两种光、氮条件下玉米苗期根冠性状QTL定位

以根、冠性状差异显著的亲本478和Wu312为基础材料,构建了含218个株系的F8重组自交系群体,利用该群体构建了包含184个SSR标记的遗传连锁图谱,图谱总长度为2 084.1 cM,平均图距为11.3 cM。在低光、高氮下和高光、低氮下对玉米苗期地上部干重、根干重、根冠比、最大根长进行了QTL定位分析,两种条件下共定位到21个与苗期根冠性状相关的QTL位点,低光、高氮条件下定位到11个QTL位点,高光、低氮条件下定位到10个QTL位点,分别位于第1、2、3、4、5、6、7、9染色体上。第6染色体上定位到7个位点,其中一个为控制低光、高氮下根干重的主效位点,贡献率为25.3%。在第1染色体上umc1335-bnlg1556区段同时检测到高光、低氮条件下地上部干重和根冠比的QTL位点,这些位点与地上部干物质的形成密切相关。     

玉米根系特征的基因型差异及与氮吸收效率的关系

在4个硝酸盐浓度下进行2个玉米品种盆栽砂培试验,研究玉米根系特征的基因型差异对硝酸盐浓度的响应及与氮素吸收效率的关系。结果表明,氮高效品种郑单958在硝酸盐浓度为0.08、0.8、4.0 mmol/L时,根重、根幅、根长、根表面积、根体积、分枝数、分形维数、根系活力均显著高于氮低效玉米品种内单314。各根系形态指标随硝酸盐浓度的增加逐渐增加,当硝酸盐浓度从4.0 mmol/L增加至8.0 mmol/L时,不同基因型品种间差异不显著。在低氮胁迫条件下,玉米主要通过增加细根比例、增加根表面积吸收更多的氮素;在氮素供应充足条件下,通过增加根系平均直径,形成高密的分枝系统吸收氮素。进一步通径分析表明,根长与根体积对氮吸收效率直接影响最大,是氮吸收效率差异的主要原因。     

不同大豆品种对氮肥反应的差异

5个不同大豆品种的盆栽试验结果表明,品种间生物产量和籽粒产量的差异,尤其在高氮条件下的差异更明显,而籽粒粗蛋白含量差异在低氮条件下较明显;大豆品种间根系鲜重、根系活力、叶绿素含量的差异与产量差异趋势基本一致。根鲜重、根活力和叶绿素含量与生物产量和籽粒产量呈显著或极显著正相关。宁镇1号和87A6根系发达、活力强,叶绿素含量和氮素利用率、收获指数及产量较高。     

玉米自交系铁7922苗期耐低氮胁迫原因探讨

以低氮胁迫(NO3--N0.2mmol/L)与正常供氮(NO3--N2mmol/L)条件下的生物量比值作为耐低氮能力指标,从12份玉米自交系中筛选出在低氮胁迫条件下苗期能够正常生长的自交系铁7922。通过不同玉米自交系对低氮胁迫反应差异的比较研究,从根系与氮利用效率对低氮环境的响应以及硝酸盐吸收动力学等3个方面对铁7922耐低氮原因进行了探讨。结果表明,铁7922对低氮环境的适应是多因素共同作用的结果,表现在氮胁迫浓度下根干重的增加、氮利用效率的显著提高以及较小的Km和低的Cmin。单纯的根干重的增加(掖515)或氮利用效率的提高(H21)或较小的Km(4F1、豫8701)并不能保证在低氮环境的正常生长。     

世界天然橡胶主产国近期生产情况综述

用4种胶园土壤进行温室盆栽试验,研究4种土壤条件下不同施氮水平对橡胶苗根系生长的影响。结果表明：在不同母质土壤不同氮水平下,橡胶苗根系适应性存在着显著差异。在一定施氮量(≤30g/盆)条件下,侧根长度、表面积、直径、体积与干重随施氮量增加显著增加;高氮(60g/盆)条件下,侧根长度减少,根系变短变细,根重降低。这说明,在低氮条件下能刺激根系的生长发育,高氮条件抑制根系的大量发生。     

