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。     

缺磷胁迫下41％草甘膦异丙铵盐水剂对抗草甘膦大豆农艺性状和生理指标的影响

[目的]探明缺磷胁迫下草甘膦对抗草甘膦大豆农艺性状和生理指标的影响,为缺磷条件下抗草甘膦大豆种植时合理使用草甘膦提供理论依据.[方法]以转基因抗草甘膦大豆RR1为材料,采用溶液培养法,在RR1长出真叶时进行缺磷胁迫,第二复叶完全展开时进行4.98 mL/L的41％草甘膦异丙铵盐水剂处理,5d后测定各生理指标,10d后测量农艺性状.[结果]正常供磷条件下,草甘膦处理会降低RR1大豆的叶面积、总根长、主根长、地上鲜重、根鲜重、根冠比、根系活力、根系磷含量和叶片磷含量,而株高、叶片SOD活性和MDA含量增加,但与清水处理差异均不显著(P＞0.05).缺磷胁迫下草甘膦处理的RR1大豆的叶面积、总根长、地上鲜重、根系活力、叶片磷含量和根系磷含量降低,而株高、根鲜重、根冠比、叶片SOD活性和MDA含量增加,其中SOD活性变化达显著水平(P＜0.05).[结论]缺磷胁迫下喷施草甘膦,大豆的根鲜重、根冠比、叶片MAD含量和SOD活性增加,叶面积、地上鲜重、根系含磷量和叶片含磷量减少.     

磷胁迫下大豆根分泌有机酸的动态变化

通过水培试验采用直接收集法和高效液相色谱技术测定了大豆根分泌物中有机酸的组成和含量,探讨了不同磷处理条件下大豆根分泌物中有机酸的动态变化,分析了不同磷处理对大豆根系生长和根分泌有机酸的影响。结果表明,大豆缺磷时,根冠比和根长密度增加,根直径变小,根分泌物中有机酸特别是苹果酸、柠檬酸和反丁烯二酸的数量增加,缺磷处理苹果酸和顺丁烯二酸的释放高峰先于供磷处理,不同生育时期有机酸分泌量存在明显差异。     

磷素对水稻根表红棕色铁膜的影响及营养效应

【目的】磷饥饿能明显诱导水稻根表红棕色铁膜的形成。然而,磷素是如何诱导水稻根表红棕色铁膜形成并不清楚。【方法】论文在水培条件下,对24个不同来源的传统水稻品种培养21 d后,分别进行缺磷和0.1 mmol•L-1 Fe2+处理,测定其根长、根表面积、根系干重、地上部干重及根表铁含量,从而筛选出根表铁膜含量较高的水稻品种“天优998”,并以此为材料,设置不同养分元素缺乏试验（缺氮、缺磷、缺钾及其交互等8个处理）、分根试验（两边根系同时进行正常磷处理;一边根系缺磷处理,另一边根系正常供磷处理;两边根系同时进行缺磷处理）和不同磷铁比试验（磷浓度为0.0125-0.4 mmol•L-1;铁浓度为0.1-3.2 mmol•L-1,按磷铁比为1﹕1;1﹕3;1﹕5;1﹕8处理设计了4个小试验）,测定了水稻根表铁膜浓度、根表无机磷浓度、根内无机磷浓度、根系和地上部磷、铁含量,探讨了磷素对根表红棕色铁膜形成及其营养效应。【结果】不同水稻品种根表铁膜浓度存在明显差异,24个水稻品种幼苗根表铁膜浓度范围为3.67-9.78 mg•g-1,水稻根表铁膜含量与根长、根表面积、根系干重、地上部干重呈显著的正相关。不同养分元素缺乏试验表明,水稻根表铁膜由红棕色铁膜和非红棕色铁膜组成,仅缺磷处理都能诱导水稻根表红棕色铁膜的形成,而缺氮和缺钾处理却不能。分根试验处理表明,缺磷处理根系侧并不能诱导正常供磷处理侧根系根表形成红棕色铁膜,根表红棕色铁膜形成主要受根表外源无机磷的影响,与根内无机磷无关。不同磷铁比试验表明,根表红棕色铁膜形成与根表磷铁比有关,根表DCB-Fe浓度与根系溶液中铁浓度有关;只有当磷铁比≤1﹕3时,根表才会形成明显的红棕色铁膜,随着磷铁比的降低,根表红棕色铁膜颜色加深;随着根系溶液中铁浓度的增加,根表DCB-Fe浓度逐渐增加,最大值为36.50 mg•g-1。最后进一步对磷铁比处理形成的根表红棕色铁膜水稻根系和地上部磷、铁吸收量进行测定,研究结果发现,根表红棕色铁膜的加深有利于水稻根系和地上部磷、铁的吸收。【结论】内源磷信号并不能诱导根表红棕色铁膜的形成,仅外源磷缺乏才能诱导根表红棕色铁膜的形成,根表红棕色铁膜的形成与根系周围环境中磷铁比有关,而根表DCB-Fe的形成仅与溶液中铁浓度有关。形成的根表红棕色铁膜在根系周围充当营养库的功能,有利于植物对磷、铁的吸收利用。     

