作物耐低磷营养性状遗传研究进展

作物营养遗传研究是当今农业科研领域中的研究热点。为此就作物耐低磷营养性状的遗传研究进展进行了综述,如植物适应低磷胁迫的生物学特性、低磷条件下基因型间生理生化特性的差异、以及适应低磷的分子生物学机制等,并对开展此类工作的有效途径进行了探讨。     

植物低磷胁迫信号转导与适应性反应研究进展

磷是植物生长发育所必须的大量元素之一,据调查世界范围内大量耕地有效磷缺乏,植物生长发育和作物产量因此受到限制。在长期进化过程中,耐低磷植物在早期响应基因(主要与低磷信号感受和转导有关)和后期响应基因(主要与形态、生理生化和代谢有关)的协同作用下形成了多种低磷适应机制。从低磷信号的感受和转导,形态、生理生化和代谢适应性机制方面综述了目前植物耐低磷方面的研究进展。以期为植物低磷信号转导和适应机制研究及耐低磷作物品种的培育提供依据。     

植物低磷胁迫信号转导与适应性反应研究进展

磷是植物生长发育所必须的大量元素之一,据调查世界范围内大量耕地有效磷缺乏,植物生长发育和作物产量因此受到限制。在长期进化过程中,耐低磷植物在早期响应基因（主要与低磷信号感受和转导有关）和后期响应基因（主要与形态、生理生化和代谢有关）的协同作用下形成了多种低磷适应机制。从低磷信号的感受和转导,形态、生理生化和代谢适应性机制方面综述了目前植物耐低磷方面的研究进展。以期为植物低磷信号转导和适应机制研究及耐低磷作物品种的培育提供依据。     

根系分泌物调控植物适应低磷胁迫的机制

磷是植物生长发育的必需营养元素,土壤中有效磷含量低是限制作物高产的主要因素。由于长期不当施肥,土壤中累积大量磷素,其中大部分磷是植物难以直接吸收的难溶性无机磷和有机磷。植物在长期进化过程中形成了一系列适应低磷胁迫的机制,其中根系分泌物参与土壤磷活化利用的机制一直是研究的热点问题。本文总结了近十年来关于低磷胁迫调控根系分泌物(有机酸和紫色酸性磷酸酶)合成和分泌的研究进展,对根系分泌物在根际微生态中的重要作用提出了展望,旨在阐明通过控制作物根系分泌物来提高作物磷效率的途径,为培育磷高效作物品种和优化磷肥的田间管理提供思路和奠定理论基础。     

基于农作物施肥量视角的区域尺度农田面源污染风险评价研究

为揭示区域尺度农田面源污染现状，以农作物及其化肥施用量研究对象，提出了农田面源污染风险等级(包括安全、微风险、低风险、中风险和高风险)与粮食作物当量概念，剖析了近20年主要作物与作物类型的农田面源污染风险及其变化过程，构建了区域尺度农田面源污染风险评价模型，在国家尺度、区域尺度与省域尺度开展了我国农田面源污染风险评价研究。结果表明:1)不同作物类型及作物农田面源污染风险有较大差异。粮食作物属氮低风险和磷微风险，油料作物属氮、磷微风险，棉花属氮高风险和磷低风险，麻类作物属氮高风险和磷微风险，糖料作物属氮、磷高风险，烟叶属氮安全与磷中风险，蔬菜属氮中风险和磷高风险，茶园属氮高风险和磷中风险，果园属氮、磷肥高风险；2)国家尺度农田氮、磷面源污染风险系数分别为1.14和1.45，属氮、磷低风险。区域尺度农田氮面源污染风险系数1.02~1.37，除华南属中风险外，其它区域均为属低风险；农田磷面源污染风险系数1.08~2.20，东北、华北、华中和华东属低风险、西南与西北属中风险，华南属高风险；3)省域尺度农田氮面源污染风险系数0.95~1.41，除广东等7省属中风险外，其它省均属低风险；农田磷面源污染风险系数1.16~2.99，除贵州等8省高风险、云南等4省中风险、以及黑龙江与吉林微风险外，其他17个省均属低风险。综上，作物类型及其种植面积对区域农田面源污染风险有重要影响，粮食作物比例越大，农田面源污染风险越低，如东北、华北、华东和华中地区；果园、蔬菜或茶园比例越大，农田面源污染风险越高，尤其是磷风险，如西南、西北和华南地区。     

