低氮胁迫下玉米幼苗氮素和蔗糖分配特性

  【目的】  明确玉米自交系幼苗氮素吸收、转运与利用特性，探究低氮胁迫下其不同表型和生理性状的变化规律。  【方法】  以玉米自交系XY4和PH4CV为供试材料，进行了水培试验。设置正常氮 (N 2 mmol/L，NN) 和低氮 (N 0.04 mmol/L，LN) 两个氮水平，从培养3 h起，每3天测定一次幼苗生物量、光合特性、根系性状及氮素和蔗糖含量，直至第12天。  【结果】  玉米幼苗根系对低氮胁迫的反应早于地上部，与NN处理相比，LN处理PH4CV和XY4的根干重分别在培养第3和第6天时增加了65.15%和84.63%，而从培养第9天开始，LN处理下两自交系幼苗地上部干重显著低于NN处理，由此导致根冠比增加；与NN处理相比，LN处理下除了胞间CO₂浓度 (Ci) 和水分利用效率 (WUE) 外，两自交系幼苗叶片的SPAD值、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr) 和气孔导度 (Gs) 等光合特性均显著降低，且XY4下降幅度均大于PH4CV；LN处理下两自交系幼苗根干重的变异来源并不一致，XY4根干重的增加与总根长、根表面积、根体积、侧根数和初生根长增加有关，而PH4CV主要与侧根数目增加有关；与NN处理相比，LN处理两自交系幼苗地上部的氮素积累量和蔗糖含量显著降低，且XY4老叶的氮素含量下降速率明显快于PH4CV，而根系的氮素积累量、单株氮素生理利用效率和根中蔗糖含量均显著增加，且XY4增加的幅度均大于PH4CV。  【结论】  低氮胁迫促使玉米幼苗分配给地上部的氮素和蔗糖相对较少，因此限制地上部生物量积累及叶片光合能力的发挥，而分配给根系的氮素和蔗糖相对较多，从而促进根系形态建成，以利于吸收更多的氮素。     

轻度干湿交替灌溉协调水稻根冠生长、提高产量及氮肥利用效率

  【目的】  干湿交替灌溉是水分高效利用的有效措施，但是适宜的干湿程度受多种因素的影响。因此，研究不同干湿交替灌溉下水稻根系及地上生长发育的差异，以探讨干湿交替灌溉对水稻产量及氮肥利用效率的影响及其机理。  【方法】  以‘徐稻3号’为材料进行盆栽试验，设置传统灌溉 (保持2～3 cm浅水层，CI)、轻度干湿交替灌溉 (?20 kPa，AWMD) 和重度干湿交替灌溉 (?40 kPa，AWSD) 3种灌溉方式，研究干湿交替灌溉对水稻 (Oryza sativa L.) 根长、根重、根冠比、根系伤流量、根系细胞分裂素含量、地上部重量、叶片光合速率、非结构性碳水化合物 (NSC) 运转及籽粒中ATP酶活性的影响。  【结果】  轻度干湿交替灌溉显著增加了根长、根重、根冠比、根系伤流量、根中细胞分裂素含量，如抽穗期比传统灌溉分别提高13.3%、6.7%、10.8%、8.1%、7.4%；茎鞘中NSC向籽粒运转率提高23.3%，同时提高籽粒中ATP酶活性16.3%～18.4%、提升主要生育期叶片硝酸还原酶活性10.9%～44.0%，增加成熟期植株的吸氮量。最终水稻产量及氮肥利用效率显著增加，重度干湿交替灌溉则显著减少根长、根重，抑制根系活性及合成细胞分裂素的能力，如抽穗期分别比传统灌溉降低30.1%、20.8%、40.5%、34.4%，降低地上部的生长，显著降低主要生育期叶片的光合速率，抽穗期降低26.4%，虽促进NSC的运转，但是较低的花后干物质积累与籽粒库活性，导致水稻产量降低32.8% (2018年)与31.6% (2019年)；同时重度干湿交替灌溉下，植株吸氮量显著减少，叶片硝酸还原酶的活性降低19.2%，氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力分别降低18.0%、34.7%及31.8%。  【结论】  轻度干湿交替灌溉能够改善根系形态，提高根系代谢功能，协调地上部生长，提高水稻产量及氮肥利用效率。重度干湿交替灌溉不利于水稻根系生长，抑制代谢，不宜采用。     

