨形孢旱稻。   【结论】   在中度干旱胁迫下,印度梨形孢通过提高旱稻根系生长素含量,调控根系细胞膜H+-ATPase活性,进而促进根毛发育。     

间作小麦和接种AM真菌协同提高蚕豆抗枯萎病能力和根际微生物碳代谢活性

【目的】接种丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal,AM) 真菌和间作均是防治蚕豆枯萎病的有效方法,从土壤微生物学角度研究两者协同减轻蚕豆枯萎病的机理,对控制蚕豆枯萎病传播具有重要意义。【方法】利用盆栽试验方法,进行了间作和接种AM真菌摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae,Fm) 和扭形球囊霉 (Glomus tortuosum,Gt) 试验。设蚕豆单作对照 (MF)、蚕豆小麦间作 (IF)、蚕豆单作接种Fm (MFFm)、蚕豆小麦间作接种Fm (IFFm)、蚕豆单作接种Gt (MFGt)、蚕豆小麦间作接种Gt (IFGt) 6个处理。于蚕豆开花期 (生长70天) 取土壤样品,测定蚕豆幼苗生长、枯萎病发生、根际镰刀菌数量和微生物碳代谢活性。【结果】间作显著增加蚕豆幼苗干重93.0%、降低蚕豆枯萎病病情指数71.4%,接菌显著增加蚕豆幼苗干重55.3%、降低病情指数76.6%,其中接种Fm真菌对蚕豆幼苗干重的影响更大,对病情指数的抑制效果更好。间作接菌显著增加蚕豆幼苗干重100%、降低病情指数89.8%。Biolog微平板测试结果显示,间作提高根际微生物碳代谢活性32.3%;接菌提高微生物活性85.4%;间作接菌提高微生物活性122%。主成分分析结果表明,间作和接菌均明显改变了根际微生物的群落结构,并主要改变了对碳水化合物类、氨基酸和羧酸类碳源的利用。相关性分析结果显示,枯萎病发病率和病情指数与根际镰刀菌数量呈极显著正相关关系,与AWCD值、Shannon多样性指数和丰富度指数均呈极显著负相关。【结论】蚕豆与小麦间作和接菌对抑制蚕豆枯萎病和促进蚕豆生长均具有积极效应,间作显著提高了AM真菌的定殖率,二者协同提高了根际微生物活性,改变了微生物群落结构,并抑制了病原菌增殖,进而控制蚕豆枯萎病发生。     

钩状木霉 ACCC31649的GFP标记及其对辣椒定殖和促生作用

【目的】旨在建立农杆菌介导的绿色荧光蛋白 (GFP) 基因转化钩状木霉 (Trichoderma hamatum) ACCC31649的技术方法,筛选遗传稳定的GFP标记转化子,并研究该菌株在辣椒植株中定殖和对辣椒的促生作用,为进一步阐明木霉在辣椒根际定殖及其与辣椒病原菌在辣椒根际和植株中的定殖、互作和生防作用奠定基础。【方法】通过根癌农杆菌介导的遗传转化方法筛选遗传稳定的GFP标记转化子,通过灌根接种方法和组织切片的水玻片荧光观察研究了钩状木霉在辣椒植株中定殖过程和对辣椒的促生作用。【结果】获得了遗传稳定GFP标记的钩状木霉转化子。荧光显微观察表明,辣椒根、茎、叶组织中都检测到GFP标记菌株的定殖。标记菌株首先在根部定殖,然后通过根部维管束逐步定殖到茎和叶片组织中。野生型菌株和GFP标记菌株灌根接种4叶期辣椒幼苗,30天后,GFP标记菌株与水处理对照相比,辣椒的株高增长13.5%,根长增长16.2%,鲜重和干重分别增加了43.8%和45.3%,而且野生型菌株与GFP标记菌株对辣椒的促生作用没有显著差异。【结论】钩状木霉能够在辣椒植株根、茎和叶组织中定殖,并且对辣椒具有显著的促生作用。同时,GFP标记的钩状木霉将在进一步阐明该菌株在辣椒根际定殖及其对病原菌拮抗和互作研究中发挥重要作用。     

