不同基因型小麦对低氮胁迫的生物学响应

采用溶液培养法,研究了不同基因型春小麦（加春1、2、4号）根系对低氮胁迫的生物学响应、苗期氮素吸收、分配的基因型差异以及与根系形态之间的相关关系。结果表明,在低氮胁迫下,小麦的根重、根长、根条数、根系总吸收面积与活性吸收面积、根系活力均明显降低,但不同基因型间差异明显,加春2号根系具有较好的形态学与生理     

玉米自交系幼苗生物量积累及根系形态对两种氮素水平的反应及聚类分析

为探讨低氮胁迫对玉米自交系幼苗生物量和根系形态的影响,以35份玉米自交系为材料,测定了两个氮素水平处理后14d玉米幼苗的单株干重、地上部干重、根干重、根冠比、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、侧根数和初生根长。结果表明,低氮胁迫下玉米幼苗根干重、根冠比、根总表面积、根体积、侧根数、根平均直径和初生根长显著增加,地上部干重和单株干重显著减小,而总根长没有明显变化。通过主成分分析和聚类分析发现,同一氮素水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在基因型差异,且在正常氮素和低氮条件下均可以分为6组。低氮处理后,选取的9个自交系地上部氮素积累量均显著降低,PH4CV、B73和XY4的根系氮素积累量显著增加,其余6个自交系显著降低。此外,只有XY4的氮素吸收和利用效率均较高。综合分析表明,XY4是低氮高效型玉米自交系。     

不同小麦基因型孕穗期根系性状与吸氮量的关系

通过水培培养,研究了生产上主栽的不同小麦基因型在充分供氮条件下孕穗期的根系、根系生理活性及根系与地上部干重以及吸氮量之间的关系。结果表明,地上部干重、根干重、根体积、根冠比、根活性及植株吸氮量不同基因型间有显著差异,根总吸收面积、根活跃吸收面积不同基因型间无明显差异;植株吸氮量与地上部干重显著相关,其相关系数达0.634,经进一步相关性分析表明,植株吸氮量的差异和地上部干重的差异主要是由于植株根干重和根体积不同造成的。研究表明,选择根干重和根体积大的小麦品种有利于提高小麦的氮利用效率。     

不同基因型马铃薯对氮素响应的差异

评价了东北地区不同马铃薯品种苗期对氮素吸收利用的差异,筛选出对氮素响应度高的马铃薯基因型,为马铃薯氮高效利用基因型的选育和机理研究提供理论基础。采用盆栽试验方法比较了不同基因型马铃薯在3个供氮水平下苗期获取氮素能力的差异及其原因。结果表明,在不同供氮水平下,不同基因型马铃薯积累氮素能力差异显著。随着供氮水平的提高,东农310、延薯4号、克新13号和克新22号4个马铃薯品种的氮素积累量增加幅度显著,对氮素的响应度高;而东农308、东农311、东农312、东农316、延薯9号、延薯7号、克新19号7个马铃薯品种的氮素积累量增加幅度较小,对氮素的响应度低。对氮素响应度高的基因型其硝酸还原酶活性(NRA)、谷氨酰胺合成酶活性(GSA)和根系活力随着供氮水平的提高增加幅度较高,而叶绿素值(SPAD)的增加幅度较小;其氮素积累量、NRA、GSA、根系活力和SPAD值的增加幅度稍高于对氮素响应度低的基因型。对低氮和高氮条件下马铃薯氮素积累量与NRA、GSA、SPAD、根系活力进行了相关性分析,结果显示,NRA和GSA能更好地反映马铃薯苗期积累氮素能力,比SPAD值和根系活力的可靠性更好,NRA和GSA的强弱可以作为评价马铃薯苗期积累氮素能力的重要指标。     