基因型影响磷镁互作下大豆生长及根瘤和菌根性状

  【目的】  明确施加镁肥在不同磷处理的土壤上对不同基因型大豆生长及根瘤和菌根性状的影响。  【方法】  田间试验采用三因素试验设计,设置施P₂O₅ 40 kg/hm2 (P40)和100 kg/hm2 (P100)两个水平,施MgO 0 kg/hm2 (Mg0)和75 kg/hm2 (Mg75)两个水平,磷高效基因型粤春03-3 (YC03-3)和磷低效基因型本地2号(BD2)两个大豆基因型。测定了大豆植株干重、单株结荚数、根系性状、根瘤性状、菌根侵染率以及植株氮、磷、镁含量。  【结果】  P100处理显著增加了两个大豆基因型的植株干重、单株结荚数、总根长、根表面积和体积以及植株氮、磷、镁积累量。施用镁肥,YC03-3在P40和P100处理下植株干重、单株结荚数、植株氮和镁积累量均显著增加,在P100条件下植株磷积累量以及根表面积、根体积、根平均直径显著增加;BD2在P40和P100处理下植株镁积累量显著增加,P40条件下植株氮积累量显著增加。磷和镁处理显著影响大豆与有益微生物的共生。P40条件下,两个大豆基因型的根瘤数和根瘤干重在Mg0和Mg75处理间无显著差异;P100条件下Mg75处理BD2和YC03-3的根瘤数分别较Mg0处理增加了135%和178%,根瘤干重分别增加了308%和197%。Mg0条件下P40处理YC03-3的菌根侵染率较P100增加了31.6%;Mg75条件下P40处理的BD2菌根侵染率较P100增加了15.0%。P40条件下,Mg75提高了BD2菌根侵染率16.3%;P100条件下,Mg75提高了YC03-3菌根侵染率32.1%。主成分分析发现,P100条件下,Mg0与Mg75处理之间差异显著,而P40条件下镁处理之间差异不明显。  【结论】  增施磷肥显著促进了两个大豆基因型的生长,改善了植株氮、磷、镁养分状况。增施镁肥可增加磷高效大豆基因型YC03-3的地上部和根部干重、单株结荚数、植株氮积累量,对磷低效型基因BD2没有显著作用。YC03-3的根瘤密度对施磷和施镁响应较BD2显著。BD2的菌根侵染率在低磷条件下对施镁的反应敏感,而YC03-3的菌根侵染率在P100条件下对施镁反应敏感。由此可见,磷和镁养分之间的互作效应受到大豆基因型的影响。     

