增氧对水稻根系生长与氮代谢的影响

 以国稻6号(杂交籼稻)和秀水09(粳稻)为材料,在水培条件下研究通气增氧对水稻苗期根系生长和氮代谢的影响。结果表明,增氧处理水稻根系干物质积累量、根长、根体积、根系活力以及吸收面积较对照均有不同程度增加。水稻根系硝态氮（NO3 N）含量、游离氨基酸和可溶性糖含量均增加。谷氨酸合成酶（GS）、谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）活性均增强。在本试验条件下,增氧能显著提高粳稻秀水09苗期根系氮代谢相关酶生理活性;但增氧对杂交籼稻国稻6号根系氮代谢相关酶生理活性影响不显著,说明通气增氧对水稻根系氮代谢生理活性的影响可能与水稻基因型有关。     

铵态氮和硝态氮营养对水、旱稻根系形态及水分吸收的影响

为研究不同形态氮素营养对水稻和旱稻根系生长及水分吸收的影响,采用水培供应不同形态氮素(铵态氮、硝态氮、铵态氮和硝态氮混合)的方法培养水稻和旱稻,并对水稻和旱稻的根系形态进行了扫描分析;同时,通过测定根系伤流液和采用HgCl2抑制水通道蛋白活性的方法,比较了水稻和旱稻根系对不同氮素形态响应的差异。 铵态氮营养水稻（或旱稻）的根干质量明显低于硝态氮营养水稻（或旱稻）,但单位根表面积的水分吸收与根系伤流液量比硝态氮营养高;3种形态氮素营养水稻（或旱稻）运输水分的主要方式均是水通道蛋白的跨膜运输途径,但铵态氮营养水稻（或旱稻）的根系通过水通道蛋白跨膜运输途径运输水分的能力明显高于硝态氮营养水稻（或旱稻）;与水稻相比,旱稻对硝态氮营养具有较强的适应性。     

根际溶氧量与氮素形态对水稻根系特征及氮素积累的影响

 为研究根际溶氧量和氮素形态对水稻根系生长及对氮素利用的影响,设计了两个试验：1)分别以铵硝混合营养（NH4NO3）和全铵营养[(NH4)2SO4]为氮源,在营养液中将杂交籼稻国稻1号和常规粳稻秀水09培养6周,在第4周和第6周时取样测定植株的生物量和氮素含量;2) 将上述铵硝混合营养下培养4周的国稻1号水稻植株,以分根培养的方式进行不同溶氧量处理,测定水稻生物量、根系形态和氮积累量的差异。结果表明: 1）根际溶氧量较低时(溶氧量0~1.0 mg/L),铵硝混合营养比单一的铵态氮营养显著提高植株的生物量,国稻1号生物量增加69%,秀水09增加41%;铵硝混合营养显著提高了水稻的根系数量、最长根长、根干质量和根系活力以及植株的氮积累量,国稻1号的地下部和地上部氮积累量分别提高60%和52%,秀水09则分别提高了41%和33%。2) 分根实验中,铵硝混合培养的国稻1号,其增氧(溶氧量8.0~9.0 mg/L)处理的根系生物量增加21.6%, 根系数量、最长根长和根体积分别增加27%、14%和10%,而氮积累量提高了11%。增氧和铵硝混合营养均对促进水稻根系生长和氮素积累具有正互作效应。     

茶树根系活力及其相关因子

本文研究了三年生毛蟹品种吸收根的活力及其与相关因子的关系,营养条件对根系活力和新梢生育的关系,结果表明:在新梢的“生长—休止—生长”的循环过程中,根系活力相应地出现“低—高—低”的变化。根系活力与过氧化物酶、多酚氧化酶及可溶性糖总量均呈极显著正相关。根系活力与留叶量、根系中儿茶素及氨基酸总量呈显著正相关。在施用肥料氮、磷、钾的条件下,时差根系活力与新梢产量呈高度正相关,氮、磷、钾三要素配合使用或氮磷、氮钾、磷钾配合使用能显著提高根系活力及茶叶产量品质。长期单施氮肥、磷肥或钾肥,都会显著地降低时差根系活力和     