耐低磷胁迫下玉米自交系幼苗的生长及磷素分配特征

选取耐低磷型玉米自交系QXN233和低磷敏感的QXH0121为材料,研究低磷、正常施磷、高磷3个生长条件下两个自交系幼苗的生长及磷素的分配情况。结果表明,在低磷和正常施磷条件下,自交系QXN233的地上部、根系与整株干重均显著高于QXH0121。低磷条件下,两个自交系根部形态差异较大,QXN233的根长、根表面积、根体积、根尖数均大于QXH0121,且QXN233的侧根数有所增加,推测其通过侧根的大量发育,增加根系表面积与根际环境的接触,促进根系对磷素的吸收。低磷条件下QXN233具有较小的根冠比,其地上部的磷素分配比例更高,表明QXN233能够吸收并输送更多的磷到地上部,从而使植株能够在低磷条件下更好地生长。     

水分胁迫条件下氮素营养对不同冬小麦基因型的生理效应

为给旱地小麦高产栽培和氮素高效利用提供依据,以水氮高效型品种小偃22和水氮低效型品种小偃6号为供试材料,通过水培试验,研究了水分胁迫下介质氮素营养对冬小麦幼苗根系和冠层干重、叶片相对含水量、根系活力、叶片叶绿素含量(SPAD值)等生理指标的影响.结果表明,水分胁迫和介质氮素供应对小麦幼苗各生理指标均有显著影响.水分胁迫下,介质供氮显著提高冠层干重、叶片相对含水量、根系活力及叶片叶绿素含量,降低根干重.而在供氮条件下.水分胁迫导致小偃22根系和冠层干重均明显降低,而小偃6号根系和冠层干重均明显增加,两个品种的叶片相对含水量(P<0.05)和根系活力(P>0.05)显著降低,培养阶段前期的叶片叶绿素含量提高.在介质缺氮条件下,水分胁迫使小偃22和小偃6号冠层干重分别增加和下降,两个品种根干重和叶片叶绿素含量均明显下降,叶片相对含水量和根系活力均增加.说明改善介质氮素营养可增强水分胁迫下小麦抗旱能力,促进冠层干物质积累,同时也增大小偃22根、苗干物质积累和两个品种叶片相对含水量对水分胁迫的敏感性,而降低了小偃6号根系和冠层干物质积累及两个品种根系活力和叶绿素含量对水分胁迫的敏感性.     

不同氮素利用效率小麦苗期的根系形态数量性状分析

为在苗期可通过根系形态数量性状对氮高效小麦品种进行鉴别,利用营养液培养法,在正常氮(5mmol·L~(-1))和高氮(45mmol·L~(-1))处理下,研究了黄淮平原区18个主栽小麦品种苗期氮素利用效率与根系形态数量性状的关系;通过干物重和氮积累量与根系形态指标相结合的方式对供试小麦品种植株氮效率进行了综合评价,并划分不同氮效率类型。结果发现,在两种氮处理下,供试小麦品种的根干重、茎叶干重、单株干重、根氮含量、茎叶氮含量、单株氮含量、单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数的变异系数均大于15%,可作为氮效率评价指标。小麦的单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数与植株氮积累量呈显著正相关,可以作为育种早期筛选高氮效率材料的指标。不同氮效率类型的单株总根长、根总表面积、根总体积、根尖数均表现为氮高效型氮中效型氮低效型。通过逐步回归分析,建立了小麦幼苗植株氮积累量和根系形态数量性状的预测模型,拟合精度在91.91%以上。小麦不同氮效率类型间的单株总根长、根总表面积、单株根尖数的差异均达显著水平,生产上可根据小麦苗期根系的主要形态数量性状判断其氮效率高低。     

施氮量对不同小麦品种根系的影响

以不同氮利用效率小麦品种为供试材料，通过测定小麦不同时期的根系活力和根条数的方法，研究施氮量对小麦根系的影响。结果表明：根条数和根系活力随着施氮量的增加而增加，且差异显著。矮早8低氮条件下和郑麦366高氮条件下生育中及后期保持了较高的根条数和根系活力，根系衰老较缓，有利于对土壤有效氮的吸收，以郑麦366表现较为明显。     

