激光剥蚀–电感耦合等离子体质谱分析缺锌胁迫玉米根尖微量元素空间分布

【目的】激光剥蚀?电感耦合等离子体质谱 (laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry，LA-ICP-MS) 法是一种利用聚焦激光扫描激发固体样品，并经电感耦合等离子体质谱离子化，以分析样品元素含量及分布的新兴技术。本文利用LA-ICP-MS技术研究缺锌 (Zn) 胁迫下玉米根尖铁 (Fe)、锰 (Mn)、铜 (Cu)、Zn元素的分布定位，以期从组织水平揭示作物中Zn的转运富集规律及缺Zn对微量金属元素吸收转运的影响。【方法】以玉米‘郑单958’为试材，用不同加锌浓度营养液进行培养，获得根系样品烘干后磨碎、混匀、压片，取适量混匀的根系样品消煮，利用液体进样系统ICP-MS检测得到样品中实际元素含量，并与样品压片LA-ICP-MS检测信号值间进行线性回归分析，标准曲线相关性良好 (R2 = 0.9995)，从而获得可适用于LA-ICP-MS定量分析的自制根系标准样品。将此标准样品与待测根尖样品放入LA样品池中，13C作为内标元素，进行缺锌胁迫下玉米根尖中锌元素分布特征的定量成像研究。【结果】缺锌胁迫下玉米根系锌元素含量显著降低，仅为正常植株的27.78%；缺锌根系中Mn和Cu含量升高。LA-ICP-MS系统定量成像显示，玉米根尖顶端Zn含量较高，由表皮向内锌含量逐渐增加；缺Zn处理根系Zn含量降低，根尖顶端Zn分布明显减少。利用LA-ICP-MS检测信号强度值对Fe、Mn、Cu元素进行定性分布，成像显示在正常根系中Fe、Mn、Cu元素在根尖前端信号强度较高，由表向内逐渐增加；缺锌处理下，根系中Fe、Mn、Cu信号强度均有不同程度增加。【结论】正常施锌玉米根尖中锌、铁、锰、铜分布呈现由表皮向中柱增加的趋势；缺锌胁迫下根系锌含量显著降低，铁、锰、铜均有不同程度积累。     

氮肥施用措施对湖北中稻产量、品质和氮肥利用率的影响

 【目的】以湖北省大面积推广的4个中稻品种(珞优8号、国豪杂优1号、丰优22和巨风优72)为试验材料,研究氮肥不同施用对湖北省中稻产量、品质和氮肥利用率的影响。【方法】田间试验设计了5个处理,,分别为不施氮处理(CK)、农民习惯施肥法(FFP)、FFP优化、增氮处理(SHY)和SHY优化,4次重复于2008和2009年分别在湖北赤壁和荆门进行。【结果】湖北赤壁CK处理两年试验的水稻产量均低于湖北荆门,表明荆门的基础地力好于赤壁。两年试验中,与农民习惯施肥法(FFP)相比,赤壁FFP优化、增氮处理(SHY)和SHY优化3个处理都有增产作用,其中2008年增产率分别为10.0%、2.3%和23.2%,2009年增产率分别为16.6%、11.8%和22.6%;荆门FFP优化、SHY、SHY优化3个处理,在2008年略有减产,在2009年增产作用也不显著,仅为2.0%、6.7%和1.7%。与农民习惯施肥法(FFP)相比,赤壁FFP优化和SHY优化,氮肥农学利用率和偏生产力都有显著提高;荆门FFP优化和SHY优化氮肥偏生产力显著提高,而氮肥农学利用率仅略有提高;两年两地SHY处理的氮素利用率各个指标的值均较小。【结论】两个优化处理(FFP优化和SHY优化)的产量和氮肥利用率都达到较高水平,即在当前农民习惯施肥条件下,将氮肥减少20%左右,不仅不会减产反而还会增产增效;在高氮的投入下,高产田水稻增产不明显甚至减产。此外,氮肥优化施用还可以改善稻米的营养品质。     

不同钾效率棉花基因型对低钾胁迫的反应

采用盆栽试验,对通过苗期筛选获得的4个(103、122、163、165)钾效率不同的棉花基因型进行全生育期试验,主要研究在不施钾(K2O 0 g.kg-1)与施钾(K2O 0.80 g.kg-1)条件下各部位钾含量、农艺性状、产量和纤维品质的反应。高效高潜基因型103结桃数最多,而脱落率最低;它的衣分高而子指较低,说明其能把较多养分转移到皮棉,以获得较高的经济产量;其单株皮棉产量在缺钾和施钾条件下分别是低效低潜基因型122的2.57倍和1.83倍;低效低潜基因型122的脱落率在各个时期均最高,结桃数最少,单铃重、子指、单株皮棉产量都是最小。103各个部位钾含量较低,122的钾含量则较高,说明103以较低的钾含量即能维持其正常的生长,这或许是其钾高效的因素之一;施钾显著提高了各个基因型的纤维整齐度、比强度、纤维长度和麦克隆值,但降低了伸长率;103衣分最高,纤维长度、整齐度、比强度、伸长率中等,麦克隆值施钾和缺钾分别是A1和C2级。122纤维长度为最高,衣分、整齐度、比强度中等,其伸长率最低,麦克隆值B1级。高效低潜基因型163、165的产量和纤维品质等表现中低水平。     