印度梨形孢对水稻的促生作用及其机理的初探

印度梨形孢(Piriformospora indica)是一种能与植物建立互惠共生关系的根部内生真菌,能促进植物生长,增加作物产量。为了研究印度梨形孢对水稻生长发育的影响,将印度梨形孢与籼稻苗共培养后,分析印度梨形孢对水稻植株高度、生物量、分蘖数、抽穗期、穗粒性状、叶绿素含量、硝酸还原酶活性、根系活力以及生长相关调控基因表达水平的影响。结果显示,接种印度梨形孢的水稻株高、地上部干鲜质量、分蘖数、硝酸还原酶活性和根系活力显著高于对照;与对照相比,印度梨形孢定殖的水稻植株抽穗期提前4~6d;印度梨形孢处理第3、4周后,叶片叶绿素含量比对照分别增加了19.77%和17.89%。RT-PCR分析表明,印度梨形孢定殖的水稻植株叶片中生长素相关调控基因OsIAA13和YUCCA的上调表达,表达量分别为对照的1.49倍和1.30倍;负调控水稻生长的NRR基因表达量为对照的58%。印度梨形孢促进水稻地上部的生长与叶绿素含量、硝酸还原酶活性、根系活力和生长相关调控基因的表达有关,印度梨形孢可能通过提高光合速率、增强水稻对矿质营养的吸收与利用和诱导生长素的分泌,促进水稻地上部的生长。     

杂交水稻根系N素营养效率及其生理因素研究

选用7个杂交水稻组合及其亲本，研究其根系N素营养效率及其生理机制。结果表明，杂交水稻在不同N素水平下，N素吸收效率均高于亲本；其优势表现在根系吸收能力强，单株根量大于亲本，根系的ATPase活性和根系氧化力均较亲本高；但N素利用效率并无优势。     

氮素供应形态对水稻根系形态和磷吸收的影响

 采用水培方法,研究了缺磷条件下不同形态氮（NH₄⁺、NO^₃-和NH₄NO₃）下的水稻根系形态性状,以及它们产生的后效应对磷吸收的影响。结果表明,在氮素供应充足但磷饥饿胁迫的状况下,氮素形态对根系的影响仍然十分显著。与单一的铵营养相比,铵硝混合营养增加了根长和根系的表面积、根系的密度以及磷的总吸收量;与单一的铵或硝营养相比,铵硝混合营养可增加吸收的磷从根系向地上部的运输。因此,铵硝混合营养改善低磷胁迫下水稻对磷的吸收和转运,其部分原因与氮素形态与根系形态发生有关。     

外源甘氨酸促进火龙果根系生长和养分吸收

根是植物的重要营养器官,控制水分和养分的吸收,很大程度上影响了作物的产量,因此,健康庞大根系网络的建成,对促进作物生产具有决定性意义。火龙果（Hylocereus polyrhizus）属于仙人掌科量天尺属,是热带地区重要的经济作物,具有很高的食用价值和工业价值,近年来其在热带和亚热带地区的种植面积呈现出急剧扩大的趋势。火龙果是浅根系作物,而关于如何促进火龙果根系生长的研究依然非常匮乏。氨基酸态氮是植物重要氮源,对改善根系生长和作物品质有重要作用,而外源氨基酸态氮如何影响火龙果根系生长以及养分吸收尚无相关报道。本研究以‘软枝大红’火龙果为研究对象,在水培条件下,分析了不同外源氨基酸态氮（甘氨酸、谷氨酸、精氨酸）对火龙果幼苗根系和养分吸收的影响,探究适合火龙果生长所需的外源氨基酸类型。结果表明：甘氨酸处理条件下,火龙果幼苗地上部分生物量和侧枝长度分别为18.12 g/株和59.0 cm,显著高于无机氮（NH₄⁺+NO₃^?）、谷氨酸或精氨酸等处理。地上部养分吸收量也显著受氨基酸类型的影响,甘氨酸处理氮、磷、钾以及中微量元素的吸收量均显著高于其他氨基酸处理。同谷氨酸和精氨酸相比,甘氨酸处理显著促进了根系的生长,幼苗总根长和根表面积分别达到2578 cm/株、401 cm²/株,但低于对照无机氮处理。甘氨酸处理火龙果幼苗根系FTIR光谱在1604 cm^?1和1380 cm^?1波数附近的透射率均高于其他处理,表明甘氨酸处理降低了火龙果根系氨基酸等物质的含量,可能由于含氮素等物质更多向地上部分配引起。综上所述,同谷氨酸和精氨酸相比,甘氨酸能显著促进火龙果幼苗根系生长,并提高地上部生物量以及养分吸收。     