水稻品种耐低磷胁迫特性研究进展

磷是作物生长发育不可缺少的营养元素之一,然而土壤中可利用磷的含量却很少能满足作物的需要,因而作物磷素营养与磷肥施用长期以来成为国内外广泛研究的课题.在此,简述了世界和我国土壤磷资源供给概况,水稻品种耐低磷胁迫特性研究进展,耐低磷胁迫水稻品种(系)的筛选与鉴定研究进展,低磷胁迫对水稻品种根系的影响研究进展.     

秸杆还田的增磷作用及对植株全磷含量干物质积累的影响

土壤施用磷肥肥效低是农业生产中调节作物营养的一个具有经济价值的一个具有经济价值的大问题。本研究是从提高磷肥肥效土壤环境入手－作物秸秆直接还田为土壤笛生物生长繁殖增加新鲜的生物能源物质。提高土壤微生物数量和活性，微生物在降解能源物质的过程中，以达到转化土壤难溶性磷，保护有效磷，降低土壤固磷容量，提高土壤供磷水平，促进作物吸磷能力的增强，从而使植株含磷量、干物质重量增加。     

杂交水稻根际磷素的动态及利用

在灰棕紫泥水稻土上，杂交水稻土壤水溶性磷和有效磷，在根－上界面的浓度最低，随着根距的增加而上升，根－上界面Ｃａ－Ｐ减少最多，其次Ｆｅ－Ｐ和Ａｌ－Ｐ。水稻根际ＰＨ降低，根系Ｈ＾＋分泌增加，可能是促进Ｃａ－Ｐ转化的主要原因，在低磷或无磷条件下，根Ｈ＾＋分泌增加可视为磷胁迫下作物的一种适应性反应。     

植物忍耐低磷胁迫机理的研究进展

利用和挖掘作物自身磷高营养效率的能力,以改良作物磷营养性状,已成为植物磷素营养研究的重点和热点。论述了低磷胁迫下植物根系形态、根系分泌物以及磷的跨膜运输和体内转运等方面的适应性变化,总结了目前与磷高效营养性状有关的基因定位和克隆的研究进展,进而揭示出植物低磷胁迫忍耐机理。     

低植酸作物育种研究进展

植酸广泛存在于作物种子中,由于植酸中的磷不能被非反刍动物有效吸收利用,而从粪便排出造成了磷资源的极大浪费和环境污染。近年来,利用理化诱变与转基因技术已成功地获得了玉米、大麦、水稻和大豆等作物的低植酸突变体。为进一步研究低植酸作物育种的现状,对植酸的简史、生物合成过程、低植酸突变体的培育及遗传特征、低植酸突变体农艺性状进行了综述,并对低植酸作物的应用前景进行了简要分析。     

水稻耐低磷研究进展*

 水稻耐低磷特性的研究和利用将成为解决多年来磷肥施用造成的环境污染和挖掘利用土壤潜在磷的有效途径之一。长期的低磷胁迫压力,使水稻进化了形态学、生理生化、分子生物学等方面的一系列耐性机制来扩大对土壤无效磷的活化吸收,对水稻耐低磷筛选指标、耐低磷基因源地理生态及磷素的体内运筹、耐低磷基因的时空表达特性等研究,有望推动水稻耐低磷的育种进程,产生巨大的经济效益和环境效益。     

