植物根系表型信息获取技术研究进展

人口数量增长和全球气候变化加剧了粮食安全供给压力,育种学家亟需培育高产、高效作物品种以满足日益增长的粮食消费需求.基于根性状的品种培育改良可有效提高作物水分、养分利用率,但根系表型观测的困难性极大地限制了育种进程.随着自动化控制、成像和传感器以及图像解译技术的发展,高通量根表型信息系统性收集已成为可能.本文综述了一系列适用于室内或田间的非破坏性或破坏性根系二维或三维结构测定技术;系统阐述了主流的根表型参数提取图像分析技术和软件;探讨了基于根表型平台的根性状筛选应用于新品种培育的成功案例,并对高通量根表型平台的进一步研发进行了展望.     

化控处理时期对玉米植株-根系形态及产量的影响

为进一步明确化控处理时期对玉米冠层、根系形态及产量的影响,2017和2018年在吉林省西部开展2年大田试验,供试品种为‘富民985’,2年均喷施乙烯利类型的化控试剂;其中2017年种植密度为7万和9万株/hm~2,在8和10叶期(T(8+10))、8和16叶期(T(8+16))分别进行化控处理;2018年在8叶期(T(8))、8和16叶期(T(8+16))、16叶期(T(16))分别进行化控处理,种植密度为6和9万株/hm~2。结果表明:1)玉米增密后,倒伏率增加;化控处理可缩短植株节间长,降低株高和穗位高,降低倒伏率,其中T(8+16)处理最为显著;2)化控处理后穗位以上叶片叶面积呈现下降趋势,其中T(8+16)处理能够降低15%以上,从而提高透光率,利于下层叶片进行光合作用;3)化控处理增加玉米根系投影面积和最大扩展宽度,降低顶部夹角,使根系更加平展,增强抗倒伏能力,其中T(8+16)处理效果较为理想;4)T(8+16)处理能增加玉米产量,其中2017年T(8+16)处理与CK相比增加6.5%的产量。所以在玉米群体结构建成的8～9和15～16叶期,运用乙烯利类型化控试剂2次,能够改善穗上群体结构,增强茎秆和根系的抗倒伏能力,维持后期群体结构物质生产能力,提高玉米产量。     

黄瓜幼苗光合荧光特性及根系抗氧化系统对外源肉桂酸的响应

以津研4号黄瓜为试验材料,采用外源肉桂酸(CA)模拟自毒胁迫,研究水培方式下黄瓜幼苗生长发育、光合荧光特性和抗氧化系统对CA胁迫的响应。结果表明,外源CA处理可对黄瓜幼苗生长发育产生明显的抑制作用。当CA浓度为0.25 mmol/L时,处理4 d后黄瓜幼苗的株高和叶面积受到显著抑制,甚至造成部分死亡。黄瓜幼苗根系总根长、根表面积、根体积在CA浓度为0.25 mmol/L时分别比对照降低了19.9%、31.7%、34.7%,随着CA浓度的增加,抑制作用逐渐增强。与对照相比,CA处理下的黄瓜幼苗净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、最大光化学效率(F_v/F_m)、有效光化学量子产量(Φ_(PSⅡ))、调节性能量耗散的量子产额Y_(NPQ)和光化学淬灭系数(q_P)均呈降低趋势,而胞间CO_2浓度(C_i)、非光化学淬灭系数(q_N)和非调节性能量耗散的量子产额Y_(NO)则呈升高趋势。此外,随着CA浓度的升高,根系过氧化物酶(POD)活性不断升高,而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性呈先升高后降低的趋势。说明CA处理会造成黄瓜幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)的损伤,使光合性能下降,同时促进活性氧(ROS)的积累和丙二醛(MDA)含量的增加,从而影响黄瓜幼苗正常的生长发育。     

连翘不同种植模式根系土壤水分动态研究

以三峡库区南沱镇为试验基地,研究了干旱胁迫下连翘不同种植模式根系土壤水分动态.结果表明:在连续伏旱的情况下,连翘林下种草的土壤含水量递减率均小于连翘林下不种草的土壤含水量递减率;随着坡度的增加,种草与不种草处理间土壤含水量及土壤含水量递减率之间的差异变小;从连翘根部随水平距离增加其土壤含水量呈逐渐下降趋势,对于2～3 a生的连翘其最佳保持水分的范围是在距根部45 cm范围内.     

抽奖公告

缺硫症①症状：缺硫时，叶片呈淡绿至黄色。缺氮时通常老叶首先变黄．而缺硫时一般是幼叶首先呈黄绿色。其他缺硫症状表现为株形矮小、茎秆细弱、木质化、韧性差和幼叶窄小，生长速率下降．延迟成熟。同时根系生长受到抑制，根系少而短。     

水分胁迫对荔枝幼树根系与梢生长的影响

以盆栽沙培1年生荔枝空中压条苗为试材,研究了水分胁迫对荔枝幼树根系和梢生长的影响以及二者的相互关系。3个处理为:沙体积含水量为7.5%(严重缺水),15.0%(一般缺水),22.5%(充分供水)。结果表明:水分胁迫严重抑制荔枝幼树地上部分和各级侧根的生长,使地上部枝梢生长严重受阻,叶片数量、平均叶面积、叶片厚度均显著变小;根总干重、侧根长度、根表面积显著减少。水分胁迫下促进须根的生长,须根的长度、根表面积比水分充足时显著增加。水分胁迫时叶片淀粉含量下降,而根系积累更多的淀粉。比较不同处理的根梢比发现,干旱对根系生长的抑制作用比枝梢更显著。     

不同灌溉处理对两种草坪草根系特征的影响及其与抗旱性的关系

以高羊茅和钝叶草两种草坪草为材料，研究了3种灌溉间期处理对两种草坪草茎叶和根系生长的影响及其与抗旱性的关系。结果表明，适当延长灌溉间期造成上千下湿的短暂干旱胁迫，对两种草坪草茎叶生长量无负面影响，而有利于提高根系深度，从而增强对干旱胁迫的适应性；自然干旱下，虽然高羊茅比钝叶草有更深的根系分布，能从土壤深处吸水，但由于具有更大的耗水量，使得其对干旱的适应性低于钝叶草。     

水稻畦式好气栽培法试验

以传统栽培为对照,研究畦式好气栽培对水稻根系、群体消长、产量构成因素及产量的影响。结果表明,畦式好气栽培显著提高了整个生育期水稻根系的生物量,与传统栽培相比,增幅达5.46%－11.18%;显著增加了抽穗后10cm以下土层的根系比例和根系活力,提高了根冠比,促进了水稻分蘖的发生,显著提高了水稻有效穗数、结实率和产量,每公顷可比传统栽培增产稻谷637.5kg,增产9.48%。