披碱草根际促生菌筛选及其接种剂的促生作用

【目的】体外促生能力是衡量微生物菌株作用的一个重要指标,测定获取的植物根际促生菌并明确其对披碱草的促生效果,可为其在生产中的应用提供依据。【方法】2014年9月从西藏阿里地区采集披碱草根系及根际土壤,以常规方法分离出其中的溶磷菌、 固氮菌和分泌3-吲哚乙酸(IAA)细菌的10株菌株。测定其溶磷量、 固氮酶活性及分泌生长素能力,并将其制成植物根际接种剂,测定接种剂对披碱草生长的影响及其在根际的定殖能力。【结果】菌株PWXZ10溶磷能力较好,达40.89 mg/L; 菌株003PWXZ6固氮酶活性较强,达421.21 nmol/(mL·h); 菌株NXP17分泌生长素能力较强,达31.33 μg/mL。与对照菌株(Pseudomonas sp. Jm92)相比,菌株003PWXZ6和NXP17制备的接种剂可显著增加披碱草株高、 地上生物量和地下生物量(P0.05),但两者之间差异不显著(P0.05); 接种剂003PWXZ6对披碱草根总长、 根表面积、 根体积、 根直径、 含磷量、 含氮量和粗蛋白含量增加显著(P0.05),分别较对照菌株(Pseudomonas sp. Jm92)增加了330%、 199%、 118%、 187%、 70%、 15%和19%,并且该菌株在根际定殖能力很强。 【结论】植物根际促生菌003PWXZ6和NXP17对披碱草具有良好促生效果,可为开发经济环保的生物肥料提供了菌种资源。     

巨大芽胞杆菌WY4的GFP标记及其在小白菜上的定殖

解磷菌(phosphate solubilizing bacteria,PSB)可以通过提高土壤有效磷含量而增加作物产量,目前已有许多解磷菌被分离并应用于农业生产中,但关于解磷菌在植物根际中的定殖情况仍缺乏系统性的研究.WY4为本实验室前期从小白菜(Brassica chinensis)根际分离得到的一株高效解磷菌,本研究利用绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)标记技术研究了WY4在小白菜根际及土壤中的定殖规律.与原菌株相比,GFP标记对菌株WY4-GFP生长及解磷活性具有较小影响,同时在促进小白菜生长上WY4-GFP与WY4无显著性差异;WY4-GFP具有持久的定殖能力(接种21d的自然土及30 d的小白菜根际土中,WY4-GFP的定殖数量分别为105和104 CFU/g左右),同时随时间的增加WY4-GFP在土壤中定殖数量逐渐减少;WY4-GFP在小白菜根冠及分生区大量定殖,在伸长区及侧根根毛处数量较少,同时表皮细胞间隙上也有较多的标记菌株.研究结果表明,WY4-GFP在小白菜根际及土壤中具有良好的定殖能力,这为后期深入研究解磷菌与植物间的关系提供了重要参考.     

内生菌YN201728的定殖能力及其防治烟草白粉病的效果研究

为研究生防菌YN201728在烟草体内的定殖规律及防病机制,本研究利用其绿色荧光标记菌株YN28-P43GFPmut3a实时动态观测标记菌的定殖部位及密度,并探究其对温室烟草白粉病的盆栽防效与定殖的关系。结果表明,YN28-P43GFPmut3a发酵液处理烟草种子和幼苗后,种子内的标记菌含量可达2.18×10⁶ CFU·g^-1,在幼苗的根表土、根际土、根、茎、叶等组织中均能检测到标记菌,且其定殖密度表现为根表土>根际土>根>茎>叶。激光共聚焦显微镜观察显示,标记菌主要聚集在烟草根表皮、木质部导管、茎表皮、韧皮部及维管束组织、叶片表面和叶肉细胞间隙以及种皮与胚等部位。盆栽防效试验结果表明,YN201728野生型和标记菌株对烟草白粉病均有较好的保护和治疗效果,持效期长达21 d。此外,烟草叶片中内生菌的定殖量与其防效呈正相关。本研究结果表明,内生菌YN201728在烟草体内有良好的定殖和防治白粉病效果,具很好的开发潜力,为烟草病害的生物防治提供了一定的理论基础。     