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。     

不同磷效率水稻基因型根系形态和生理特性的研究

以磷高效水稻基因型连珍11和磷低效水稻基因型嘉948为材料,通过溶液培养试验研究了正常供磷(10 mg P·L-1)和低磷胁迫(0.5 mg P·L-1)条件下的根系形态,根系磷吸收动力学参数和根系分泌酸性磷酸酶特性.结果表明,在两种供磷条件下,连珍11的吸磷量均显著高于嘉948.与嘉948相比,连珍11具有较大的根干重,根长,根表面积和侧根数量.低磷胁迫下连珍11的根系磷吸收动力学参数Imax,Km和Cmin均显著低于嘉948;而在正常供磷条件下两个水稻基因型的Imax和 Km没有显著差异.低磷处理显著增加两个水稻基因型的Imax,却显著降低Km.正常供磷条件下两个基因型根系分泌酸性磷酸酶活性没有显著差异,而在低磷处理条件下连珍11的根系分泌酸性磷酸酶活性显著高于嘉948.研究表明连珍11的磷效率显著高于嘉948的原因是其具有较庞大的根系以及在磷缺乏条件下具有较高的根系分泌酸性磷酸酶活性和较低的Km和Cmin值.     

黄瓜磷效率评价及其基因型差异

在水培条件下,评价了来源不同的18个黄瓜基因型的磷效率,并初步分析了导致黄瓜磷效率基因型差异的生理机理。结果表明,两周的低磷胁迫严重抑制了黄瓜地上部生长,但刺激了根系的生长,主要表现在叶片数、叶面积、株高和茎粗降低,根冠比、比根长、总根长和总根表面积增加,根变细、根平均直径降低等。与高磷处理下供试黄瓜相比,低磷处理导致植株的总磷吸收量都不及高磷处理下的一半,下降了62.66%~93.96%,但磷利用效率提高了2~7倍。大部分根系形态指标(包括主根长、总根长、根表面积等)与黄瓜磷吸收效率显著相关。黄瓜的磷效率与其磷吸收效率极显著正相关,而与其利用效率相关性不大。磷胁迫改变了黄瓜地上部和地下部形态构型、显著降低了黄瓜植株总磷效率和磷吸收效率,磷利用效率则显著提高,基因型间差异显著。黄瓜的总磷效率主要由磷吸收效率决定。供试黄瓜中,基因型3、10、13和17为磷低效低敏感型,而基因型1、14、15和18为磷高效高敏感型,可用于培育磷高效黄瓜品种。     