甘蓝型油菜氮素高效吸收的植株形态与生理特性研究

为阐明甘蓝型油菜氮素高效吸收的形态和生理机制,利用6个氮素效率差异显著的甘蓝型油菜为供试材料,分析低氮条件下甘蓝型油菜抽薹期地上部和根系形态、叶片和根系生理特性的基因型差异及这些指标与高效氮素吸收的关系。结果表明,3个氮高效基因型在表型性状（株高、叶片数、最大叶长×宽、地上部干重、茎基粗、根长、根表面积、根体积、根平均直径和根干重）、生理（叶片可溶性糖含量、游离氨基酸总量、根系吸收总面积、活跃吸收面积、游离氨基酸总量和根系活力）和光合方面（净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率和氮素光合效率）均高于3个氮低效基因型。甘蓝型油菜抽薹期根平均直径、最大叶长×宽、蒸腾速率和根系硝酸还原酶共同决定了氮素吸收效率的92.10%。     

低钾胁迫对不同钾效率苎麻基因型根系发育 及纤维产量品质的影响

以2个钾营养高效基因型苎麻和2个低效基因型为试验材料，研究了低钾胁迫对不同基因型苎麻根系生长、纤维产量和品质的影响。结果表明，低钾胁迫下，苎麻生物量减少，植株显著矮化，根系生长受抑，根系吸收面积和阳离子交换量减小。但高效基因型苎麻低钾胁迫下仍具有较强的生长势（相对根系干重、相对细根干重、相对根系总吸收面积、相对根系活跃吸收面积较大），其纤维产量所受影响程度小于低效基因型（相对产量较高），有效降低了低钾胁迫对纤维品质所引致的负面影响。     

棉花不同品种钾吸收效率差异的根系形态学和生理学机理

用6个棉花品种作为试验材料,通过水培试验比较其对钾的吸收能力,研究其根系形态学、生理学特征和K+吸收动力学参数。结果表明,低钾胁迫下,钾高效品种中棉所64的根干物质质量、根体积、根活跃吸收面积、根活跃比表面积最大,根系活力最强;钾高效品种中棉所35的根干物质质量较大、根长而细,根总吸收面积最大,根总比表面积都最大,根系活力也较强,且K+最大吸收速率Imax最大,最小临界浓度Cmin较小,耐低钾能力强。而钾低效品种中棉所50和中植棉2号的根系形态学等指标都较差,根系活力较弱,且Imax也较小。该研究不仅有助于阐明棉花耐低钾胁迫的机理,而且能评价不同品种对低钾的适应能力。     

不同氮效率玉米自交系对氮素供应的反应

以对氮反应有典型差异的玉米自交系自330和陈94—11为材料,研究了不同供氮水平对其生物量和氮素吸收、利用的基因型差异。结果表明,植株的株高、叶片数、氮浓度、含氮量以及地上部生物量随着供氮水平的降低而降低,但根系的生物量、根冠比和氮素的根冠比却呈上升趋势。自330在氮素胁迫的条件下,具有较高的耐低氮能力。两个基因型玉米自交系吸氮量表现出的差异不是由于其氮含量造成的,而是由于根系生物量的差异造成的。     

不同基因型棉花磷效率特征及其根系形态的差异

在水培条件下,以棉花磷高效品种新海18号和低效品种新陆早13号为材料,研究不同供磷条件下其生物量、磷素积累量、根系参数的差异。结果表明,在低磷与适磷时,高效基因型新海18号的磷利用效率分别为1129.2 g·g-1和262.7 g·g-1,而低效基因型新陆早13号为1090.9 g·g-1和123.0 g·g-1;新海18号地上部分磷积累量占全株磷积累量的比例分别为57.5%和48.3%,新陆早13号分别是49.9%和53.8%。低磷时,新海18号总根长、根总表面积和根总体积分别增加36.0%、145.7%和96.9%,新陆早13号总根长和根总表面积则显著下降,新海18号根系各参数均高于新陆早13号。表明高效品种具有较强的磷素利用效率和较好的根系形态参数。     