氮锌配施促进小麦根系形态建成及其生理活性提高

  【目的】  氮、锌营养均影响作物的生长、产量和品质。从小麦根系生长发育及生理活性角度，研究氮锌配施提高小麦产量的机理。  【方法】  试验于2016—2018年在河南科技大学农场进行，供试材料为‘洛麦28’。采用2因素3水平完全随机设计，氮 (N) 水平设置为120 kg/hm2 (N120)、180 kg/hm2 (N180) 和240 kg/hm2 (N240)，锌 (ZnSO₄·7H₂O) 水平设置为0 kg/hm2(Zn0)、20 kg/hm2 (Zn20) 和40 kg/hm2 (Zn40)。在拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期采样，挖长和宽均为20 cm、深为40 cm的土块，将根样冲洗干净，测定小麦根干重、根长、根表面积、根系氮代谢相关酶活性、根系锌代谢相关酶活性、根系氮和锌含量。在成熟期测定产量及其构成因素。  【结果】  同一施氮水平下，根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在Zn20处理下最高，而其根系核糖核酸酶活性最低；同一施锌水平下，根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量均在N180处理下最高，而其根系核糖核酸酶活性最低。氮锌互作显著影响小麦产量、根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮和锌含量。与其他处理相比，N180Zn20处理下小麦单位面积穗数、穗粒数以及千粒重均最高，产量增幅为3.5%～53.4% (2016—2017)、5.3%～54.5% (2017—2018)。相关分析表明，在主要生育期，小麦的根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系氮含量和锌含量与产量存在显著或极显著的正相关关系，根系核糖核酸酶活性与产量之间存在显著负相关关系。  【结论】  施氮和锌均显著影响小麦根干重、根长、根表面积、根系硝酸还原酶活性、根系谷氨酰胺合成酶活性、根系吲哚乙酸氧化酶活性、根系核糖核酸酶活性、根系氮和锌含量。适宜的氮锌配施具有良好的氮锌协同效应，有利于根系良好形态的建成，调节根系生理活性以及氮、锌养分的吸收利用，从而促进小麦的高产稳产。综合分析可知，N180Zn20处理为本试验条件下的最佳配施组合。      

关中平原冬小麦临界磷浓度稀释曲线的构建与磷营养诊断

  【目的】  基于关中平原冬小麦施磷量与小麦磷营养的关系,建立临界磷浓度稀释曲线,为当地冬小麦科学施磷提供理论依据。  【方法】  长期定位施磷田间试验始于2009年,供试小麦品种为‘西农979’。设置4个施磷水平(P₂O₅) 0、60、120、180 kg/hm2,分别记为P0、P60、P120和P180处理。于2018—2021年冬小麦拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期和成熟期取样,分析冬小麦地上部生物量、植株磷浓度,记录小麦产量。利用2018—2020年冬小麦地上部生物量和植株磷含量建立临界磷浓度稀释模型,计算磷营养指数 (PNI)。依据2020—2021年冬小麦数据验证磷营养指数诊断的可靠性。  【结果】  1) 施用磷肥可显著增加冬小麦穗数和穗粒数,显著降低千粒重,2018—2021年3季冬小麦依次提高穗数50.7%～53.0%、23.1%～29.7%和17.5%～19.0%,穗粒数依次提高28.6%～34.2%、22.7%～24.1%和18.7%～19.6%,千粒重依次降低1.1%～2.9%、3.5%～7.0%和1.3%～4.9%,P60、P120和P180处理间穗数、穗粒数(2018—2019年除外)差异不显著。随着施磷量增加,冬小麦籽粒产量先持续增高而后降低,施磷处理下2018—2021年3季冬小麦依次增产104.3%～108.2%、39.8%～47.4%和27.6%～32.5%,在P120处理下产量达到最大值,2018—2021年3季依次为7100、6369和6714 kg/hm2。2) 冬小麦地上部生物量随生育进程的推进逐渐增加,地上部磷浓度随生育进程推进逐渐降低。同一取样时期,施磷量增加,地上部生物量和磷浓度也随之增加。据此,本研究2019—2020年建立的临界磷浓度稀释曲线模型为P_c=6.00DM–0.43,模型RMSE值为0.09,n-RMSE值为3.45%,表明模型模拟值的可靠性和稳定性达到要求。3) 随着施磷量增加,磷营养指数 (PNI) 增大,磷营养指数 (PNI) 在P120处理下最接近1。各施磷量处理下,冬小麦磷营养指数 (PNI) 随生育期的变化较小。  【结论】  依据不同施磷量下冬小麦地上部生物量和磷浓度,建立的临界磷浓度稀释曲线模型与磷营养指数 (PNI) 模型能够准确诊断关中平原冬小麦不同生育阶段的磷素盈亏状况,可用来指导关中平原冬小麦植株各生育期磷素含量评估和磷肥施用。     