低磷胁迫对辣椒苗期生长和生理特性的影响

【目的】揭示不同磷胁迫强度水平下辣椒的生长及生理特性变化规律,并筛选出对低磷具备指示作用的指标。【方法】以西南地区常见栽培加工品种辣椒114、115为材料,通过营养液培养的方式进行4个不同磷浓度水平处理,研究辣椒苗期生长过程、叶绿素含量及荧光特征、叶面积特征、根系形态特征,以及不同部位生物量分配、磷元素累积和磷元素吸收利用特征。【结果】缺磷降低了辣椒的株高、根系直径、地上部和整株干重、磷吸收量等,增加了辣椒干重的根冠比、细根的根长,提高了植株的磷利用效率。辣椒114和115的各指标总体趋势表现一致,但115对磷素缺乏的响应更为迅速,极端低磷胁迫下,114的吸收效率和利用效率更高。【结论】正常营养液1%水平的磷浓度可用于辣椒苗期耐低磷鉴定,低磷处理28～30 d可与CK表现出显著差别。低磷供应对辣椒的生长、光合、根系特征,生物量分配及利用特征均造成一定程度影响。平均直径、高度、叶面积、根/茎/叶干重、根/茎/叶的磷元素比例(%)、根/茎/叶磷累积量等表观性状指标可作为对低磷具备指示作用的特征因子。     

低磷胁迫下不同杉木家系根系觅磷能力分析

选择杉木种子园9个半同胞家系种子培育的幼苗作为研究对象,通过室内模拟磷胁迫盆栽试验,从根系增生觅磷能力角度比较分析不同家系杉木幼苗在低磷胁迫下根系形态指标生长的差异,结合苗高、地径和根冠比等生长指标,利用隶属函数法并结合权重进行综合评价,旨在筛选出具较强觅磷能力的杉木优良种质材料.结果表明:供磷处理和家系对杉木幼苗根体积、根生物量和根冠比的影响均存在明显的交互作用,而对苗高、地径、根长和根表面积的影响无明显交互作用.从单个因素来看,家系对杉木苗高、地径和根系形态指标的影响均达显著水平;供磷处理对根系指标和地径的影响均达显著水平,而对苗高的影响不显著.轻度与重度磷胁迫下,杉木家系地径增量比正常供磷处理显著降低22.9%和25.4%,且这两种低磷胁迫处理均明显促进根长、根体积、根生物量和根冠比等指标的增加.综合评价结果表明低磷环境中, 25号、20号和41号家系杉木根系觅磷能力较强,有利于对土壤磷斑块的觅食,从而维持地上部的正常生长.     

磷营养水平对新几内亚凤仙根系生长发育及养分吸收影响的研究

为了探讨磷营养对新几内亚凤仙根系生长发育及对氮、磷、钾吸收的影响,以新几内亚凤仙"红色河谷"品种为试材,采用磷素单因子六水平完全随机试验,测定了各水平磷处理下根长、根表面积、根系体积、根平均直径的变化以及对氮、磷、钾的吸收。结果表明,供磷浓度为120 mg/L时,根长、根表面积、根系体积及根平均直径均达到最大值;供磷浓度>120 mg/L时,根系生长受到抑制,磷水平与根表面积、根系体积、根平均直径呈极显著正相关;与此相应,地下及地上部分的干物质重、全磷百分含量及磷吸收量均在供磷浓度为120 mg/L时达到最大值。研究认为,供磷浓度为120 mg/L有利于该品种根系生长发育和氮、磷、钾养分吸收。     