茄子氮高效基因型苗期筛选指标的研究

为明确茄子氮高效基因型苗期筛选指标,以茄子高氮高效低氮高效型基因型06-991和高氮高效低氮低效型基因型06-867为材料,采用溶液培养方法在高氮(11 mmo L/L)和低氮(2 mmo L/L)处理下,研究茄子苗期植株形态、根系特征和氮素在各个器官中的累积与分配的特性。结果表明,高氮处理下06-991和06-867茄子的植株形态、根系形态差异不显著;低氮处理下06-991的株高、叶片总叶绿素含量、植株干质量、平均根长、根体积、根干质量和植株氮累积量显著高于06-867,分别达到06-867的1.40,1.78,1.29,1.30,1.67,2.00倍。06-991的根冠比和植株向根部分配的氮素显著高于06-867。茄子各性状与氮素累积量相关性分析表明,2个氮水平下植株干质量和根干质量与植株氮素累积量呈极显著正相关,适合作为茄子苗期氮高效基因型筛选指标。     

籼稻品种的氮素累积量与根系性状的关系

2001和2002年,在群体水培条件下,分别以国内外不同年代育成的籼稻代表品种88个和122个为材料,测定植株的干物重、全氮含量以及13个有关根系性状,采用组内最小平方和的动态聚类方法对供试籼稻品种成熟期的氮素累积量进行聚类,分析不同氮素累积量类型籼稻品种根系有关性状的差异以及影响籼稻品种氮素累积量的主要根系性状。结果表明：(1) 供试籼稻品种成熟期氮素累积量差异很大,2001年A、B、C、D、E、F类籼稻品种的氮素累积量分别为10.40、13.47、16.17、18.50、20.72、25.13 g·m^-2,2002年分别为8.53、12.44、15.80、19.87、25.15、33.31 g·m^-2,类型间的差异均达显著水平;（2）全生育期天数和每日氮素吸收量对品种成熟期氮素累积量均有显著影响（R² = 0.960～0.996）,并且后者显著大于前者;（3）成熟期氮素累积量与单株不定根数、单株根干重、单株不定根总长、单株根系总吸收面积、单株根系活跃吸收面积、单株根系α-NA氧化量等全株根系性状关系密切,与单条不定根长、单条不定根粗、单条不定根重等单条不定根性状和单位干重根系总吸收面积、单位干重根系活跃吸收面积等单位干重根系活性指标关系不密切;（4）多元逐步回归分析表明,单株根干重、冠根比、单株不定根数和单株不定根总长是影响籼稻品种氮素累积量的主要根系性状（R²=0.429～0.591）。     

低磷胁迫对不同基因型小麦品种苗期性状的影响

为研究低磷胁迫对小麦苗期性状的影响,在对照(200 μmol/L KH2PO4)和低磷(5 μmol/L KH2PO4)条件下比较了6个不同基因型小麦品种苗期性状指标。结果表明,小麦根系和地上部对低磷胁迫的反应不同,低磷诱导小麦根系伸长,根系生物量（根鲜重和根干重）增加,供试的6个小麦品种在低磷条件下的根系鲜重和干重与对照相比差异均达到显著或极显著水平。低磷处理对地上部则表现出抑制作用,但对不同品种的影响程度差异较大。总体来看,低磷胁迫处理对小麦根系性状的影响大于地上部性状,不同苗期性状受低磷胁迫影响的程度分别为：根系鲜重>最长根长>根系干重>地上部鲜重>地上部干重>苗长。6个供试小麦品种中,‘中国春’对低磷胁迫最为敏感,而‘京411’的耐低磷性相对较强。     

玉米幼苗响应低铁胁迫的根系形态与干物质积累特征

揭示不同品种玉米幼苗根系形态与物质积累对低铁（Fe）胁迫的响应,为玉米Fe营养研究提供理论依据。采用营养液培养的方法,研究32个玉米品种在正常Fe（100μmol/L）和低Fe（10μmol/L）条件下根系形态、物质积累特性和Fe吸收的变化。结果表明,低Fe胁迫下,32个玉米品种的幼苗根系干重、地上部干重、单株干重、总根长、叶绿素含量、叶面积、根表面积、根体积、根长、株高、根尖数、可见叶、展叶、茎粗、单株Fe积累量、Fe吸收效率和叶片活性Fe含量均显著降低,根平均直径、根冠比和Fe生理效率显著增加,但品种间存在差异。通过低Fe效应值及2个Fe水平的聚类分析发现,同一Fe水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在品种差异,根据2个Fe水平综合表现筛选得到3个Fe高效品种正红2号、汉单999与荃玉9号和3个Fe低效品种川单455、川单189与成单30。低Fe胁迫下,Fe高效品种单株干物重、单株Fe积累量和Fe吸收效率的降幅与根冠比的增幅均低于Fe低效品种,而Fe生理效率的增幅高于Fe低效品种。综合分析表明,Fe高效品种对低Fe胁迫具有更强的适应性,且提高Fe生理效率是玉米幼苗适应低Fe胁迫的重要生理机制。     

