小麦不同磷效率品种对不同磷源的利用差异及酸性磷酸酶的作用

以小麦磷高效利用品种(03-2917)和低效利用品种(S-10-1)为材料,在水培条件下,测定其生物量、磷含量、根系分泌酸性磷酸酶、根系及叶片酸性磷酸酶活性等,研究不同磷素利用效率小麦品种有机磷吸收利用的差异.结果表明:(1)不同供磷条件下,磷高效品种干物质量、磷积累量较低效品种的大,而磷含量低于低效品种.小麦不同磷素利用效率品种均表现为无机磷处理下根冠比大于有机磷处理,磷高效品种在不同施磷处理下根冠比均较大.(2)不同磷效率小麦品种根系分泌酸性磷酸酶活性在低无机磷处理(0.05mmolP·L-1,Ⅳ)下最大,1/2无机磷+1/2有机磷处理(0.30mmolP·L-1,Ⅱ)大于正常有机磷处理.不同磷处理下,高效品种根系分泌酸性磷酸酶活性均大于低效品种.(3)不同磷效率小麦根系与叶片酸性磷酸酶活性呈现为正常无机磷(Ⅰ)＜1/2无机磷+1/2有机磷(Ⅱ)＜正常有机磷(Ⅲ)＜低无机磷(Ⅳ)的处理,且低效品种大于高效品种.(4)无机磷总量在磷处理及品种间表现与酸性磷酸酶相反的趋势,正常无机磷(Ⅰ)＞1/2无机磷+1/2有机磷(Ⅱ)＞正常有机磷(Ⅲ)＞低无机磷(Ⅳ)的处理,高效品种大于低效品种.     

不同年代棉花品种磷效率比较

提高磷肥利用率是当今农田磷养分资源管理面临的重要难题,作物品种改良是提高磷利用率的有效途径之一。为明确新疆不同年代棉花品种(系)磷效率的差异,采用单因素随机区组设计,通过大田试验,以新疆1950s—2013年不同年代的22个棉花品种(系)为材料,研究了不同年代培育的棉花品种(系)在苗期、蕾期、花铃期和吐絮期的磷吸收、利用效率特征,并采用模糊数学隶属函数和聚类分析方法,对不同棉花品种(系)磷效率的高低进行了综合评价。结果表明:不同棉花品种(系)磷吸收效率、利用效率、磷由茎叶向籽粒的转移效率(再转移效率)存在差异。吐絮期磷吸收效率为164.26～395.75 mg·株~(-1),变异系数为3.3%;磷利用效率为0.25～0.40 g·mg~(-1),变异系数为67.7%;磷再转移效率为16.0%～58.1%,变异系数为11.1%。以每20年为一个时期,划分了3个品种更替阶段,棉花磷利用效率在3个阶段没有发生明显改变,始终维持在0.30～0.32 g·mg~(-1);磷吸收效率由225.5 mg·株~(-1)增加到286.3 mg·株~(-1),提高了27.0%;磷由根系向地上部的转移效率(转移效率)没有发生明显改变,始终维持在93.9%～94.9%;磷再转移效率由26.8%增加到38.3%;磷经济利用效率由20.6 mg·mg~(-1)增加到30.4 mg·mg~(-1)。相关性分析表明:不同棉花品种(系)生物量与磷吸收效率呈显著正相关,而与磷利用效率无显著的相关性;皮棉产量与磷吸收效率、转移效率、再转移效率、经济利用效率呈极显著正相关,而与磷利用效率相关性不明显。对22个棉花品种(系)吐絮期生物量、皮棉产量、磷吸收利用效率及转移效率和经济利用效率等性状指标的综合评价和聚类分析,将22个品种(系)分为磷高效型、中效型、低效型和极低效型4组,‘新陆早50号’‘新陆早57号’‘军棉1号’为磷高效型品种。与磷低效组相比,磷高效组的品种具有较高的生物量和产量。以上结果表明,新疆棉花高产育种过程提高了磷素吸收、再转移和经济利用效率。     