玉米丛枝菌根真菌根外菌丝表面定殖细菌解磷功能鉴定

【目的】在田间原位条件下研究丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal, AM)真菌根外菌丝表面有无解磷细菌定殖,并对存在的解磷细菌的种类进行鉴定,对其活化有机磷的能力进行检测,从而为更好地认识菌丝际土壤有机磷的周转和磷的生物地球化学循环过程提供依据。【方法】利用河北省曲周县中国农业大学实验站的玉米长期定位试验,采用田间埋膜方式从玉米根系周围收集AM真菌的根外菌丝,用蒙金娜有机磷固体培养基筛选菌丝表面具有矿化植酸钙能力的细菌,对筛选出的细菌进行分离、 培养,然后提取细菌DNA,通过16S rDNA测序分析来确定解磷细菌的种类。分离鉴定的菌株先用蒙金娜有机磷固体培养基通过测定菌落直径(d)及溶磷圈直径(D)初步鉴定其活化植酸钙的能力,再用无菌的蒙金娜有机磷液体培养基确定每株解磷细菌矿化植酸磷的能力,并对溶液的pH进行测定,每个菌株重复3次。最后采用两室隔网根盒将分离纯化的解磷细菌回接至AM真菌根外菌丝,鉴定回接成功率,确定分离出的解磷细菌能否成功定殖于菌丝表面。【结果】从AM真菌根外菌丝表面分离得到了29株具有活化有机磷能力的细菌,分属于芽胞杆菌、 假单胞菌、 沙雷氏菌、 葡萄球菌和肠杆菌5个不同的属。通过有机磷液体培养进一步检测这些菌株活化植酸磷的能力,发现它们对植酸磷的矿化率为1.9%~21.9%。其中假单胞菌属细菌的解磷能力相对较强,对植酸磷的矿化率达14%以上,液体培养基的pH值下降2~4个单位。将分离纯化的细菌回接至两室隔网根盒的菌丝室,培养30 d后,从菌丝表面再次检测到除假单胞菌属外的芽胞杆菌属(Bacillus)、 沙雷氏菌属(Serratia)、 葡萄球菌属(Staphylococcus)和肠杆菌属(Enterobacter)细菌,另外还检测到贪铜菌属(Cupriavidus)细菌。【结论】在田间原位条件下,与玉米共生的AM真菌的根外菌丝表面有多种解磷细菌定殖,它们活化有机磷能力存在差异,其中以假单胞菌属细菌的解磷能力相对较强。     

不同磷效率基因型小麦应对缺磷胁迫的表型及相关基因表达的研究

  【目的】  小麦是磷肥需求量最大的作物之一。为了探索小麦对磷的高效利用机制,本研究评价了不同磷效率基因型小麦在缺磷条件下的差异响应。  【方法】  本研究选取一个磷高效小麦基因型‘小偃54’和一个低效率型‘中国春’作为试验材料,设置正常供磷(+P)、缺磷(?P)和缺磷7天后恢复正常供磷(RP) 3个处理进行小麦水培试验,调查分析了小麦幼苗的表型、生理以及缺磷响应基因的表达随缺磷时间的变化趋势,及它们在不同磷效率小麦基因型间的异同。  【结果】  缺磷胁迫明显增加了两个小麦基因型的根冠比,但无论缺磷与否,磷高效基因型‘小偃54’的根冠比均大于磷低效基因型‘中国春’。随着缺磷时间的延长,小麦幼苗地上、地下部无机磷和总磷浓度逐渐降低,但不同基因型之间无明显差异。对缺磷的小麦幼苗恢复供磷后,磷耗竭的小麦幼苗体内无机磷含量迅速增加,‘小偃54’地上、地下部的无机磷含量均明显高于‘中国春’。缺磷响应信号基因TaIPS1和TaSPX3在缺磷6 h即被诱导表达,随着缺磷时间的延长表达量逐渐升高,且恢复供磷后表达量显著降低;缺磷早期‘中国春’中TaIPS1和TaSPX3的表达量比小偃54高,但在长期缺磷和缺磷后恢复供磷处理下又比‘小偃54’低,表明磷低效小麦基因型‘中国春’可能对体内磷稳态变化更为敏感。然而,两个根系特异表达的高亲和磷转运子TaPHT1.1/9 和TaPHT1.10均表现出缺磷早期表达受到抑制,而长期缺磷被诱导升高表达。未预料到的是,二者在复磷处理后的表达量明显高于缺磷处理。长期缺磷处理下,‘中国春’中TaPHT1.1/9的表达量明显低于‘小偃54’,但其TaPHT1.10的表达与‘小偃54’无显著差异,表明不同磷效率基因型小麦幼苗缺磷诱导表达的磷吸收转运子可能存在差异。除此以外,缺磷胁迫显著增加了‘中国春’根系DCB-Fe含量,但对‘小偃54’无明显影响。  【结论】  磷高效基因型小麦幼苗(‘小偃54’)比磷低效型(‘中国春’)具有更大的根冠比和更强的磷吸收能力。‘小偃54’根系中的磷转运子基因TaPHT1.1/9的表达也明显高于‘中国春’。然而,缺磷明显促进了磷低效基因型小麦根表铁的富集。今后将进一步研究小麦根表铁的富集对小麦幼苗磷高效吸收和利用的影响。     