大豆耐低磷指标筛选与耐低磷品种鉴定

为了对大豆耐低磷指标的进行分析与评价,并筛选与大豆磷效率耐低磷性密切相关的重要指标,选取了41个大豆品种进行了耐低磷系数进行比较和分析,并对酸性磷酸酶活性与相应的株高、干物质量和磷利用效率的耐低磷系数利用NTSYS软件进行聚类分析。结果表明：①2 μmol/L（LP）和1 000 μmol/L（NP）处理下22个品种根尖酸性磷酸酶(RAPA)的耐低磷系数（1.922 9~35.201 1）,32个品种LAPA的耐低磷系数（1.048 2~4.465 5）,9个品种株高的耐低磷系数（0.923 1~1.000 0）,17个品种干物质量的耐低磷系数（1.000 0~2.125 0）,28个品种全磷含量（P%）的耐低磷系数（1.083 2~6.757 3）,18个品种磷利用效率的耐低磷系数（1.005 4~3.308 6）,不同基因型品种中耐低磷系数差异大;②RAPA活性与相应品种的株高、干物质量和磷利用率之间耐低磷系数存在极显著正相关（r=0.55、0.72、0.43）;③RAPA活性和株高、干物质量、磷利用效率等磷效率相关因素的耐低磷系数进行聚类分析,鉴定出高度、中度和非耐低磷型品种。上述结果说明RAPA活性耐低磷系数可作为影响磷效率耐低磷性的重要因素,可用于大豆耐低磷品种的筛选及分子辅助选择。     

根际解磷微生物研究进展

综述植物根际解磷微生物种群分布和数量、解磷机制、解磷微生物与植物根系分泌的关系及解磷微生物对作物生长的影响等方面的研究进展,并展望解磷微生物的研究方向。     

水稻低磷胁迫研究进展

缺磷是农业生产中限制水稻产量的一个重要因子。通过对磷在土壤中的存在形式,低磷胁迫对水稻根系、光合作用、磷亲和力的影响,以及水稻耐低磷基因型的筛选和耐低磷基因分子定位的进展进行综述,并对今后水稻低磷胁迫的研究趋势作出预测,以期为水稻耐低磷研究及磷高效水稻品种改良提供新的思路和理论依据。     

不同种源马尾松种质耐低磷的主成分与灰色关联度分析

通过对不同种源马尾松在磷胁迫下多项形态和生理指标的测定,利用主成分和灰色关联分析,筛选和鉴定了耐低磷种源.以广西桐棉(GT)、福建龙岩(FL)、福建武平(FW)、江西崇义(JC)、湖南汝城(HR)、四川眉山(SM)及贵州孟关(GM)等7个种源的马尾松幼苗进行盆栽试验,采用营养液培养,设置正常磷条件(KH_2PO_4 10 mg/L,对照)和低磷(2.0 mg/L)处理,测定株高、主根长、根质量、地上部鲜质量、根冠比、总叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖、丙二醛、可溶性蛋白、游离脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和根系活力等15个形态生理指标,以各项指标的耐低磷系数作为耐低磷指标,通过主成分和灰色关联分析对其耐低磷进行评价.主成分分析将15个单项指标转换成4个综合指标;隶属函数法计算耐低磷能力D值为四川眉山(SM)最大;灰色关联分析表明类胡萝卜素质量分数、根系活力、丙二醛质量分数和游离脯氨酸质量分数与马尾松耐低磷性关系密切.综上,主成分和灰色关联分析能够有效用于马尾松耐低磷种质筛选,四川眉山种源较耐低磷,福建龙岩(FL)和福建武平(FW)属中等耐低磷类型,贵州孟关(GM)与江西崇义(JC),广西桐棉(GT)与湖南汝城(HR)属于较弱耐低磷类型.     

耐低磷新疆春玉米基因型筛选及其磷效率

【目的】筛选耐低磷及磷高效玉米品种是充分利用土壤磷素和减施磷肥的有效途径,挖掘玉米利用土壤磷素的生物学潜力,为培育磷高效利用玉米品种提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,在低磷(P₂O₅:20 mg/kg)和正常磷(P₂O₅:100 mg/kg)条件下,以8个新疆自育的春玉米品种和1个对照品种(郑单958)为供试材料。【结果】筛选耐低磷基因型,划分不同磷效率类型,鉴定出对磷高效的玉米品种。施用磷肥对玉米生长有明显的影响,玉米地上部干物质重、单株产量及植株氮磷累积量在各品种之间差异显著。鉴定出4个耐低磷品种,分别为新玉29号、新玉47号、新玉54号 和新玉69号。依据磷效率综合值对玉米基因型磷效率类型进行了划分。【结论】新玉47号、新玉54号和新玉69号为耐低磷且低磷高效品种,郑单958为不耐低磷且正常磷高效品种,新玉110号为不耐低磷且磷低效品种,新玉24号、新玉29号、新玉80和新玉102号为磷低效品种。     