不同棉花品种钾素吸收利用差异的比较

采用砂培方式,对苗期筛选出的钾高效的新陆早6号、新陆中15号、新海16号,钾低效的石K7、新陆早10号等5个棉花品种进行了钾吸收与利用效率差异比较。结果表明,在不施钾和施钾条件下,钾高效与钾低效棉花品种在各时期的含钾量、钾积累量和地上部分干物重存在显著差异性。其中,以不施钾条件下钾高效品种新陆中15号表现最为突出,其整个培育期的含钾量、钾积累量和地上部分干物重分别是钾低效品种石K7的1.17、1.47和1.25倍。不同棉花品种钾利用指数也存在差异,以施钾条件下差异明显;生长80、120和140 d,钾高效品种新路中15号钾利用指数分别是钾低效品种石K7的1.40、1.31和1.34倍。     

低磷胁迫对不同磷效率基因型烟草苗期生长及生理特征的影响

为揭示不同磷效率烟草对低磷胁迫的响应机理,以磷高效且耐低磷基因型K326和云烟105及磷低效且低磷敏感基因型G28和中烟101为试验材料,设置低磷(0.01 mmol·L^-1,LP)和正常磷(1.00 mmol·L^-1,NP)2个处理,研究不同磷效率基因型烟草苗期主要农艺性状及生理指标对低磷处理的反应。结果表明,磷高效基因型的农艺指标(株高、地上部干重、根系干重等)在2种处理中均显著高于磷低效基因型,表明磷高效基因型在LP和NP水平下均能较好生长,对磷素具有较高的吸收或利用效率;在LP下,磷高效基因型的主根长增幅较大,干重、株高等降幅较小,即磷高效品种的生长受低磷影响较小,耐低磷性较强。在生理指标方面,LP条件下磷高效基因型的3种保护酶[过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)]和酸性磷酸酶(ACP)活性及可溶性糖和游离脯氨酸含量的增幅较磷低效基因型大,丙二醛(MDA)含量的增幅较小,可溶性蛋白含量、根系活力的降幅较小,水培营养液的pH值降幅较大;磷高效基因型的农艺性状及生理指标的耐低磷指数均高于磷低效基因型。综上,在低磷胁迫中,磷高效基因型烟草具有较强的活性氧清除能力,可累积较多渗透调节物质以维持细胞渗透势,较好地保护细胞,增强体内ACP活性,提高对磷素的吸收利用效率,维持自身的正常生长与代谢。本研究结果为烟草磷素高效吸收利用提供了一定的理论依据。     

新疆冬小麦品种苗期磷效率差异研究

通过室内盆栽试验，研究了 32个新疆冬小麦品种在苗期低磷和高磷水平下干物质重、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、氮累积量和磷累积量的差异，以筛选出磷高效利用品种。结果表明:低磷和高磷处理，小麦叶绿素含量、类胡萝卜素含量、干物质重及氮磷累积量在各品种之间差异显著。聚类分析可以看出，施磷后新冬 4号和新冬 53号磷累积量增幅最大，对磷的响应比较敏感，为高磷高效品种；新冬 5号在低磷条件下磷累积量最大，为低磷高效品种，且新冬 5号叶绿素含量受磷的影响最敏感；在高磷条件下，新冬 9号、新冬 18号、新冬 19号、新冬 28号、新冬 33号、新冬 35号、新冬 49号和新冬 52号品种具有较高的磷累积量，为高磷较高效品种；高磷及低磷处理条件下，新冬 6号、新冬 12号、新冬 20号、新冬 23号、新冬 24号、新冬 26号品种磷累积量均最低，为磷低效品种。     