大量及微量元素对胡麻幼苗生长发育的影响

以‘张亚2号’胡麻种子为试验材料,采用沙培盆栽的方法,以霍格兰全价营养液为对照,以全价营养液中分别缺少N、P、K、Mg、S、Ca、Fe、B、Mn、Cl、Zn、Cu、Mo元素为13个处理,进行了单因素试验,探讨大量及微量元素对胡麻幼苗生长发育的影响.结果表明:所有处理对胡麻幼苗子叶大小、真叶数目、株高、茎粗、干物质积累、侧根长度和条数均有一定程度的影响.B元素对胡麻幼苗叶片的影响较显著,缺B处理的植株子叶大而浓绿,真叶数目大于CK;S元素对胡麻幼苗株高的影响显著,4叶期时,缺S处理的株高为CK的62%;各元素对胡麻幼苗茎粗的影响不显著;B、Cl、Zn和Mo元素对胡麻幼苗侧根的影响显著,4叶期时,缺B、Cl和Mo处理的植株侧根长度分别为CK侧根长度的548.4%、267.7%、358.4%,6叶期时,缺Zn处理的植株侧根长度仅为CK侧根长度的12.1%;N和B元素对胡麻幼苗鲜质量和干质量的影响显著,8叶期时,缺N和B处理的干质量分别为CK干质量的251.3%、319.7%.     

玉米杂交种对缺磷反应的生理机制及基因型差异

【目的】揭示玉米杂交种对缺磷反应的生理机制,为高产高效品种的大面积推广应用提供科学依据。【方法】以蠡玉16、冀单28和宽诚10杂交玉米为供试作物,通过供磷和缺磷营养液培养研究缺磷对不同基因型玉米生长发育,根系形态、活性和生理特性的影响,并比较基因型间差异。【结果】与供磷比,缺磷的3个品种株高、地上部和整株干重及磷增长量均降低,根干重和根冠比均增加;根长依次增加61%、62%和18%,根半径降低19%、29%和4%,根表面积增加31%、18%和13%;总吸收面积和比表面积降低;pH降低1.3、0.8和0.7个单位;吸收H2PO4?和耐低磷能力提高;根组织中酸性磷酸酶活性提高。不同基因型间存在显著差异。【结论】缺磷时,蠡玉16干重增长最大,原因是其有较大的根长和根表面积,较活跃的根系吸收活性,较多的质子分泌,较强的耐低磷能力,较大的吸收速率和根内酸性磷酸酶活性。     

云南松苗木生物量构成因素的分析

为分析云南松苗木生物量的构成因素,以2年生云南松苗木为材料,对其生长性状和生物量进行了测定,运用相关分析与通径分析探讨了二者间的关系,并建立了回归方程。结果表明,云南松苗木生物量地上部分明显高于地下部分,总生物量与地径、苗高、主根长、侧根数、侧根长、针叶长等性状均呈正相关。通径分析可知,地径(0.620)对云南松苗木总生物量的直接作用最大,而侧根数(0.009)的直接作用最小,侧根数是通过地径、苗高、主根长、侧根长和针叶长间接影响总生物量。决定系数分析显示,地径(63.75%)对云南松苗木生物量的综合作用最大,其次是苗高(36.52%),说明地径和苗高是影响云南松苗木总生物量的主要因素。建立的云南松苗木总生物量与生长性状间的线性回归方程,可用于云南松苗木生物量的估测。     

毛红椿优树子代苗期性状遗传变异研究

以江西宜丰毛红椿优树子代为研究对象,在浙江富阳进行苗期试验,分析苗期苗高、地径、根干重、茎干重、根茎比、根总长度、根表面积和根体积等8个性状。家系间高、地径、根干重、茎干重和根茎比等性状均达极显著差异,说明毛红椿半同胞家系间存在较为丰富的变异,具选育潜力。各性状遗传力差异较大,苗高的遗传力相对较高,为0.80;地径、根干重、茎干重和根茎比4个性状的遗传力为中等,在0.53~0.68之间;而根总长度、根表面积和根体积等3个性质的遗传力相对较低。苗高与地径、茎干重之间显著正相关,而与根总体积显著负相关;地径与根干重、茎干重、根表面积和根总体积之间都显著正相关;根系性状(根总长度、根表面积和根总体积)之间都显著正相关。以苗高、地径2个主要苗期生长性状,采用独立选择法,选出8个苗期生长较快的家系。     