小麦代换系耐低磷生理性状的主成分分析及综合评价

【目的】通过对不同磷处理下小麦代换系多项生理指标研究,筛选和鉴定耐低磷基因型。【方法】以小麦CS-Synthetic 6x 整套染色体代换系及其亲本为材料,对其在不同磷处理条件下叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、SOD、POD活性、丙二醛含量、叶绿素、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率,气孔导度、胞间二氧化碳浓度、初始荧光、最大荧光,原初光能转化效率（Fv/Fm）等14个生理指标进行测定,以各项指标的耐低磷系数作为耐低磷指标,通过主成分分析、聚类分析对其耐低磷特性进行综合评价。【结果】将14个单项生理指标转换成为7个相互独立的综合指标;并通过聚类分析将23个基因型划分为3类：父本Synthetic 6x与2A代换系耐低磷特性较强,母本中国春与4A、7A、2B、1D、3D代换系耐低磷特性较弱,其余15个代换系（1A、3A、5A、6A、1B、3B、4B、5B、6B、7B、2D、4D、5D、6D、7D）耐低磷特性中等。【结论】Synthetic 6x 的2A染色体上具有耐低磷胁迫特性的有关基因,在小麦耐低磷育种中可以加以利用     

低磷胁迫下玉米自交系产量耐性系数和叶片症状率级别的分布

通过玉米磷高效基因型的筛选,结合传统和现代育种手段培育磷高效型玉米品种,是解决目前土壤磷素利用效率低、节约磷矿资源的1条有效途径。我国有关玉米磷效率资源的筛选工作已有很多报道,但是对耐低磷玉米自交系鉴定指标体系的研究较少。以375份东北三省常用玉米自交系为试材,采用对比试验设计,分别在高磷（CK）和低磷土壤上种植,在玉米10叶期进行症状叶调查,计算症状率并在收获时统计产量;根据症状率级别和产量耐性系数2个指标,对参试玉米自交系进行了耐低磷型的筛选。结果表明：不同玉米自交系在低磷处理下表现出不同的抗性和适应性。低磷胁迫下,绝大部分自交系产量有所下降,其中产量耐性系数〉0.8（相对耐低磷）的自交系有17份,占参试材料总数的4.5%;叶片没有出现症状率的自交系有26份,占参试材料总数的6.93%。375份东北常用玉米自交系中存在着一些磷高效型玉米自交系,这为我国玉米育种提供了宝贵资源。     

Priming: A promising strategy for crop production in response to future climate

Anticipated more frequent extreme events due to changes in global climatic variability requires adaptation of crop species to multi-occurrence abiotic stresses hereby sustaining the food security. Priming, by pre-exposure of plants to an eliciting factor, enables plants to be more tolerant to later biotic or abiotic stress events. Priming induced "stress memory" exists in both present generation and the offspring. Thus, priming is suggested to be a promising strategy for plants to cope with the abiotic stresses under global change scenarios. In this review, the underlying physiological and molecular mechanisms of priming induced enhancement of stress tolerance to the major abiotic stresses of drought and waterlogging, and high and low temperature in crop plants were discussed, and the potential to utilize the priming effect for sustaining crop productivity in future climates was also suggested.     

Evaluation of heat tolerance in fruit crop varieties

Various reactions of fruit crop species and varieties to the increase in air temperature are noted. The adaptation of fruit plants to overheating is connected with the functioning of protective mechanisms, which are particular for each species: the detoxication of ammonia formed during protein decomposition or protection of proteins from destruction (in the plum). The capability of plants to survive high temperatures depends on the genotypic properties of a variety, period of manifestation of the temperature stress factor, and duration of its action in separate years. A universal physiological and biological heat tolerance criterion in fruit crop varieties is the degree of change in protein concentration in plant leaves affected by the stress factor.