低磷胁迫下不同磷效率基因型棉花的根系形态特征

【目的】从根系形态变化的角度阐述磷高效基因型棉花对低磷胁迫的响应特征及适应机理,为找出影响棉花磷素吸收的主要因子和通过根系塑性提高养分利用效率的遗传改良提供科学依据。【方法】以磷高效基因型棉花品种新海18号(XH18)、中棉所42号(CCRI-42)、新陆早19号(XLZ19)和磷低效基因型棉花品种新陆早13号(XLZ13)、新陆早17号(XLZ17)为材料,通过特殊土培系统,研究不同磷效率棉花在不同磷水平下(低磷胁迫0、正常供磷150 kg·hm~(-2))根系形态及其与植株磷素吸收的关系。【结果】低磷胁迫显著降低棉花生物量和磷累积量,其中磷高效基因型的生物量和磷吸收量在各施磷水平下分别为低效基因型的1.21—2.08和1.35—1.91倍。施磷可显著增加土壤中Olsen-P含量。低磷胁迫下各基因型棉花品种Olsen-P较适磷条件显著降低,且磷高效基因型棉花降低幅度大于磷低效。在低磷胁迫条件下,磷高效基因型棉花品种在0—25 cm土层中土壤Olsen-P浓度低于磷低效,较磷低效基因型XLZ13和XLZ17分别平均降低了21.1%和30.1%。棉花的总根长、总根表面积、总根体积、平均根系直径在低磷胁迫下显著降低,其中磷高效基因型棉花在各施磷水平下的总根长、总根表面积、总根体积分别为低效基因型的1.54—1.97、1.52—1.92、1.47—1.84倍。低磷胁迫下,磷高效基因型棉花比根长、比根表面积和比根体积均显著大于磷低效基因型棉花品种,分别为低效基因型的1.10—1.25、1.07—1.22、1.01—1.16倍,而平均直径显著低于磷低效基因型,为磷低效基因型的34.2%—70.2%;主成分分析表明,总根长、总根表面积、总根体积、根干质量、中根长、粗根长受基因型差异的影响较为明显,是区分两类磷效率基因型棉花根系形态差异的主要指标。一般线性模型方差分解结果表明,总根长、总根表面积、总根体积、中根长、粗根长等根系参数是植株磷素吸收的重要影响因子。【结论】磷高效基因型棉花可较大幅度增加细根比例,降低根系总体细度,促使比根长增加,提高根系的构建效率,以适应低磷胁迫。     

不同基因型小麦耐低磷生理机制研究

为揭示小麦耐低磷机制和培育磷高效基因型品种,以黄淮麦区20个小麦品种为材料,系统测定了水培体系中低磷胁迫(5μmol/L)和正常供磷(500μmol/L)条件下不同基因型小麦苗期的生物量、磷吸收量、根冠比和根效率,并对其耐低磷生理特性进行了比较分析。结果表明,不同基因型小麦应对低磷胁迫的生理特性有明显差异,可通过增加根系生物量、提高根系吸磷效率或增加植株体内磷利用效率等途径应对低磷胁迫;济麦17、矮抗58、晋麦47显示出磷吸收高效,豫麦49和川农17显示出磷利用高效。综合比较,济麦17、晋麦47、川农17为磷高效基因型小麦品种,具有较高的小麦磷高效育种应用价值。     

供磷水平对不同磷效率玉米根系的生长及磷营养的影响

在土沙混合培养介质中,设置低磷和高磷两种供磷水平,研究不同磷效率玉米基因型根系生长受低磷胁迫的影响。结果表明:低磷胁迫下,磷高效型玉米有优越的根系形态特征,维持较大的根体积和吸收面积,保证从土壤中吸收较多的磷供植株生长所需。     

低磷胁迫对不同番茄基因型苗期根部指标的影响

通过营养液栽培试验,对9个基因型番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)幼苗在低磷胁迫下的根部耐低磷部分指标进行了研究。结果表明:番茄在耐低磷特性方面存在着一定的基因型差异,番茄基因型25号和37号与2号、4号和46号相比具有相对高的磷效率。在低磷胁迫下,25号和37号具有相对较高的根部生物量、根冠比、根体积以及根部吸磷量。另外,低磷胁迫严重影响番茄根对磷的吸收。     