水杉人工林细根形态及生物量分布规律

[目的]研究水杉人工林细根形态和生物量分布特征,为水杉人工林管理提供数据支持。[方法]利用根钻法,对水杉细根的形态参数(直径、长度、比根长、比表面积)和生物量进行测定。[结果]随着细根根序等级的增加,水杉细根直径和细根平均长度呈现增加趋势;一级细根的比根长和比表面积远大于高级根;水杉细根主要集中在距树干1.5 m范围内;在垂直分布上,绝大部分的细根分布在0~20 cm土层;表层以小直径细根为主,而土壤深层以大直径细根为主。[结论]该研究可为细根生态过程研究及人工林管理提供数据支持。     

油菜素内酯和多效唑对玉米种子萌发及幼苗生长的影响

以玉米品种掖单13号为试材,研究了油菜素内酯(10~(-4)、10~(-3)、10~(-2)、10~(-1)ppm)和多效唑(25、50、100、200ppm)浸种对玉米种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,油菜素内酯和多效唑浸种后,玉米的发芽率提高,根系活力增强,叶中叶绿素含量增加;油菜素内酯可加快种子萌发,促进幼苗生长,增加根系长度,提高地上部和根鲜重;多效唑有延缓种子萌发的作用,使株高降低,茎加粗,地上部鲜重7天时降低,20天时升高,根系发育受到促进,增加根鲜重,提高根/冠比。     

宿根甘蔗黄化苗根系活力及其营养特性研究

【目的】研究宿根甘蔗黄化幼苗根系活力及其营养特性,探明宿根甘蔗幼苗黄化与根系吸收矿质元素能力的关系。【方法】在宿根蔗幼苗黄化发生严重的蔗区采集宿根黄化苗、相邻地块宿根正常苗和新植蔗苗的根系样品,测定根系活力及根系N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等营养元素含量。【结果】黄化苗根系活力极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系;黄化苗根系N含量略高于宿根正常苗根系,但低于新植蔗苗根系;黄化苗根系P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等元素含量均极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系,新植蔗苗根系矿质元素含量最高。【结论】宿根蔗黄化苗根系活力微弱,矿质元素含量不足,营养贫乏,不能从土壤吸收矿质元素。     

干旱区四种典型植物根构型及其功能特征研究

[目的]探讨干旱区植物根系构型及其功能特征。[方法]以艾比湖流域四种典型一年生草本植物盐爪爪、盐角草、猪毛菜、碱蓬为对象,分析四种植物地下根系的数量特征、生理生化特征。[结果]碱蓬和盐爪爪主根较长,细根分布范围较广,根系相对发达,猪毛菜和盐角草主根较短,细根分布范围相对较窄,株高较小,但根径和茎径较粗,四种植物的比根长和比表面积顺序均为碱蓬>盐角草>盐爪爪>猪毛菜。氮磷比值(N/P)碱蓬为最大,盐爪爪最小,N/P与植株的茎径和根径存在显著负相关关系,而与植株株高、根长、根径、冠幅等呈显著正相关。[结论]对植株根系活力贡献最大的因子是全磷、全氮和过氧化氢酶(CATU)含量,四种植物根系活力综合得分的排序为盐角草>猪毛菜>盐爪爪>碱蓬。     

宿根甘蔗黄化苗根系活力及其营养特性研究

【目的】研究宿根甘蔗黄化幼苗根系活力及其营养特性,探明宿根甘蔗幼苗黄化与根系吸收矿质元素能力的关系。【方法】在宿根蔗幼苗黄化发生严重的蔗区采集宿根黄化苗、相邻地块宿根正常苗和新植蔗苗的根系样品,测定根系活力及根系N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等营养元素含量。【结果】黄化苗根系活力极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系;黄化苗根系N含量略高于宿根正常苗根系,但低于新植蔗苗根系;黄化苗根系P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等元素含量均极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系,新植蔗苗根系矿质元素含量最高。【结论】宿根蔗黄化苗根系活力微弱,矿质元素含量不足,营养贫乏,不能从土壤吸收矿质元素。