氮素供应和pH值对玉米根系形态的影响

实验设正常供氮(0.5 mmol/L NO3-)和高氮(10 mmol/L NO3-)处理,研究不同pH值水平下(4.5～8.0)氮素供应对玉米根系生长的影响。结果表明,氮供应与溶液pH值对玉米根系的影响不存在互作效应。高氮供应不影响地上部与根的干物质积累;pH值提高有利于促进干物质向地上部分配,向根的分配比例相对下降,根冠比下降。高氮使单株根系总长度平均下降,降幅为34.5%,主要是轴根和侧根长度下降,轴根数和侧根密度受影响较小。在两个氮水平下,总根长、轴根长、侧根长均随pH值的上升表现增加的趋势,高pH值主要增加侧根密度。研究表明,在酸性土壤上,不能通过大量施用硝态氮肥缓解氢离子对根系生长的抑制作用。     

不同氮效率油菜苗期根系形态及养分累积差异研究

为了解低氮胁迫下氮效率差异油菜在根系形态及养分吸收累积方面的差异,以一对氮效率差异油菜种质为材料,通过水培研究在低氮胁迫下苗期根系形态和养分累积的变化及差异。结果表明,在不同氮浓度处理下,两个材料根系和养分累积量都存在显著差异（P<0.01）。低氮胁迫下（N浓度为0.38mmol/L）,油菜主根长和侧根长显著增加,根系木质化程度降低,养分累积量显著下降。与氮低效油菜种质相比,氮高效油菜总根长、根表面积、根体积、侧根数及主根长,分别高出30.96%、22.02%、24.13%、28.20%和40.62%,且植株氮、磷、钾累积量分别是氮低效油菜的2.02、1.89、3.37倍。此外,氮高效油菜根尖分生区细胞分裂数目增加,伸长区细胞长度增加,可能导致了油菜主根的伸长生长。综上所述,与氮低效油菜相比,氮高效油菜对低氮胁迫耐受力更强,根系较为发达、养分累积 量降低幅度小。因此,氮高效油菜种质可能通过更发达的根系和更多的养分累积来应对低氮胁迫。     

不同籼稻品种对低磷响应的差异及其农艺生理性状

【目的】研究不同籼稻品种对低磷响应的差异及其农艺生理性状。【方法】以12个江苏省近80年来各阶段在生产上应用的具有代表性的中熟籼稻品种为材料,进行全生育期水培种植,设置低磷(磷浓度为标准营养液中磷浓度的1/20)处理,以正常磷处理(标准培养液配方)为对照。【结果】将耐低磷指数作为评价籼稻品种耐低磷性的指标,并将供试品种分为3类：强耐低磷品种(耐低磷指数≥0.9)、中耐低磷品种(0.5<耐低磷指数<0.9)、弱耐低磷品种(耐低磷指数≤0.5)。选择耐低磷性差异明显的强耐低磷品种2个以及弱耐低磷品种2个进行农艺与生理特征分析。与对照相比,低磷处理降低了各品种产量。与对照相比,低磷处理增加了水稻的磷素运转率(PTE)、磷产谷利用率(IPE)和磷收获指数(PHI),强耐低磷品种在低磷处理下的PTE和IPE高于弱耐低磷品种。与弱耐低磷品种相比,强耐低磷品种在低磷处理下具有较大的地上部干物质、根干质量和茎鞘中非结构性碳水化合物(NSC)积累和转运,根系氧化力降幅小,根系酸性磷酸酶活性增幅高,分蘖受抑制程度小,并能保持较大的叶面积指数以及孕穗灌浆期较高的光合速率。【结论】与弱耐低磷品种相比,在低磷处理下保持较高的干物质、NSC积累和运转、根系氧化力、根系酸性磷酸酶活性、光合速率以及磷素利用效率是强耐低磷品种重要的农艺与生理特征。     