不同基因型烤烟品种吸收钾差异的根系特性研究

以4个烤烟品种为试验材料,研究了不同基因型烤烟苗期根系形态学和生理学特性。采用植株钾含量、钾积累量和植株钾利用率等指标,把烤烟品种分成钾高效积累型和钾高效利用型,并从根系形态和生理方面分析了两种类型的差异。结果表明,苗期烤烟不同类型间根系还原力、根系阳离子交换量(CEC)、活跃吸收面积和总吸收面积差异显著,钾高效积累型烤烟品种的活跃吸收面积、总吸收面积、根系阳离子交换量(CEC)和根系还原力显著大于钾高效利用型品种,而类型内各品种间的差异不显著;不同类型间根系鲜重、根体积、地上部干重和总干重等指标差异不显著。     

小麦新鲜根系铁氰化钾还原酶与氢、钾跨膜运输的关系

为研究麦根质膜氧化还原反应与钾离子吸收的关系,比较不同基因型小麦吸钾差异,以水培和短期生物吸收试验方法,检测到小麦根系铁氰化钾还原酶的存在,而且不同品种铁氰化钾还原酶还原活性不同。反应液中由于根系内外质子和钾离子的迁移,加与不加铁氰化钾,不同品种根系都引起了溶液pH的改变,但外部电子受体Fe(CN)63-的存在即铁氰化钾还原酶底物的存在加强了溶液pH改变(更多为降低)的程度。铁氰化钾还原也明显影响了根系钾离子的吸收或外排动态,但不同品种影响不同。小麦根细胞膜氧化还原系统明显影响质子和钾离子的跨膜运输,不同品种影响不同。     

铝毒和低磷胁迫对水稻幼苗生长·根系有机酸分泌的影响

[目的]为明确低磷、铝毒单独及复合胁迫下,不同水稻品种生理响应的差异。[方法]采用营养液培养试验,以秀水132(耐铝型)和甬优8号(铝敏感型)为材料,研究了各胁迫下幼苗干物质积累、光合能力和根系有机酸分泌量。[结果]低磷、铝毒胁迫下根系和地上部干重、叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著下降。低磷铝毒复合胁迫下幼苗干重及光合参数值均显著低于单一胁迫处理;酒石酸、苹果酸、柠檬酸和乙酸是根系各处理下分泌的主要有机酸。低磷、铝毒胁迫下根系乙酸、苹果酸和柠檬酸分泌量增加,复合胁迫时根系3种有机酸的分泌量高于单一胁迫处理。低磷、铝毒胁迫下水稻幼苗干重、光合能力及根系有机酸分泌存在显著的基因型差异。各胁迫下甬优8号植株干重和光合参数的下降幅度高于秀水132,而秀水132根系有机酸分泌量的增幅大于甬优8号。[结论]低磷铝毒复合胁迫引发水稻幼苗更严重的生理代谢抑制,以甬优8号表现更明显;复合胁迫下根系有机酸分泌量高于单一胁迫,以秀水132增幅更大。     

干旱胁迫下小麦抗旱能力与其根系特征间的关系

【目的】研究不同基因型小麦抗旱能力的遗传差异与其根系特征间的关系。【方法】采用-1.0MPa PEG-6000模拟干旱胁迫,测定抗旱型小麦长武134和干旱敏感型品种郑引1号在干旱胁迫下根系的含水量、相对含水量、水分饱和亏、根体积、可溶性蛋白含量、膜透性等生理指标,比较2个品种的根系对干旱胁迫的生理学响应;并通过观察样品根系组织的石蜡切片,分析在受到胁迫后根系解剖结构的变化。【结果】与郑引1号相比,在受到干旱胁迫时,随着胁迫时间的延长,长武134根系的含水量、相对含水量、可溶性蛋白含量和根体积等指标下降更缓慢,水分饱和亏和膜透性上升缓慢,总体表现出更强的抗旱性。根系组织石蜡切片观察表明,长武134出现了根部导管直径减小以及根内皮层增厚等有利于植物适应干旱胁迫的现象,且这些变化较郑引1号更为明显。【结论】受干旱胁迫后,抗旱小麦根系的生理指标及形态结构的特征,是植物抗旱生理基础和形态基础的反映。     