高磷处理下矿山生态型水蓼根系耐受特征

  【目的】  磷富集植物对高磷具有良好的耐性是其应用于植物修复的前提。本研究探讨磷富集植物矿山生态型水蓼根系对高磷的耐受能力,为后期利用其修复环境中的过量磷提供一定的理论依据。  【方法】  采用矿山生态型和非矿山生态型水蓼(ME和NME)进行了水培试验,营养液中设置无机磷2、4、8、16 mmol/L 4个高浓度处理,以正常磷0.5 mmol/L浓度为对照,分析对比了两种生态型水蓼根系对高磷的耐受特征。  【结果】  随着磷浓度的增加,ME地上部和根系生物量和磷积累量均先显著增加后降低,在磷浓度4 mmol/L时出现峰值,而NME则大体呈降低趋势。高磷处理ME地上部和根系生物量分别为NME的1.35～2.56和1.18～1.86倍,除磷浓度16 mmol/L处理外,ME地上部和根系磷积累量分别为NME的1.35～2.58和1.36～1.96倍,磷积累能力更强。ME根系质膜开始受到明显损伤的营养液磷浓度是8 mmol/L,而NME是磷浓度4 mmol/L。随着磷浓度的增加,ME根系中H₂O₂、MDA和NME根系中的MDA含量均表现为先稳定后显著增加,而NME根系中的H₂O₂含量则持续增加;两种生态型水蓼根系SOD、POD和CAT活性均先显著增高后降低,分别在磷浓度4和2 mmol/L时显著高于对照。与NME相比,ME根系抗氧化酶活性更高,对H₂O₂和MDA的清除能力更强。两种生态型水蓼根系亚细胞组分磷含量均表现为可溶部分(含液泡)＞细胞壁＞细胞器。随着磷浓度的增加,两种生态型水蓼各亚细胞组分磷含量均显著增加,且在磷浓度2和4 mmol/L处理下,根系可溶部分(含液泡)磷分配比例明显高于对照,液泡是其磷素储存的重要场所。  【结论】  矿山生态型水蓼对高磷的耐受能力和磷积累能力均强于非矿山生态型水蓼。高磷处理下矿山生态型水蓼存在根系自由基和保护酶动态平衡、细胞壁固持和可溶部分的液泡区隔化现象,这是其根系的重要耐受特征。     

秸秆添加对土壤微生物–根系形态介导的番茄磷吸收的影响

  【目的】  研究了添加秸秆后土壤微生物(包括解磷微生物)丰度、磷有效性的动态变化,以及作物根系的生长发育特征对作物磷吸收的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum)为供试作物进行田间试验,设置添加秸秆和不添加秸秆对照两个处理,在番茄移栽后第15、30及45 天,测定了番茄地上部生物量、磷含量和根系形态,同时测定了土壤微生物数量(细菌、真菌、解磷微生物)、微生物生物量磷和速效磷含量,分析了微生物?根系–作物磷吸收的关系。  【结果】  添加秸秆提高了成熟期番茄的地上部生物量,显著提高了叶片和地上部的磷吸收量,地上部(叶+茎+果实)总磷吸收量较不加秸秆番茄增加21.8%。与无秸秆对照处理相比,添加秸秆处理提高了土壤细菌以及具phoD,phoC和pqqC功能基因的解磷微生物丰度,增加了微生物量磷。添加秸秆处理降低了移栽后15 天番茄根系生物量和组织密度,增加了根系比根长,降低了移栽后15到30 天的番茄根系生长。番茄移栽后第30 天到45 天,土壤细菌、真菌丰度下降,微生物量磷降低,丰富的解磷微生物以及微生物量磷降低介导的磷活化,驱动番茄根系生长加快,比根长增加,根系直径降低。根系生长与土壤有效磷(Olsen-P)相关性显著。  【结论】  添加秸秆初期微生物增生导致番茄根系生长缓慢,后期微生物量磷的降低和解磷微生物对磷的活化促进细根的快速伸长。秸秆还田激发微生物量磷活化协同根系高效磷吸收特征,促进成熟期番茄地上部磷吸收的增加。     