水氮管理对不同氮效率水稻根系性状、氮素吸收利用及产量的影响

【目的】探究水氮管理措施对不同氮效率水稻根系构型、氮素吸收利用和产量形成的影响,以及根系性状特征与氮素吸收利用和产量关系。【方法】试验采用三因素裂裂区设计,主区为2个不同氮效率水稻品种德香4103(氮高效型)和宜香3724(氮低效型),裂区设置"常规灌溉"和"控制性交替灌溉"2种水分管理方式,裂裂区为SPAD指导施肥、优化施肥以及农民习惯施肥3种施氮模式,运用岭回归分析方法探究根系构型与氮素吸收利用和产量的关系。【结果】水稻抽穗期根系性状、产量、每穗粒数、千粒重及总颖花量均存在显著的基因型差异。氮高效品种德香4103每穗粒数多,群体库容量大,产量较氮低效品种宜香3724高0.24%~11.31%;控制性交替灌溉有利于水稻千粒重的增长,常规灌溉则对水稻有效穗数、每穗粒数及群体颖花量提高更为有利;SPAD指导施肥和优化施肥处理能够提高水稻有效穗数和每穗粒数,扩大群体颖花量以保证其对农民习惯施肥的产量优势;由于水氮互作效应的存在,控制性交替灌溉下施氮处理与空白处理水稻千粒重的差距比常规灌溉的大幅降低,使得控制性交替灌溉下施用氮肥的增产效果更佳。德香4103的氮肥生理利用率较宜香3724平均高8.69%,常规灌溉下水稻氮积累量较高,控制性交替灌溉下氮肥回收率、农学利用率、生理利用率均较优;与农民习惯施肥处理相比,SPAD指导施肥与优化施肥模式更有利于水稻氮素吸收利用效率的提高。拔节期、抽穗期和成熟期水稻根系构型与产量岭回归方程的决定系数范围为0.4198~0.9028,其中,抽穗期根系性状与产量关系最为密切,氮高效和氮低效品种的决定系数均超过0.9。在拔节期,水稻细分枝根长对产量影响最大;在抽穗期,氮高效和氮低效品种存在差异,前者是粗分枝根长,后者是细分枝根表面积对产量影响最大;在成熟期,不定根长与产量关系最为密切。水稻抽穗期根系构型对氮积累量变化的解释程度较高,岭回归方程决定系数均接近0.7。就水氮管理措施而言,氮高效和氮低效水稻均应采用常规灌溉配套SPAD指导施肥或控制性交替灌溉结合优化施肥来实现产量的提高。【结论】水稻抽穗期根系构型与产量、氮积累量关系密切,采用合理的水氮管理措施能够实现水稻产量和氮素吸收利用效率的同步提高。     

Root characteristics of temperate pasture in New South Wales after grazing at three stocking rates for 30 years

The distribution of length, diameter, surface area and volume of roots was measured in northern New South Wales, Australia, under temperate pasture that had been previously grazed at low and high stocking rates for 30 years; these root characteristics were compared with those of roots under ungrazed pasture. The ungrazed pasture was dominated by Phalaris (Phalaris Aquatica), whereas annual grasses and dicotyledons were a large component of the pasture at low and high stocking rates. A fine-meshed (0.250 mm) sieve was used for separating the roots from the soil, and the root characteristics were measured using image analysis techniques. With this sieve size, root length densities were many times higher than published data for astures where a larger mesh sieve had been used for sample preparation. The lengths of root per unit of soil volume (root length densities) were high for all stocking rates and averaged 91 cm cm^?3 near the soil surface (0 – 5 cm) declining to 4.0 cm cm^?3 at the deepest depth measured (65–75 cm). There was a greater proportion of roots near the soil surface at the higher stocking rates. A greater proportion of fine roots occurred at the higher stocking rates, which was probably due to the differences in botanical composition. Reciprocal, power and logarithmic functions best described the distribution of root length density, root surface area density and root volume density, root surface area density and root volume desnity with depth.     