不同磷效率小麦对低铁胁迫的基因型差异

用营养液培养方法研究了不同磷效率小麦幼苗对低铁胁迫的基因型差异。结果表明,低铁胁迫(-Fe)对磷高效基因型小麦生长的抑制作用显著大于对磷低效基因型。低铁处理下,磷高效基因型81(85)-5-3-3-3、Xiaoyan54和Taihe-5025的植株地上部干重平均比正常供铁(+Fe)处理下降55.2%;磷低效基因型Jinghe90-Jian-17、NC37和Jing41平均33.0%。低铁胁迫显著降低了磷高效基因型小麦的叶片叶绿素含量,3个磷高效基因型的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量分别降低了35.6%、35.3%和35.3%,磷低效基因型分别降低了16.8%、7.7%和11.9%。低铁胁迫对小麦的根系生长、根系吸磷量和磷利用效率均未产生明显的影响,但显著降低了磷高效基因型小麦的植株地上部吸磷量和根效率比。与正常供铁的处理相比,磷高效和磷低效基因型小麦的地上部吸磷量和根效率比在低铁处理中平均降低了55.0%、54.9%和32.5%、36.4%。磷高效基因型小麦植株体内积累的磷量明显高于磷低效基因型,这是磷高效基因型不耐低铁的主要原因。磷效率越高,对低铁的反应越敏感。     

不同pH低磷土壤上水稻磷营养特性研究

通过盆栽试验,研究了不同磷效率水稻在不同pH土壤和不同磷处理水平下的磷营养特性。结果表明,低磷条件下,分蘖期耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收效率最高,孕穗期3个耐低磷品种磷吸收量和利用效率均较高;到成熟期1574品种的相对磷吸收量最高,达到65%,而相对磷利用效率则以1574和850品种最高。不同pH土壤上,分蘖期,各水稻品种在碱性土壤上磷吸收量和利用效率最低,相对磷吸收量和相对磷利用效率却最高;耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收量高于鄂晚13和敏感基因型99012。在孕穗期,各水稻品种在碱性土壤上的磷吸收量高于其它两种土壤,但相对磷利用效率却最低;耐低磷基因型850和1574在3种土壤上磷吸收量均最高,成熟期各水稻品种磷利用效率则明显高于孕穗期。可见,不同耐低磷基因型在不同pH土壤上表现出的磷营养特性不同,在耐低磷品种的筛选过程中应该考虑土壤pH因素,生产中应根据不同土壤酸度类型选择合适的品种。     

苗期耐低磷烟草基因型筛选及其磷效率

【目的】筛选耐低磷及磷高效作物是充分利用土壤磷素和磷肥,减少磷肥施用对环境污染的重要手段。调查烟草基因型的磷素利用效率可为培育磷高效烟草品种提供理论依据。【方法】以71个烟草品种为供试材料进行了水培试验。以Hoagland营养液为基础(1.0 mmol/L KH₂PO₄),调整营养液磷水平0.01 mmol/L KH₂PO₄ (低磷)。烟苗在完全营养液中生长至4叶1心时进行处理。处理21天后,采样分析烟草主要生长、形态和生理指标,筛选耐低磷基因型判别指标,并对品种进行磷效率类型划分。【结果】全株磷累积量、地上部干重、根干重、株高、总根长及根直径可作为鉴定耐低磷烟草基因型的苗期筛选指标。将全株磷累积量和地上部干重的耐低磷相对值进行聚类热图分析,鉴定出8个耐低磷品种、21个低磷敏感品种及42个中间型品种。同时,依磷效率综合值作散点图发现,耐低磷品种中有4个低磷低效正常磷低效型、2个低磷高效正常磷高效型和2个低磷高效正常磷低效型,低磷敏感品种中有14个低磷低效正常磷低效型、1个低磷高效正常磷高效型和6个低磷低效正常磷高效型。【结论】初步确定K326和云烟105为耐低磷且磷高效品种,G28、闵烟3号、DB101、Oxford 2028、14P10、CV70、云烟98、MSB44、单育2号、净叶黄、CB1、中烟101、RG11和MSB31等14个为不耐低磷且磷低效品种。     