粪产碱菌与水稻根的联合过程

应用~(15)N同位素标记菌体和Tn5转座子诱变的突变株研究固氮粪产碱菌对宿主水稻的联合进程,结果表明,粘附作用是结合过程的第一步,接种3h后粘附在根表的菌体数量达最大值,约占接种量的3.7％。粘附的菌体易脱离根表,表明粘附作用是细菌与宿主植物间的弱的相互作用。在根表定位是结合过程的第二步。接种15h后,定位菌体数量达最大值,约占接种量的21％。经振荡处理不能使定位菌体脱离根表。定殖是结合过程的第三步,接种20h后定殖菌体紧密结合于根表,剧烈振荡亦不易使其脱离根表。定殖后菌体开始出现果胶酶活性。采用趋化(Che)和胞外多糖(Exo)突变株研究表明,趋化性和胞外多糖的合成是影响细菌在根表结合的重要因素。粪产碱菌在水稻根表没有专一的粘附部位,但粪产碱菌的定位和定殖主要发生在主根根表,尤其是主、侧根交接处。     

螯合–缓冲营养液培养条件下添加外源锌对小麦幼苗生长和TaZIPs基因表达的影响

[目的]研究外源供锌对小麦幼苗根系发育、光合作用、金属离子平衡以及锌铁转运蛋白ZIP基因的表达,以期深入了解小麦的锌营养作用机理.[方法]采用水培试验方法,供试材料为冬小麦'百农207',试验共设置了5个锌(Zn)浓度处理:0?(Zn0)、0.05?(Zn0.05)、0.25?(Zn0.25)、1.0?(Zn1.0)和...     