利用根箱法解析大豆苗期氮磷吸收及其在根际分布的特征

应用根箱法对2种不同大豆基因型苗期的氮、磷吸收及其在根际分布进行比较研究.结果表明,高产品种北丰11单位根长及根表面积吸收的氮、磷量及植株体内的氮、磷含量均高于低产品系海9731,北丰11表现出较强的吸收养分能力.土壤有效氮、磷在根际的分布趋势不同,根际有效氮含量高于非根际,而有效磷含量则低于非根际,但全氮和全磷的含量无明显变化.不同基因型间,活化根际养分能力差异较大,北丰11在0-8 mm内的根际土壤有效氮、磷含量均高于海9731,这种差异的原因与2基因型根际pH值的差异有一定关系,北丰11根际pH较低.     

‘云蔗05-51’与‘云蔗081609’苗期氮吸收利用效率的比较研究

甘蔗（Saccharum spp. hybrid）是我国食糖生产的重要原料,当前生产中普遍存在施氮量高而氮肥利用率低的问题。除了优化施肥管理,种植氮高效的甘蔗品种也是减氮增效的重要途径之一。本研究以云南蔗区推广的早熟高产高糖甘蔗品种‘云蔗05-51’和‘云蔗081609’为试验材料,设置0、0.1、0.5、1、5、10 mmol/L 6个供氮水平开展水培试验,在苗期测定植株生物量、根系形态、氮浓度与累积量、氮素吸收利用效率等指标。结果表明：（1）2个品种地上部、根系及整株生物量均随供氮水平的升高呈先升后降趋势,‘云蔗081609’根系生物量先于其地上部达到峰值,‘云蔗05-51’则相反,‘云蔗05-51’和‘云蔗081609’达到最佳生长需要的供氮量分别为0.5、1 mmol/L,相同供氮水平下‘云蔗081609’生物量高于‘云蔗05-51’;（2）随供氮水平上升,2个品种的根系总长度和平均根直径先上升后趋于稳定,根表面积持续增加,比根长先升后降,相同供氮水平下‘云蔗081609’的根系总长度、平均根直径和根表面积高于‘云蔗05-51’,比根长则低于‘云蔗05-51’;（3）2个品种植株氮浓度及累积量随供氮水平的升高总体呈先上升后稳定的趋势,相同供氮水平下‘云蔗081609’的植株氮累积量高于‘云蔗05-51’;（4）随供氮水平的增加,2个品种的单位根长吸氮量呈先升后稳定的趋势,单位根表面积吸氮量则呈先升后降并趋于平稳,氮素生理利用效率均随供氮水平升高显著降低,在0.1~10 mmol/L范围内‘云蔗081609’单位根长的吸氮量高于‘云蔗05-51’,但单位根表面积吸氮量变化趋势基本一致,品种间氮素生理利用效率无差异。综上表明,‘云蔗081609’在苗期对氮的吸收量高于‘云蔗05-51’主要得益于更好的根系生长,苗期适宜需氮量低于‘云蔗05-51’。     

水稻品种的耐低磷性及其农艺生理性状

【目的】 本研究旨在探明水稻耐低磷性的评价指标和耐低磷品种的农艺生理特征。【方法】以11个江苏省近70年来的代表性粳稻品种作为材料,进行水培种植,设置低磷(标准营养液中磷浓度的1/20)处理,以正常磷浓度(国际水稻研究所标准营养液配方)为对照。【结果】 耐低磷指数(低磷产量×耐低磷系数/所有供试品种低磷处理的平均产量)、干物质指数(低磷干物质量/对照干物质量)与耐低磷系数(低磷产量/对照产量)及低磷处理下的产量呈显著或极显著正相关。将耐低磷指数和干物质指数作为评价水稻品种耐低磷性的指标。根据两指标值的大小将供试品种分成3类：强耐低磷品种,耐低磷指数和干物质指数均≥1;中耐低磷品种,耐低磷指数和干物质指数均>0.6, 耐低磷指数或干物质指数<1;弱耐低磷品种或低磷敏感型品种,耐低磷指数或干物质指数≤0.6。与弱耐低磷品种相比,强耐低磷品种在低磷处理下具有根量大、根系活力强,分蘖早期分蘖数多,总叶面积指数(LAI)和高效LAI大、有效LAI比例高,库容量大,抽穗期茎鞘中糖积累量多,抽穗至成熟期物质生产能力强等特征。与对照相比,低磷处理增加了磷素产谷利用率(稻谷产量/磷吸收量)和磷收获指数(籽粒中磷/成熟期植株中总吸收的磷)。在低磷下的磷素产谷利用率,强耐低磷品种高于弱耐低磷品种。【结论】 耐低磷指数和干物质指数可以作为耐低磷品种的筛选指标;在低磷处理下,根量大、分蘖早期分蘖数多、库容量大、抽穗至成熟期物质生产能力强是耐低磷性强和磷利用效率高水稻品种的重要农艺生理特征。     