大豆根形态和根分泌物特性与磷效率

通过土培和水培试验 ,对不同大豆品种进行了根系形态及根分泌物的比较研究 结果表明 :大豆在耐低磷特性方面存在着一定的品种差异 ,其中大豆品种南雄 36号有较高的耐低磷能力 ,在低磷 (P0 )胁迫条件下其苗期整株生物量为 1 5 0g/株 ,显著高于博罗 5 8号 (0 92g/株 )和博罗 61号 (1 0 3g/株 ) 在不同磷处理下 ,大豆的根冠比、主根长、总吸收面积和活跃吸收面积有变化 ,但品种间缺乏明显一致的规律性 ,表明这些性状不一定适合作为大豆磷效率比较的特异性指标 磷胁迫时大豆总酸和H+的分泌量较正常供磷条件下高 ,其中南雄 36号在磷胁迫时总酸分泌量为 0 93μmol·g-1·h-1,显著高于博罗 5 8号 (0 60 μmol·g-1·h-1)和博罗 61号 (0 63μmol·g-1·h-1) 此外 ,南雄 36号在低磷胁迫下草酸和乳酸分泌量均显著高于另外 2个品种 ,表明该品种对活化土壤中难溶性磷有一定的遗传潜力 ,具有较高的磷效率     

济麦22及其转TaPHR1基因植株的磷胁迫反应研究

采用营养液培养体系,研究不同供磷处理条件下,受体济麦22及其转磷高效基因TaPHR1株系的生长反应、根系形态特征及对磷的吸收、分配和利用能力的差异。结果表明:1)通过农杆菌介导方法获得的TaPHR1基因过量表达的转基因植株后代有更强的耐低磷胁迫的能力;2)在水培条件下,小麦对磷饥饿胁迫的反应总体上表现在生物量降低、根冠比提高、根长及表面积增大、根半径减小,磷吸收和利用效率改变,不同基因型间变化趋势相同,但变化幅度存在差异;3)对这些反应特征的分子机理的深入分析可为有效筛选磷高效小麦新种质以及发掘磷高效基因资源提供参考依据。     

土霉素胁迫对大豆和小麦幼苗生长的影响

为了解土霉素对大豆和小麦幼苗期产生的影响,利用水培试验研究了不同浓度土霉素(oxytetracycline)对大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)、小麦(Triticum asetivum L.)幼苗部分形态和生理指标的影响。结果表明,随着土霉素浓度的增加大豆根数、株高、根长、株鲜重、根鲜重、根总吸收面积和活跃吸收面积等指标均呈下降趋势;随着土霉素浓度的增加小麦根长、根鲜重、根总吸收面积和活跃吸收面积也均呈下降趋势,在低浓度时对小麦株高和株鲜重有促进,高浓度时有抑制作用。     

低磷胁迫对小麦镉吸收的影响

为探究低磷胁迫下小麦根系生理和形态的变化及其对镉的吸收能力的影响,以Ca₃（PO₄）₂作为磷源,通过砂培试验研究了在低磷胁迫下小麦根系形态和分泌物变化特征,以及这些变化对难溶态镉（CdCO₃）的活化与吸收的影响。结果表明,在低磷处理中,小麦地下部生物量显著低于对照,降幅为27.3%（P<0.05）,根长度、根表面积和根体积均显著变小（P<0.05）。此外,低磷胁迫下小麦地上部和地下部磷含量均显著降低,降幅分别为35.4%和23.1%（P<0.05）,但是显著促进了难溶态磷的溶解（P<0.05）。同时还发现低磷胁迫显著提高了小麦植株Cd含量和Cd的总活化量,增幅分别为190.8%和82.8%（P<0.05）。低磷胁迫下培养基pH降低了0.3,同时根中草酸根和苹果酸根含量显著升高,增幅分别为1 588.1%和37.7%（P<0.05）,由此可见,低磷胁迫下小麦通过分泌质子和羧酸根促进了磷的活化,并促进了Cd的活化,进而导致小麦Cd吸收的增加。这些结果阐明了低磷胁迫影响小麦Cd吸收的机制。     