碳对微生物–根系介导的蔬菜作物磷吸收的影响

  【目的】  碳是微生物代谢活动的能量来源,解析碳驱动的微生物磷周转对根系/根际属性以及作物磷吸收的影响,对探索提高磷利用效率的根际调控措施具有重要的指导意义。  【方法】  以绿叶蔬菜上海青(Brassica chinensis L., Xiaqing 3)为供试作物进行盆栽试验,供试碳源为葡萄糖。设置添加葡萄糖(+G)和不添加葡萄糖(?G,对照)两个处理,在添加葡萄糖后第7天和第21天,测定土壤微生物量磷与Olsen-P含量、根际酸性磷酸酶活性以及柠檬酸和苹果酸含量、根系形态(生物量、根冠比、根长、根系直径、比根长和根系组织密度)与根际生理(酸性磷酸酶、柠檬酸和苹果酸)指标和作物磷吸收量。  【结果】  添加葡萄糖后第7天,土壤微生物量磷增加,Olsen-P含量降低;上海青根系生物量和根冠比显著高于对照,另外,与不加葡萄糖处理相比,添加葡萄糖导致上海青总根长降低33%,根系平均直径增加27%,比根长降低46%,根际柠檬酸含量增加106%。从第7天到第21天,添加葡萄糖处理土壤微生物量磷降低,Olsen-P含量增加,上海青根系生长速率显著提高。葡萄糖添加后第21天,添加葡萄糖处理土壤Olsen-P含量高于对照土壤;与不加葡萄糖的处理相比,根际酸性磷酸酶和柠檬酸的分泌降低,上海青根系总根长增加,其相对增加量为31%。添加葡萄糖对第7天和第21天上海青地上部磷吸收没有显著影响。  【结论】  添加葡萄糖提高了前期(添加葡萄糖后第7天)根际微生物量磷,降低了Olsen-P含量,促进根际柠檬酸的分泌满足作物生长对磷的需求。后期(添加葡萄糖后第21天),微生物量磷的降低促进土壤有效磷含量的增加,刺激根系快速伸长。微生物介导磷周转诱导作物调节根系形态和根际分泌物响应土壤磷环境的变化,维持地上部磷营养。     

不同耐密性玉米品种地上部与根系性状的协同效应

【目的】阐明不同玉米品种在增密种植条件下地上部性状和根系构型的协同响应,为耐密性玉米的遗传改良提供理论支撑。【方法】以我国18个主栽玉米品种为试材,设置2个种植密度(6万株/hm²和7.5万株/hm²),分别在吐丝期和成熟期测定14个地上部农艺性状和8个根系构型性状,利用方差分析与回归分析等统计方法解析耐密高产品种的地上地下协同关系。【结果】随着种植密度的增加,玉米单株地上部和根系生物量及籽粒产量等指标下降,群体地上部生物量和籽粒产量显著提高。根据两个种植密度下的群体产量,受试品种中6个被划分为高低密度下均高产的双高型(DH);3个品种为仅高密度下高产的高密高产型(HH);7个品种为高低密度下均低产的双低型(DL);2个品种为仅低密度下高产的低密高产型(HL),供试品种主要为双高型(DH)和双低型(DL)。在高密度下,DH品种比DL品种具有更多的吐丝前干物质累积量和更高的收获指数,DH品种在减少根系干重、节根数和根系宽度的同时,保持了较高的根系表面积与总根长。综合两个种植密度下地上部与根系性状对产量的贡献,发现吐丝期茎秆干物质、成熟期籽粒干物...     