杂交水稻根系生长优势与对环境因子的响应和调控

根系优势是杂交水稻发挥生长优势和产量优势的基础。根际营养元素含量、土壤通气状况和种植方式等因子是影响根系发育的重要因子。本文在综述了杂交水稻根系生长优势及其与产量关系的基础上,探讨了根系生长优势对环境因子的响应和调控。     

生物炭对土壤化学性质及水稻苗期生长的影响

研究表明,采用盆栽法,在土壤中添加油菜秸秆生物炭可极显著提高土壤的pH值和有机质含量,但对土壤全氮、碱解氮含量无显著影响;添加生物炭可显著或极显著增加水稻的根系活力、总根长、总根表面积、总根体积、分蘖数、叶面积、叶片叶绿素含量以及水稻各部位（根、茎、叶）干物质量。综上,添加生物炭有利于改善土壤肥力,进而促进水稻苗期根系和地上部生长。     

不同类型水稻的根系分布特征比较

对不同类型水稻的根系分布进行了比较,研究发现籼型水稻和粳型水稻的根系垂直分布有比较明显的差异,在20 cm以下的根系干物重占总根重的百分比籼型水稻一般在10%以下,而粳型水稻一般高于15%。根深指数对比结果同样表明了这一趋势,粳型水稻的根深指数一般在10以上,而籼型水稻的根深指数一般低于10。上述两个指标均表明,与籼型水稻相比,粳型水稻具有明显的深扎根性。亚种间杂交水稻的根系分布更接近粳型水稻。     

油菜素内酯对小麦幼苗根系发育的影响

为探究油菜素内酯（BL）对小麦幼苗根系发育的影响,以两个小麦品种中国春和辽春10号为实验材料,通过水培方法分析了不同浓度外源BL（0 nmol·L^-1、5 nmol·L^-1、25 nmol·L^-1、100 nmol·L^-1、1 μmol·L^-1）和BRZ（BR合成抑制剂,100 nmol·L^-1、1 μmol·L^-1和10 μmol·L^-1）处理下小麦幼苗根系的形态、长度、直径、侧根、侧根原基及其长出速率的差异。结果表明,经过不同浓度的 BL和BRZ处理后,两个小麦品种的幼苗地上部生长发育没有明显的差异,但是根系发育发生了显著的变化。较低浓度的BL（5 nmol·L^-1）处理会使根长增加,但高浓度BL（100 nmol·L^-1 、1 μmol·L^-1）处理会使根系伸长生长受到极显著的抑制;随着BL浓度的增大,根系直径越来越小。BRZ处理后小麦根系发育表现出相反的趋势,进一步证明BR激素对小麦根长、根径与侧根发生过程具有重要调控作用。细胞学观察的结果表明,BL主要通过调控根成熟细胞长度变化来影响小麦幼苗根系伸长生长。     

The Importance of Root Dynamics in Cropping Systems Research

SUMMARY

This paper examines the nature and importance of the dynamics of crop root growth, particularly root turnover, and the application to different cropping systems. Methods now available to investigate root dynamics are summarized, and information being obtained is presented. Effects of physical, chemical, and biological factors on root dynamics are discussed. Growth of new roots and death of older roots can change the initial distribution in soil, allowing roots to exploit zones that have a more favorable nutrient or water supply. In herbaceous crops, the lifespan of roots appears to range between 16 and 36 per cent of the annual growth cycle. However, there is a paucity of data with which results can be compared. Localized enrichment of the water and nutrient supply enhances root turnover, and plants growing in soil well supplied with nutrients tend to have shorter-lived roots than those from nutrient limiting conditions. Both drought and excess water can induce premature root death, as can the resupply of water after drought. Turnover of roots contributes to carbon deposition in soil through their death and decay, as well as from the release of exudates from those roots during their lifetime. Improved understanding of root turnover is important for the development of more sustainable cropping systems. In particular, it could be used to improve the exploitation of N released from green manure as well as capturing N that has been leached below the rooting zone of staple crops. It is stressed that root turnover has more importance for plants with longer life cycles than in short season annual crops.     