不同磷水平柱花草磷效率及根构型研究

为研究不同磷水平下柱花草磷效率的基因型差异及其与根构型的关系，利用盆栽试验，以磷低效、磷高效、磷敏感3种基因型柱花草品种为材料，研究0、0020、0035、0050、0075、0100、0200 g·kg-1共7个磷水平下，不同基因型柱花草的磷营养特性；并进一步比较两个代表性基因型（磷低效、磷高效）柱花草在对照(0 g·kg-1)、缺磷(0010 g·kg-1)、正常磷（0025 g·kg-1）处理下苗期根系生长状况，从而确定根构型与磷效率的关系。结果表明：不同基因型植株的磷含量、吸磷量随磷浓度的增加而增加，磷利用效率对磷浓度的反应趋势则相反。在不同磷处理下，磷高效基因型的磷利用效率均较高，且随着磷浓度的增加不同基因型品种磷利用效率的变化趋势度表现为：磷高效＜磷低效＜磷敏感。随着磷胁迫的加重，磷高效和磷低效基因型的侧根数、主根长、根体积、根表面积和根活跃吸收面积均增加，根直径减小。磷高效基因型柱花草根体积显著高于磷低效基因型，且在其他根构型指标上优于磷低效基因型。磷高效基因型品种较耐低磷，柱花草根系形态的改变是其适应低磷胁迫的重要机制。研究为柱花草的优质栽培提供理论依据。     

低磷胁迫下3种不同种源葛藤的生长生理响应

为揭示葛藤（Pueraria lobate）幼苗对低磷胁迫的适应机制，选取来自澳大利亚和我国湖南和江苏的3个不同种源的葛藤为试验材料，设置0.5（常磷）、0.05（低磷）和0.005 （极低磷） mmol·L^-1 3种不同KH₂PO₄浓度处理，测定不同磷处理下3个不同种源葛藤幼苗的生长及生理响应。结果表明，0.05 mmol·L^-1磷处理下，3个不同种源葛藤的根长、根表面积、根直径等根系指标和叶面积、叶周长等叶片指标均呈显著上升趋势（P<0.05），表明葛藤具有一定的耐低磷性；在0.005 mmol·L^-1磷处理下，湖南和江苏葛藤的根系指标较澳大利亚葛藤受到了明显抑制，但湖南葛藤的叶片形态指标呈增长趋势。3个不同种源葛藤在低磷胁迫下的根和叶中脯氨酸、可溶性糖、丙二醛含量及抗氧化酶活性均显著增加（P<0.05），但可溶性蛋白含量下降。综上所述，澳大利亚葛藤的耐低磷能力强，具有较高的种植推广价值。     

不同供氮水平下油菜根系的反应差异

采用砂培试验,研究了3个油菜品系(231、H29、bin270)在5个施氮水平(0.6、3、6、12、15 mmol/L)下的根系形态与生理特性差异.结果表明:根重、根体积、根长、根系总吸收面积和活跃吸收面积随供氮水平的提高而升高；苗期231的根系活力随供氮水平的提高表现为先降低后增加,H29表现为先降低后增加而后又降...     