不同磷水平外源独脚金内酯和独脚金内酯抑制剂对油菜根系形态和产量的影响

为明确外源独脚金内酯及其抑制剂对不同磷水平油菜根系形态和地上部生长的影响,本研究采用营养液培养和根箱土培试验,研究正常磷(250μmol/L)和低磷(5μmol/L)水平下外源独脚金内酯(GR24)和独脚金内酯合成抑制剂(TIS108)对甘蓝型油菜中双11号根系发育、地上部生长、磷和生长素含量、分枝数和产量等的影响。结果表明,在0～5μmol/L范围内,随着营养液GR24浓度的增大,油菜根系和地上部生长受到的抑制越来越严重。在0～1μmol/L范围内,随着营养液TIS108浓度的增大,油菜根和地上部生物量逐渐增加,在0.1μmol/L时达到最大;在1～5μmol/L范围内,随着营养液TIS108浓度的增大,油菜根和地上部生长受到的抑制程度加剧,在5μmol/L时抑制作用达到最大。低磷和正常磷处理外源添加GR24(5μmol/L)油菜根系生长均受到抑制,添加TIS108(0.1μmol/L)油菜根系生长均受到促进。GR24对油菜根系生长的抑制主要表现为主根长和总根长变短,根系总表面积和总体积变小,根尖数减少,根干重降低,根系磷含量降低,根系生长素含量降低,但地上部生长素含量增加。TIS108对油菜根系生长的促进作用主要表现为主根长和总根长增加,根系总表面积和总体积增大,根尖数显著增加,根干重增加,根系磷含量增加,根系生长素含量增加,地上部生长素含量降低。土培盆栽试验结果表明低磷处理喷施GR24油菜株高增加,分枝数减少,地上部干重减小,产量降低;低磷处理喷施TIS108株高降低,分枝数增加,地上部干重增大,产量增加。综上可知,利用外源独脚金内酯合成抑制剂能够调控油菜根系形态,地上部分枝数和产量,在作物减磷增效中具有较好的应用前景。     

烤烟植株磷对矿质养分转运基因表达的影响及调控途径

[目的]作物体内磷与其他矿质养分之间存在复杂的交互作用.分析不同供磷水平对作物体内养分转运相关基因(启动子中含P1BS顺式调控元件)的表达水平,从基因水平深入理解磷与其它养分间交互作用的机理.[方法]设置砂培试验,供试烟草品种为K326?(Nicotiana tabacum?L.?cv.?K326),营养液中设低磷(0...     

黄腐酸添加量对低氮胁迫下小麦生长和根系形态的影响

【目的】黄腐酸(FA)是腐植酸中分子量较小、活性最大的组分,作为一种生物刺激素,FA可以促进植物生长,提高植株的抗逆性。研究黄腐酸不同添加量对低氮胁迫下小麦生长及根系形态的影响,为小麦减氮增效提供实践和理论参考。【方法】以小麦品种‘鑫华麦818’为材料进行了水培试验。将营养液氮浓度调节为硝态氮0.1 mmol/L模拟低氮胁迫(LN),并分别设置FA添加量0、30、60、90、120 mg/L,即LN-FA0、LN-FA30、LN-FA60、LN-FA90、LN-FA120,共5个处理;以正常供氮营养液(硝态氮4 mmol/L)为对照(NN)。分析了小麦根系形态、植株生物量、植株氮浓度、氮累积量、叶片氮代谢关键酶活性等指标。【结果】与LN-FA0相比,LN-FA30、LN-FA60、LN-FA90和LN-FA120处理的地上部生物量分别提高了16.31%、23.18%、26.75%和35.16%,LN-FA120的地上部生物量与正常氮处理已无显著差异;LN-FA30、LN-FA60和LNFA90总根长增加了35.00%～44.67%,根表面积增加了39.93%～95.42%,根体积增加了...     