沙培条件下磷、 钾、 钙亏缺对枳（Poncirus trifoliata）幼苗根系形态及营养吸收的影响

【目的】根系是吸收水分和养分的主要器官,对于多年生木本果树的生长发育尤为重要。由于果树根系庞大、 分布错综复杂,对根系构型和空间分布等的研究相对较少。本文利用计算机扫描系统及其图像分析软件观测根系二维形态参数,并用原子吸收法测定植株养分含量,以探索养分亏缺对枳根系形态的影响,以及根系形态变化与植株养分吸收的关系。【方法】本试验在沙培条件下,以柑橘砧木枳(Poncirus trifoliata)实生苗为试材,研究了缺磷、 钾和钙对其根系形态以及植株体内营养元素含量的影响。利用爱普生数码扫描仪（Expression 10000XL 1.0, Epson Inc. Japan）扫描根系,并用WinRhizo Pro (S) v. 2004b软件(Regent Instruments Inc., Canada)分析获取根系总长、 总体积和总表面积等二维形态参数。利用原子吸收光谱仪(SPECTR AA220)测定样品K、 Ca、 Mg、 Fe、 Cu、 Zn等元素含量。【结果】从扫描数据可知,3 种缺素处理对枳幼苗根系形态结构有较大的影响,即在缺素时根系总长、 表面积和体积均显著降低,缺P处理使枳实生苗粗根的根系长度、 表面积、 体积显著降低,但是增加了中等粗根的表面积和体积; 缺K和缺Ca处理的中等粗根根系长度、 表面积和体积均显著低于对照; 3种缺素处理均显著降低了细根和粗根的根系长度、 表面积和体积。不同缺素处理对植株根系和地上部生长的影响也存在差异,缺P对地上部的抑制作用显著强于根系,缺K处理对根系生长的抑制作用较强,缺Ca对根系和地上部生长的抑制作用均较小。缺Ca处理植株体内Zn和Fe浓度均显著增加但Ca浓度降低,缺P时植株体内Ca和地上部Zn浓度增加,而缺K时植株体内Ca、 Zn浓度增加但Fe和K浓度均显著降低。【结论】不同缺素条件下枳实生苗根系形态各异,导致根系对不同养分的吸收能力不同,从而使植株体内K、 Ca、 Zn、 Fe等养分含量发生改变,最终影响整个植株根系和地上部的生长,表现出各缺素环境所特有的树体特征。     

富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征研究

【目的】 研究富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征,有助于了解烟草高效吸收钾的机理,为富钾烤烟基因型的筛选提供参考依据。 【方法】 选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验, 分析了不同烤烟品种生长过程中非根际和根际土壤速效钾含量的变化,成熟期根系生理特性差异,成熟期不同部位钾积累量、钾离子通道和转运体基因表达差异。 【结果】 富钾品种ND202成熟期叶片中的钾积累量极显著地高于K326和NC89,茎和根中的钾积累量品种间差异不显著,ND202全株钾积累量最高,达到10.18 g/株,分别比NC89和K326高109.90%和90.28%,差异达极显著水平。成熟期ND202的平均根鲜重和根体积显著高于K326,根系活力显著高于NC89。ND202根际土壤速效钾含量分别在团棵期极显著低于NC89,在旺长期极显著低于K326,在成熟期极显著低于2个品种,非根际土壤速效钾在成熟期极显著高于NC89和K326。成熟期内流型钾离子通道基因NKT1和NtKC1在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202上部叶中的NKT1表达量显著高于K326和NC89,根、上部叶和中部叶中NtKC1的相对表达量极显著高于NC89和K326,ND202的钾离子通道基因NtTPK1在根、中部叶中极显著高于NC89和K326,有利于钾离子的吸收;ND202下部叶中外流型钾离子通道基因NTORK1的相对表达量极显著低于NC89和K326,钾素外排较少有利于钾含量的提高;钾转运体基因NtHAK1和NtKT12在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202在根、上部叶和中部叶中NtHAK1的相对表达量,在根和上部叶中NtKT12的相对表达量均极显著地高于K326和NC89,有利于钾素运转和积累。 【结论】 富钾品种ND202具有成熟期根系较发达,根系吸收能力较强,钾离子通道和转运体基因相对表达量较高,叶片中钾积累量较大的特征。      