Root growth,soil water variation,and grain yield response of winter wheat to supplemental irrigation

Water shortage threatens agricultural sustainability in the Huang-Huai-Hai Plain of China. Thus, we investigated the effect of supplemental irrigation (SI) on the root growth, soil water variation, and grain yield of winter wheat in this region by measuring the moisture content in different soil layers. Prior to SI, the soil water content (SWC) at given soil depths was monitored to calculate amount of irritation water that can rehydrate the soil to target SWC. The SWC before SI was monitored to depths of 20, 40, and 60 cm in treatments of W20, W40, and W60, respectively. Rainfed treatment with no irrigation as the control (W0). The mean root weight density (RWD), triphenyl tetrazolium chloride reduction activity (TTC reduction activity), soluble protein (SP) concentrations as well as catalase (CAT), and superoxide dismutase (SOD) activities in W40 and W60 treatments were significantly higher than those in W20. The RWD in 60–100 cm soil layers and the root activity, SP concentrations, CAT and SOD activities in 40–60 cm soil layers in W40 treatment were significantly higher than those in W20 and W60. W40 treatment is characterized by higher SWC in the upper soil layers but lower SWC in the 60–100-cm soil layers during grain filling. The soil water consumption (SWU) in the 60–100 cm soil layers from anthesis after SI to maturity was the highest in W40. The grain yield, water use efficiency (WUE), and irrigation water productivity were the highest in W40, with corresponding mean values of 9169 kg ha^?1, 20.8 kg ha^?1 mm^?1, and 35.5 kg ha^?1 mm^?1. The RWD, root activities, SP concentrations, CAT and SOD activities, and SWU were strongly positively correlated with grain yield and WUE. Therefore, the optimum soil layer for SI of winter wheat after jointing is 0–40 cm.     

两个亚种间杂交稻组合的根系生理活性

以亚种间杂交组合Ⅱ优2070及恢复系2070、Ⅱ优419及恢复系中419为材料,分析测定了在不同生育期水稻的根系生长、伤流液量及根源细胞分裂素含量的变化情况,结果表明亚种间杂交组合具有根系生长优势和较强的伤流强度,根系伤流液中玉米素及细胞分裂素总量高于恢复系,杂交组合根系活力强,与玉米素及细胞分裂素总量下降缓慢有关。     

木薯新品种华南8号的选育

木薯新品种华南8号(Manihot esculenta Crantz.cv.M.SC8)是由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所通过CIAT从泰国引进的CMR38-120的自然杂交种F1无性系后代中选育而成的。该品种具有良好的丰产性和广泛的适应性,并有很强的抗风能力和出苗率。其鲜薯产量约36.79t/hm2,比现大面积种植的当家品种华南20(5SC205)增产40.90%,其块根干物率和淀粉含量分别为质量分数40.86%和32.69%,分别比SC205高2.70个百分点和2.16个百分点。因此,华南8号是一个高产、优质的饲用和工业应用型木薯新品种。为了保护新品种及便于产权鉴定,对新品种华南8号建立分子指纹。     

大豆断根发根的解剖学研究

通过大豆断根处理后发根的解剖学观察,结果表明:大豆根的初生木质部为4原型,侧根发生于对着木质束的中柱鞘细胞;根茎转位区侧生根发生部位和过程与侧根相似;茎的不定根由射线薄壁细胞分化而成。断根处理与对照发根规律基本一致,不同断根处理根系形成有明显差异,适宜的断根处理可改善根系生长状态与吸收条件。     