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。     

钾、镁交互作用对橡胶幼苗生长及养分吸收的影响

  【目的】  我国植胶区砖红壤钾、镁缺乏现象日益突出，研究钾、镁缺乏对橡胶幼苗根系形态和养分吸收的影响，可为橡胶平衡施肥和优质高产栽培提供理论依据。  【方法】  选用‘热研7-33-97’橡胶 (Hevea brasiliensis) 幼苗为研究材料，在人工气候箱内用营养液培养。采用二因素二水平的析因试验设计，设置4个处理:对照 (CK)、缺钾 (–K)、缺镁 (–Mg) 和缺钾镁 (–K-Mg)，培养3个月后，取样测定橡胶幼苗干物质量、根系构型参数、根系活力和养分含量等指标。  【结果】  1) 与CK相比，–K和–K-Mg处理显著降低了单株干物质量和根冠比，干物质量降幅分别为8.4%和27.5%，根冠比降幅分别为20.4%和26.9%，而–Mg处理对干物质量和根冠比均无显著影响；K、Mg交互作用对茎干、根和单株干物质量及根冠比均有显著影响 (P < 0.05)。2) 与CK相比，各缺素处理均显著降低了橡胶幼苗吸收根 (直径 < 2 mm) 的根长、根表面积、根体积、总根尖数及根系活力等根系构型参数，而不同程度增加了平均根粗。方差分析结果表明，K、Mg交互作用对吸收根的根长、根表面积、根体积及总根尖数有极显著影响 (P < 0.01)。3) 各处理下氮和镁、磷和钾以及钙分别在叶片、根系以及茎皮中的平均分配比例高于其他器官。各缺素处理下，地上部的养分占比呈增加趋势。4) 与CK相比，–K处理显著增加了橡胶幼苗单株氮、磷和镁的积累，–K-Mg处理则显著降低了单株氮积累，各缺素处理均显著增加了单株钙的积累；K、Mg交互作用对氮、磷、钙和镁的积累有显著或极显著影响。  【结论】  钾、镁营养显著影响橡胶幼苗对养分的吸收，缺钾、缺镁显著抑制橡胶幼苗特别是根系的生长发育，同时缺钾缺镁加重抑制效果。因此，橡胶生产上不仅要保证培养基质或土壤的矿质营养充足，还要重视钾、镁元素间平衡关系。     

大豆响应低磷胁迫的XTH基因鉴定及XTH38调节根系生长研究

  【目的】  鉴定大豆木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶 (xyloglucan endotransglycosylases/hydrolases, XTHs) 基因家族,分析其表达模式和对低磷养分胁迫的响应,初步明确大豆XTH38调节根系生长的功能。  【方法】  供试大豆品种为粤春03-3 (YC03-3),拟南芥野生型为哥伦比亚 (Columbia-0,Col-0) 生态型。通过生物信息学方法,鉴定了大豆XTH基因家族成员,并对大豆的XTH家族成员进行进化分析。采用水培方法,设定高磷对照(HP,KH₂PO₄ 500 μmol/L)和低磷处理(LP,KH₂PO₄ 25 μmol/L)营养液培养,将大豆幼苗处理14天后,取大豆幼苗的根和叶,使用定量PCR分析幼苗中5个GmXTHs的表达;将在1/2 MS固体培养基上发芽2天的超表达GmXTH38株系和Col-0分别接种到HP、LP、低铁 (LFe,Fe 0 μmol/L)、中铁(MFe,Fe 50 μmol/L)和高铁 (HFe,Fe 500 μmol/L)固体培养基上,7天后测定GmXTH38株系的侧根长度和密度。  【结果】  通过生物信息学分析,确定了大豆XTH基因家族共有61个成员,分为3个不同亚组,其中GmXTH38与AtXTH9、AtXTH23位于同一亚组。定量PCR分析结果表明,GmXTH基因家族成员在大豆器官或组织的表达模式不同,其中GmXTH28、GmXTH38、GmXTH41和GmXTH52受LP诱导表达,特别是GmXTH38在大豆根和叶中的表达均受LP诱导。与大豆一致,LP条件下GmXTH38启动子在拟南芥幼苗根、叶的活动强于HP处理。在高磷和中铁(植物正常生长养分需求量)条件下,拟南芥异源超表达GmXTH38抑制拟南芥主根生长、侧根数目和侧根密度。在LP、LFe和HFe胁迫下,与Col-0相比,超表达GmXTH38拟南芥材料主根变短、侧根数和侧根密度减少;超表达GmXTH38导致Col-0侧根形成对LP的敏感性增加;超表达GmXTH38导致Col-0侧根密度在LFe或HFe胁迫条件下下降程度更明显,超表达GmXTH38增加拟南芥主根生长对LFe或HFe的敏感性。  【结论】  大豆基因组存在61个XTH成员,分别为GmXTH1~GmXTH61。GmXTH38在大豆根叶均受LP诱导。超表达GmXTH38 在正常养分条件下抑制拟南芥主根生长和侧根数目;超表达GmXTH38改变拟南芥根系在磷铁养分胁迫条件下的生长。     