不同供磷水平对韭菜根构型及酸性磷酸酶活性的影响

采用水培法,以4个不同基因型韭菜品种为试材,研究了低磷胁迫下根系形态适应性变化与磷效率的关系及低磷胁迫对根、叶酸性磷酸酶活性的影响。结果表明,在无磷条件下,791雪韭和甜脆791根生长角度变得更小,一代杂交和久星2号的根角明显大于正常供磷环境。在无磷时,791雪韭和甜脆791根比一代杂交和久星2号长,说明791雪韭和甜脆791这两个耐低磷基因型品种在磷胁迫条件下仍有强大的生长能力。无磷条件下,激发了791雪韭和甜脆791的根部活力,增加根毛数量,加速了养分循环,而一代杂交和久星2号的根毛数量有所减少,不能摄取足够的养分,使根系活力下降。791雪韭和甜脆791根、叶中酸性磷酸酶活性在无磷水平下显著高于P2O5含量320μmol/L的水平,一代杂交次之,增加最小的是久星2号。     

不同基因型小麦苗期根系伸展与增殖的协同性

在控制条件下的营养液培养试验中对不同供磷水平影响不同基因型小麦(Triticum aestivum L.)根系生长的规律进行了探讨。结果表明,在缺磷条件下,两供试基因型小麦的侧根长度显著低于供磷充足的处理,而它们根轴长度的变化趋势与之相反。81(85)5-3-3-3基因型小麦的根轴长度在不同磷水平上均显著高于 NC37;在水培早期,两供试基因型小麦侧根和根轴的相对伸展率(RER)和相对增殖率(RMR)均较高。它们总根轴的 RER 和侧根的 RMR 在同一磷水平上是类似的,但81(85)5-3-3-3根轴的 RMR 在不同磷浓度条件下均显著低于 NC37。两者根轴的 RMR 在缺磷条件下都显著低于生长在0.1和1.0mmol·L~(-1)营养液中的小麦,但侧根 RMR 的变化趋势与根轴相反;侧根的总长度及其数量与时间之间呈指数关系,侧根和根轴长度的增加量明显高于其根条数的增殖量;两种基因型小麦侧根和根轴总量与其长度之间均呈显著的线性关系,说明在根系生长发育过程中根的伸展与增殖之间具有明显的协同关系。     

紧实胁迫对不同类型土壤玉米根系时空分布及活力的影响

 【目的】明确不同土壤类型玉米根系时空分布、根系活力、玉米产量及其对土壤紧实胁迫的响应。【方法】采用微区桶栽，设计土壤类型和紧实度两因素试验，研究紧实胁迫下玉米根分布、活力及产量变化特征。【结果】紧实胁迫下玉米根形态指标（根干重、根长度、根体积和根条数）及产量均呈下降趋势，3类土壤上根形态指标大小和产量高低均表现为：潮土>砂姜黑土>黄褐土；根吸收活力（根总吸收面积、活跃吸收面积和根脱氢酶活性）及根系还原强度与根形态指标变化趋势一致，但比吸收表面、比活跃吸收表面随紧实度增加而增大。降低紧实度促进了单株根系干重、长度、吸收活力和产量的增加，尤其促进了20—40 cm 土层根长密度和根干重密度的增加，但单根的吸收能力呈下降趋势；3类土壤上玉米根系生长、根活力和产量对紧实胁迫的响应以砂姜黑土和黄褐土较为敏感。【结论】紧实胁迫严重限制了根系生长、分布和吸收功能以及产量形成，但根系并不是被动地忍受逆境的胁迫，而是积极主动地调节其生理代谢过程，以减缓紧实胁迫伤害，但缓解能力有限，且不同类型土壤上根系的响应程度与土壤本身理化性质密切相关。     

磷胁迫对番茄幼苗生长的影响

[目的]为番茄磷营养性状的定向改造提供理论依据。[方法]采用液培的方法,对番茄的植株形态指标、叶绿素含量、电导率进行了测定。[结果]与正常的磷浓度相比,番茄幼苗在低磷（25%～50%）条件下,根冠比、主根长、侧根长、侧根数目和叶面积等形态指标均显著增加;而高磷胁迫（200%）条件下,除侧根长度、数目之外,其余指标也均与正常磷含量相比呈现出增加趋势。在低磷和高磷胁迫条件下,叶绿素a、b、a/b、总量均比正常施磷量（100%）降低;而叶片的相对电导率变化趋势正好相反,与正常施磷量相比,在胁迫条件下该指标具有较明显地增加趋势。[结论]不同磷胁迫对番茄的幼苗植株形态和生理特征产生了明显的影响作用。