玉米耐低氮基因型筛选压力的选择

收集了贵州省喀斯特高原生态型玉米自交系、杂交种及农家品种，采用溶液培养的方法，对玉米耐低氮基因型的筛选压力展开了较为系统的研究，初步获得以下研究结果：（1）在极低N胁迫（O．05mmol／L）条件下，不同玉米基因型的缺素症状、地上部干重、根干重、根冠比及植株总吸氮量的基因型差异显著，更易评价和鉴定玉米基因型的耐低氮营养特性。因而，氮素胁迫压力为0．05mmol／L时，较适于对耐低氮基因型材料的筛选。（2）在极低供N条件下，贵毕303基因型具有较高的氮效率，这主要来源于吸收效率的差异，该基因型在低N下总吸氮量最高；而绵单1号、安单136和兴黄单89—2表现出较强的耐低氮特性。     

玉米密植群体下部叶片衰老对植株碳氮分配与产量形成的影响

玉米密植会造成花后下部叶片早衰, 为探明其对植株根系性能、碳氮积累分配及产量形成的影响, 采用大田与土柱栽培相结合的方式, 以登海661和郑单958为试材, 分析了密植条件下两品种花后碳氮分配、根系性能和植株干物质积累量的变化。两年结果表明, 玉米密植群体下部叶片早衰导致两品种花后穗位叶叶绿素含量和净光合速率显著降低, 向根系转运的光合产物数量显著减少, 成熟期(R6)的根系生物量、根长密度和根系表面积较CK显著减少。根系性能的下降导致花后氮素吸收量显著降低, 叶片光合速率降低、整株叶片衰老进程加快, 单株籽粒产量显著下降, 登海661较CK低7.61%, 郑单958较CK低8.35%。郑单958的花后叶片衰老要早于登海661, 且叶面积和净光合速率比登海661低, 导致花后干物质积累量和产量较登海661显著降低。可见玉米密植群体花后下部叶片衰老加速了根系衰老, 降低了氮素吸收量, 影响整株绿叶面积和光合持续期, 最终导致花后干物质积累量和籽粒产量降低。     

Identification and Characterization of Salt Tolerance of Wheat Germplasm Using a Multivariable Screening Approach

Salinity is one of the major limitations to wheat production worldwide. This study was designed to evaluate the level of genetic variation among 150 internationally derived wheat genotypes for salinity tolerance at germination, seedling and adult plant stages, with the aim of identifying new genetic resources with desirable adaptation characteristics for breeding programmes and further genetic studies. In all the growth stages, genotype and salt treatment effects were observed. Salt stress caused 33 %, 51 % and 82 % reductions in germination vigor, seedling shoot dry matter and seed grain yield, respectively. The rate of root and shoot water loss due to salt stress exhibited significant negative correlation with shoot K⁺, but not with shoot Na⁺ and shoot K⁺/Na⁺ ratio. The genotypes showed a wide spectrum of response to salt stress across the growth stages; however, four genotypes, Altay2000, 14IWWYTIR‐19 and UZ‐11CWA‐8 (tolerant) and Bobur (sensitive), exhibited consistent responses to salinity across the three growth stages. The tolerant genotypes possessed better ability to maintain stable osmotic potential, low Na⁺ accumulation, higher shoot K⁺ concentrations, higher rates of PSII activity, maximal photochemical efficiency and lower non‐photochemical quenching (NPQ), resulting in the significantly higher dry matter production observed under salt stress. The identified genotypes could be used as parents in breeding for new varieties with improved salt tolerance as well as in further genetic studies to uncover the genetic mechanisms governing salt stress response in wheat.