磷转运蛋白基因TaPht1;4 的染色体定位及其与在低磷下与小麦吸磷能力的关系

【目的】植株对介质中磷素的吸收及磷素在体内器官组织间的转运,是通过位于细胞质膜上的磷转运蛋白（PT）介导完成的。高亲和PT在介导植物对低磷逆境下的磷素吸收中发挥重要作用。本研究以小麦中国春遗传背景的整套B染色体双端体为材料,对小麦高亲和PT基因TaPht1; 4的染色体定位特征及其与低磷下小麦品种磷效率的联系进行系统研究,旨在为今后小麦品种磷效率分子鉴定和磷高效遗传改良提供依据。【方法】采用水培法培养中国春（CS）及其遗传背景B染色体组双端体幼苗。三叶期时收获各供试材料根系,提取各材料基因组DNA,通过PCR特异扩增TaPht1; 4,鉴定TaPht1; 4在染色体上定位。通过对各供试材料三叶期幼苗进行24 h低磷胁迫获取丰缺磷处理根叶样本,采用半定量RT-PCR及实时定量PCR分析TaPht1; 4在丰缺磷下的表达。采用上述幼苗培养、 丰缺磷处理和基因表达分析技术,研究不同磷吸收效率小麦品种磷效率参数和TaPht1; 4表达特征。【结果】 1）与CS及其他双端体材料能特异扩增目标基因不同,在3BS中未扩增到目标基因TaPht1; 4; 采用半定量RT-PCR和qPCR对丰、 缺磷下CS和各双端体根、 叶中TaPht1; 4的表达研究表明,丰磷下各供试材料根、 叶中均检测不到TaPht1; 4 表达,缺磷下各供试材料叶片中也均未检测到TaPht1; 4表达,但在根中除3BS未检测到TaPht1; 4 表达外,CS和其他双端体均具有较高的TaPht1; 4表达水平。表明TaPht1; 4定位在3B染色体长臂,呈低磷诱导和根系特异表达特征。2）丰磷下,3BS单株干重与CS没有差异; 缺磷下,与CS相比,3BS单株干重显著降低。表明缺少TaPht1; 4及所在3B染色体长臂后,植株干物质生产能力受到较大影响,这可能与因缺乏该染色体臂丧失TaPht1; 4造成低磷下植株的磷素吸收能力降低密切相关。3）对丰、 缺磷下不同磷吸收效率6个小麦品种TaPht1; 4 的表达水平以及单株干重、 全磷含量、 磷累积量和磷效率研究表明,缺磷下各小麦品种表现为随品种磷吸收效率提高,TaPht1; 4表达水平也随之增高。表明TaPht1; 4 表达水平与低磷下小麦品种磷素吸收能力和干物质积累具有紧密联系。【结论】小麦高亲和PT基因TaPht1; 4 定位在3B长臂。低磷条件下,3BS的单株干重和磷累积量较CS显著降低。丰、 缺磷下,不同磷吸收效率小麦品种TaPht1; 4 表达水平与植株干重和单株磷累积量密切相关。TaPht1; 4 能显著增强小麦在低磷下磷素吸收能力,可作为小麦品种耐低磷能力的参考分子评价指标。     

小麦根蘖发育和产量对耕作和追氮方式以及施氮量的响应

  【目的】  黄淮平原小麦生产中大量施用氮肥，探讨不同耕作和施肥方式对小麦根蘖发育的影响，以期实现减氮不减产并提高氮肥利用率的目标。  【方法】  2016—2018年连续两个种植年度，以半冬性中熟小麦品种矮抗58为材料，采用裂裂区设计试验方法，主区为施氮量 (240 、180 kg/hm2)，副区为耕作方式 (旋耕、深耕)，副副区为追肥方式 (撒施、隔行开沟追肥、隔二行开沟追肥)，研究了小麦根系生长和生理活性、主茎和分蘖发育动态与成穗、籽粒产量和氮肥利用率。  【结果】  小麦不同生育时期单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数、叶面积指数 (LAI) 均随施氮量降低而降低。与旋耕相比，深耕条件下小麦生育中、后期单株次生根数和单位面积茎蘖数增多、根系活力提高、LAI增大。生育后期，隔行开沟追肥的单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数和LAI最高，撒施次之，隔二行开沟追肥最低。减量施氮较常规施氮籽粒产量降低了2.41%，氮肥偏生产力、氮肥吸收效率和氮肥内在利用率分别增加了29.67%、25.69%和2.29%。与旋耕相比，深耕条件下籽粒产量增加了5.60%，氮肥偏生产力和氮肥吸收效率分别提高了4.48%和8.47%。不同追肥方式中，隔行开沟追肥的籽粒产量最高，氮肥偏生产力和氮肥吸收效率显著提高，较撒施分别提高了3.62%、3.98%和7.38%，较隔二行开沟追肥分别提高了5.93%、6.34%和12.93%。  【结论】  深耕可提高生育中、后期小麦单株次生根数、根系活力和单位面积茎蘖数。常规施氮 (纯氮240 kg/hm2) 结合深耕 (深度25～30 cm)、隔行开沟追肥，可获得最高小麦产量；减施25%氮肥 (180 kg/hm2) 会导致籽粒产量降低，但结合深耕并采用隔行开沟施肥方式，可显著提高氮肥利用率，部分降低减氮所造成的产量损失，是获得高产高效的最佳组合。     