施磷量对不同磷效率小麦氮、磷、钾积累与分配的影响

在土培盆栽条件下,以磷高效小麦(CD1158-7、省A3宜03-4)和磷低效小麦(渝02321)为材料,研究了不施磷、施磷(P)10、20和30mg/kg对小麦不同生育时期生物量、籽粒产量及氮、磷、钾的积累与分配的影响。结果表明:(1)随施磷量的减少,不同磷效率品种小麦籽粒产量和生物量均减少;同一施磷处理,磷高效品种籽粒产量和生物产量高于磷低效基因型。不施磷、施磷10mg/kg,高效品种CD1158-7、省A3宜03-4的籽粒产量为低效品种渝02321 的1.84 倍和1.74倍、1.64倍和1.27倍。(2)低磷处理,磷高效品种小麦植株能够积累较多的氮素;扬花期之前,磷高效品种氮素积累量占小麦全生育期积累量的比例高于低效品种。拔节期、孕穗期氮素分配比例为叶>茎>根,扬花期为叶>茎>穗>根,而成熟期为籽粒、颖壳>茎>叶>根。拔节期和孕穗期磷高效品种根的氮素分配比例高于低效品种,而扬花期和成熟期磷高效品种穗(籽粒)氮素分配比例较高。(3)小麦植株磷素积累量主要集中在拔节期以后的生育时期,占全生育期的82.32%~94.23%。低磷处理,高效品种在拔节期和孕穗期磷素积累量高于低效品种,孕穗期尤为突出。扬花期之前,不施磷处理下,磷高效品种根的磷素分配比例较高。(4)不同施磷处理下,拔节期、孕穗期及扬花期,磷高效品种小麦的钾积累量高于低效品种。不同器官钾素分配比例拔节期和孕穗期均为叶>茎>根,扬花期为茎>叶>穗>根,成熟期为茎>叶>籽粒、颖壳>根。磷高效品种在颖壳和籽粒的钾素分配比例高于低效品种。     

钠钾替代对不同基因型棉花钾利用效率的影响

【目的】钾是植物生长发育所必需的营养元素之一,缺钾影响棉花的生长。钠与钾有一些相同的生理功能,钠钾替代和协同作用是提高作物钾效率有效途径之一。研究钠钾替代对不同基因型棉花钾效率的影响,旨在为生产中科学高效利用钾肥提供依据。【方法】于2013~2014年在华中农业大学利用盆栽试验,筛选并获得了钾高效高增产潜力棉花基因型103和钾低效低增产潜力棉花基因型122为试验材料,采用营养液培养对不同K+、Na+浓度处理条件下棉花苗期农艺性状(株高、根长和叶片数)、干物质积累与分配、各部位(根、茎、叶和柄)钾钠含量和钾钠积累量等进行了研究,探讨了钠钾替代作用对其钾素利用效率的影响。【结果】缺钾的条件下,施钠增加了两个基因型的根长,且103增加的幅度大于122;增加了103和122各部位干重和根冠比,而减少了根和茎的钾含量,对各部位钾积累量影响不明显,施钠还能显著提高基因型棉花103的钾利用效率,其为不施钠时的1.37倍。另外,适钾的条件下施钠,两个基因型的根长都有所增加,且103增加的幅度大于122;103和122各部位干重和总干重都显著增加,但二者根和叶钾含量显著降低,除了叶和柄其他各个部位的钾积累量都不同程度的提高;同时,103和122的钾利用效率均增加,103增加了28%,大于122的19%。此外,钾钠交互作用对根长和株高的相对生长速率,各部位干物重和根、叶中钾、钠含量和积累量以及全株钾利用效率都有显著影响。【结论】无论是否施钾、施钠均能增加两个基因型棉花的根长,通过促进根系的伸长来提高棉花对钾的吸收和生物量的积累。缺钾时施钠显著增加了103的钾效率,且适钾时施钠高效基因型103的钾效率增加幅度大于低效基因型122,表明钠钾替代和协同效应对钾高效基因型103比低效基因型122更显著。