Nutrient and assimilate partitioning in two tropical maize cultivars in relation to their tolerance to soil acidity

The use of Al-tolerant and P-efficient maize cultivars is an important component of a successful production system on tropical acid soils with limited lime and P inputs. Grain yield and secondary plant traits, including root and aboveground biomass, nutrient content and leaf development, were evaluated from 1996 to 2002 in field experiments on an Oxisol in order to identify maize characteristics useful in genetic improvement. Here we present the results of the 2002 trial and compare them with previous results. The aim of this experiment was to assess the effect of assimilate and nutrient partitioning on the growth and grain yield of two tropical cultivars having different Al tolerance (CMS36, tolerant, Spectral, moderately tolerant). The soil had an Al saturation of 36% in topsoil (pH 4.5) and >45% below 0.3 m depth (pH 4.2). Measurements made from emergence to grain filling included: root, stem and leaf biomass, P and N content, leaf area index (LAI), radiation use efficiency (RUE), soil available N and root profiles at anthesis. The experiments consisted of two P treatments, zero applied or 45 kg P ha⁻¹ (−P and +P). All the treatments received N and K fertilizers. In −P, root biomass and LAI at anthesis were twice as great in CMS36 as in Spectral. In +P the differences between cultivars were negligible. Roots were deeper in CMS36 due to its higher Al tolerance. Total biomass and grain yield were not strongly related to root biomass and LAI. Other factors such as the leaf biomass and the amount of nutrients per unit leaf area were highly correlated with RUE and biomass. In −P, Spectral had the same total biomass but a higher grain yield than CMS36 (2.1 Mg ha⁻¹ versus 1.5 Mg ha⁻¹). This was due to a higher leaf P content (+40%), a greater RUE (+74%), and a lower number of sterile plants. In +P, CMS36 had higher total biomass and grain yield (4.1 Mg ha⁻¹ versus 3.1 Mg ha⁻¹). This was due to its higher leaf P (+25%) and leaf N (+43%) contents, and an increased RUE (+130%) that were associated with higher P and N uptake. Our results indicated that although root tolerance to Al toxicity is necessary for good crop performance on acid soils, assimilate and nutrient partitioning in the aboveground organs play a major role in plant adaptation and may partially compensate for a lower root tolerance.     

不同耐密性玉米品种对根系生长空间的响应

选用DY405与ZD958,通过PVC土柱栽培法,设1株/柱(D1)与2株/柱(D2)两个处理,研究不同根系生长空间条件下玉米品种根系生长与氮素积累特征。结果表明,根系生长空间由1株/柱(D1)降低至2株/柱(D2),DY405与ZD958根系干重均降低,吐丝期及成熟期1株/柱条件下DY405根系干重较大,2株/柱下品种差异不显著。不同土层根系干重分布,0~20 cm土层DY405分布比例高于ZD958,21~40 cm、41~60 cm土层DY405分布比例低于ZD958;DY405与ZD958单株子粒产量均降低,穗粒数分别下降36.1%、17.5%。DY405与ZD958成熟期干物质积累差异不显著,ZD958花后干物质积累量及比例显著高于DY405;全株氮素积累量差异与干物质积累表现趋势相同,DY405氮素积累量及花后氮素吸收量显著低于ZD958。减小根系生长空间条件下,ZD958产量与氮素积累量高于DY405,主要由于吐丝至成熟期根系干重下降缓慢且下层根系分布比例较大,促进植株对水分及氮素的吸收,从而使产量与氮素利用效率提高。