CO2浓度倍增、增温和轻度干旱对冬小麦根系生长和氮素吸收的影响

  【目的】  根系是作物氮素吸收的主要器官,研究CO₂浓度倍增和增温对根系生长和氮素吸收的影响,为应对气候变化提供科学的养分管理策略。  【方法】  以冬小麦(Triticum aestivum L.)为材料,在人工气候室内进行盆栽试验。设置对照(大气CO₂浓度400 μmol/mol+正常环境温度,CK)、CO₂浓度倍增(CO₂浓度800 μmol/mol+正常环境温度,ECO₂)、增温4℃ (CO₂浓度400 μmol/mol+增温4℃,ETem)和CO₂浓度倍增+增温4℃ (CO₂浓度800 μmol/mol+增温4℃,ECO₂+ETem) 4种气候情景,每种气候情景设置充分供水(80%田间持水量)和轻度干旱(60%田间持水量) 两个水分条件。调查了冬小麦根系生长(根生物量、根冠比、总根长、根总表面积和根总体积)和氮素吸收的情况,分析冬小麦氮素吸收与根系生长的关系。  【结果】  1) CO₂浓度倍增对冬小麦各生育期根系生长均无显著影响,而增温4℃和轻度干旱显著抑制了开花和灌浆期的根系生长。2) CO₂浓度倍增、增温、轻度干旱共同作用均显著抑制了冬小麦根系生长,其中增温和轻度干旱对根系生长具有协同抑制作用。3) CO₂浓度倍增显著降低了冬小麦灌浆期根氮含量,而对地上部氮含量无显著影响;增温4℃显著增加了冬小麦各生育期根氮含量和地上部氮含量;轻度干旱增加了根氮含量和地上部氮含量,且仅对地上部氮含量有显著影响;CO₂浓度倍增与增温交互作用仅对根氮含量增加有显著促进作用;增温与轻度干旱交互作用对根氮含量和地上部氮含量增加均有显著促进作用;CO₂浓度倍增与轻度干旱交互作用,以及CO₂浓度倍增、增温和轻度干旱三者交互作用对根氮含量和地上部氮含量增加均无显著影响。4)根氮积累量及地上部氮积累量均与根系形态指标对CO₂浓度倍增、增温、轻度干旱及其交互作用的响应具有相同变化特征,且根氮积累量和地上部氮积累量与各生育期根系形态指标有显著正相关关系。  【结论】  在本试验条件下增温和轻度干旱对冬小麦根系生长具有较强的抑制作用,且二者对根系生长具有协同抑制作用;CO₂浓度倍增对冬小麦各生育期根部和地上部氮素吸收的影响总体不显著,而增温和轻度干旱对根部和地上部氮含量增加均有一定的促进作用,对根部和地上部氮积累量增加均有抑制作用,增温是影响氮素吸收的主导因子。