小麦耐低钾性状的全基因组关联分析

  【目的】  筛选与小麦耐低钾性状相关的标记，为揭示小麦耐低钾性状的遗传机理奠定基础。  【方法】  本研究以198份中国黄淮南片麦区的小麦品种 (系) 作为供试群体。小麦种子发芽后，幼苗在正常钾营养液中生长4天，然后在低钾 (0.01 mmol/L) 和正常钾 (2 mmol/L) 营养液中生长25天。调查生物量，分析地上部和根部钾含量，计算小麦7个性状的相对值，利用小麦35K SNP芯片结合Q + K混合线性模型 (mixed linear model，MLM) 对7个耐低钾性状进行全基因组关联 (genome-wide association study，GWAS) 分析，筛选位于显著关联位点上的候选基因并进行功能注释，对显著关联位点进行等位变异分析，发掘优异等位变异。  【结果】  低钾胁迫条件下，地上部、根部、全株钾累积量和钾累积量根冠比显著降低，地上部、根部、全株钾利用指数显著升高。群体结构分析和PCA分析均将供试群体分为2个亚群。通过GWAS分析，共检测到75个显著关联单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism，SNP) 标记 (P < 0.001)，分布在除1A、3B、3D、4D和6A染色体外的16条染色体上。通过候选基因搜寻及注释，共筛选出13个可能与小麦耐低钾胁迫相关的候选基因。等位变异分析共挖掘了 14 个优异等位变异，其中 6 个优异等位变异在供试群体中出现的频率较大。  【结论】  7个耐低钾性状均具有明显的数量性状特征，变异系数范围为20.66%～30.44%。40%的SNP标记分布在2B、5B和6B染色体上，21个SNP位点与多个耐低钾性状显著关联，单个SNP标记解释的表型贡献率的变异范围为5.78%～11.22%。TraesCS4A02G335400、TraesCS2B02G306000、TraesCS5B02G260000可能参与物质转运过程，TraesCS1D02G350600和TraesCSU02G105300可能参与逆境胁迫响应等生理过程，TraesCS2A02G000200可能参与逆境胁迫下的信号转导过程。     

供磷水平对苗期小麦地上和地下部性状关联性的影响

  【目的】  磷素是植物生长发育过程中必需的大量元素之一,土壤磷水平的高低对植物地上部和地下部性状有着显著的影响。探究高、低磷水平对小麦地上和地下部性状变化以及地上和地下部性状相关性变化的影响,为研究不同磷环境对小麦生长的影响,选育适应不同磷环境的优良小麦品种提供参考。  【方法】  小麦品种和磷水平双因素盆栽试验在河北农业大学温室内进行,供试土壤有效磷含量为5.50 mg/kg。试验设置0和200 mg/kg两个施磷水平;选用10个小麦品种。小麦分别在两个磷水平下生长35天后收获,测定小麦幼苗地上部性状（干重、相对生长速率、地上部磷吸收量、地上部磷含量和叶绿素含量）和根部性状（根干重、根长、根冠比、比根长、根直径、细根比例、根组织密度、根际土壤pH和酸性磷酸酶活性）。  【结果】  与高磷处理相比,低磷处理小麦地上部干重、地上部磷吸收量以及地上部磷含量分别显著降低了57.9%～72.2%、85.7%～89.8%、61.3%～71.7%,小麦根长、细根比例、根组织密度、根冠比以及比根长分别增加了50.9%～249.5%、32.5%～442.5%、–34.5%～400.0%、27.4%～198.9%、74.4%～395.3%,酸性磷酸酶活性提升了–8.1%～120.9%。在低磷条件下,小麦有32组地上和地下部性状间显著相关,在高磷条件下只有20组性状显著相关;低磷处理小麦地上和地下部协同相关性较高磷处理提升了60%。  【结论】  低磷条件下,小麦地上和地下部性状关联性较高,高磷供给弱化了小麦地上和地下部性状的关联性。