根际氧环境对水稻幼苗根系微形态结构的影响及其生理机制

【目的】研究根际氧环境对水稻幼苗根系微形态建成的影响及其生理机制,以期为水稻幼苗理想根型的构建提供理论依据。【方法】以春优84和秀水09为材料,用国际水稻所营养液配方进行水培试验。秧苗移栽一周后用在线溶氧仪(氮气、氧气调节)设定低氧(0~1.0 mg/L)、中氧(2.5~3.5 mg/L)和高氧(>6.0 mg/L,饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气)和常规水培(CK,不进行氧调节,水稻移栽一周后水中氧含量约为0.3~2.5 mg/L) 4个氧处理,研究水稻幼苗生物量、根系微形态结构、根系分泌有机酸、呼吸强度等指标。【结果】1）各处理水稻幼苗根系直径为d₁(0~0.50 mm)、d₂(0.51~1.00 mm)和d₃(1.01~1.50 mm)的细根占总根的比例均超过90%,对水稻苗期根系形态构建尤为重要。中氧处理后,春优84直径为d₁、d₂和秀水09直径为d₁、d₃的根的根长和根表面积均明显高于对照。2）低氧处理减少地上部和地下部生物量,抑制细根(d₁)生长,促进粗根(d₅, 2.01~2.50 mm)的生长,降低呼吸强度,增加有机酸分泌量。中氧和高氧处理后水稻植株的生物量均有增加,但生理反应不尽相同。中氧处理后水稻根系呼吸强度上升,而高氧处理后根系呼吸强度降低。各氧处理均减少水稻幼苗根系生长素(IAA)含量,中氧和高氧处理与对照间差异达显著水平。高氧处理显著增加根系一氧化氮(NO)含量,其他处理间差异不显著。3）相关分析结果表明,两供试品种总根和细根(d₂)的各形态指标(根长、表面积和体积)均与根系有机酸分泌量、呼吸强度、NO含量正相关,与生长素(IAA)含量负相关。【结论】适当增氧(中氧)处理增加水稻幼苗根系呼吸强度和有机酸分泌量,根系生理活性增强;增加细根(直径为0~1.50 mm)的根长、吸收面积的占比,优化其根系形态结构。因此,生产上可以通过栽培措施改变根际氧环境调控分蘖期水稻根系微形态结构,增强根系功能。     

Root distribution and nitrate interception in eleven temperate forage grasses

Agrostis capillaris, Arrhenatherum elatius, Bromus willdenowii, Cynosurus cristatus, Dactylis glomerata, Elytrigia repens, Lolium multiflorum, L. perenne, Phalaris aquatica, Phleum pratense, Schedonorus phoenix, and a ryegrass selected for high surface root mass, were grown in 1 m deep × 90 mm diameter tubes of sand. Tubes were irrigated with a low ionic‐strength nutrient solution and ¹⁵N‐labelled nitrate was leached down the tubes prior to harvest. Shoot weights, root weights in 10‐cm depth increments, and shoot and root nitrogen concentrations were determined. Plants of L. multiflorum were the heaviest and plants of A. capillaris were the lightest. Root system shape was analysed by comparing the decay constant from an exponential model fitted to the proportion of root mass in 10‐cm depth increments, and, also, by analysis of the proportion of root mass in the top 10 cm. Cynosurus cristatus was strongly surface‐rooted and the perennial ryegrass, selected for high surface root mass, had more root mass between 0 and 10 cm than did the unselected perennial ryegrass cultivar. There were only small differences in root shape between the other grasses. There was a strong and positive correlation between plant dry weight and the proportion of the pulse of labelled nitrate that was intercepted. The variation in root system shape shown in this experiment had no effect on nitrate interception. Nitrate interception per unit root weight was significantly higher in A. capillaris than in the other grasses. Developing winter‐active grasses that have finely divided root systems should contribute to pastures with better nitrate retention characteristics.     

甜菜母根分割株新根形成特征的观察研究

本试验调查了甜菜母根分割株的新根形成特征,结果产生新根的个体83％发生在右侧切割面上,左侧只有4.7％,新根都是沿着维管束环的纵向切口自上而下形成。分析认为甜菜根体内的养分及植物激素分布存在顶端优势与右侧优势,并对甜菜根形及根沟曲斜作了适当解释。