甘蓝型油菜不同磷效率品种苗期根系生长及磷营养的差异

对甘蓝型油菜磷高效品种 970 81和磷低效品种 97029苗期根系生长状况和体内无机磷含量及酸性磷酸酯酶活性进行了比较。结果表明 ,磷高效品种的主根长 ,根体积、根 /冠比及根系活力受缺磷影响均比低效品种降低9 3、2 1.9、10 .9、7.8个百分点 ,表现出根系良好的适应性。在缺磷条件下 ,2个品种各部位无机磷含量都有所降低 ,而酸性磷酸酯酶活性则增加。其中磷低效品种 970 2 9各部位无机磷含量降低幅度较大 ,酶活性增长较快 ,表明其根系吸收能力较差 ,体内有机磷分解的程度高 ,苗期即需通过再利用来维持其基本生长 ,使后期的生长失去保障。磷高效品种 970 81各部位无机磷所受影响较小 ,酶活性增长较少 ,根系衰老较慢 ,再利用程度小 ,后期生长潜力大。     

不同基因型棉花苗期钾效率差异及其机制的研究

用营养液培养研究了103、138、163、1651、22和169等6个棉花基因型苗期钾效率差异及其初步机制。根据不同基因型钾效率系数和增长潜力的差异,区分为高效高潜(103、138)、高效低潜(163、165)、低效高潜(122)和低效低潜(169)基因型。在钾胁迫时,1031、38长势较好,单株干物重最大,而钾含量最低,它们能以较低钾含量构建较多的生物量,因此对钾的利用率大;由于其干物质冠根比大,因而能使较少的根系物质维持较多的地上部生长;与此相应,其单株钾积累量较大,且地上部钾积累量占较大比重,表明其吸收和转运钾素的能力较强;其叶绿素含量是上部叶高于下部叶,且二者差值较大,从而较好地促进上部叶的生理功能。而122、169则正好相反,缺钾时它们具有较高的钾含量,干物重却最小,其中169干物重仅为103的43.93%,因而钾积累量也最少,其吸收、积累和利用钾的能力弱。163、165的单株干物重、增长潜力以及地上部钾积累量比重均较低,其吸收和转运钾的能力属中低水平。     

硼、磷缺乏对甘蓝型油菜不同硼效率基因型苗期生长的影响

营养液培养条件下,以甘蓝型油菜硼高效品种青油10号和偏高效品种宁油7号(DH系),硼低效品种Bakow和Tapidor(DH系)为材料,研究不同硼效率基因型苗期对硼、磷缺乏的反应.试验结果表明:缺磷条件下,青油10号和宁油7号长势显著好于Bakow和Tapidor,并且前者磷的含量和积累量显著高于后者;青油10号和宁油7号磷效率系数分别为0.480和0.497,显著大于Bakow(0.243)和Tapidor(0.287).苗期硼高效品种表现磷高效性状;硼低效品种表现磷低效性状.硼高效和磷高效苗期具有一定的相关性.缺硼对硼低效品种地上部生长的影响显著大于缺磷对硼低效品种的影响.     

植物体内磷转运子的研究进展

近年来，人们对植物营养的遗传背景有了不断深入的了解，特别是磷营养。这一领域的研究工作开展得较早，而且随着分子生物学的快速发展已深入到分子水平，其中关于植物磷转运子的报道特别多。笔者对其结构、功能及表达调控方面的研究进展作一综述。     

甘蓝型油菜不同品种磷运转和再利用差异的研究

采用土壤盆栽试验定量测定并计算4个有代表性的甘蓝型油菜品种（97029、97073、97081、97105）在苗期、蕾期、花期、结角期和成熟期的磷运转和再利用情况，以期揭示磷高效的营养机制。结果表明，所有参试品种在磷的运转和再分配方面都体现了“顶端优势”，磷向生长中心运转和再分配最为活跃，但不同品种在不同生育时期存在明显的阶段性差异。苗期缺磷对地上部的影响比对地下部大，磷高效品种97081苗期和蕾期根系具有较强的磷吸收能力，磷累积量大，但输出率较小，对磷的再利用程度较小；花期耐低磷的适应性反应转为增强再利用，养分开始向生长中心运转；结角期叶片贮备养分比例较大，生长后劲足；成熟期养分向生长中心转移彻底，使有限的磷发挥了最大效能。     

黄棕壤和酸紫砂土施用不同磷肥对油菜产量的影响

为实现油菜磷肥减施增效和保障生态环境,利用土壤有效磷含量较低的黄棕壤和酸紫砂土开展试验,建立土壤-磷肥-作物体系相匹配的磷肥施肥方案。以甘蓝型油菜中双11号和圣光168为材料,采用盆栽试验研究黄棕壤和酸紫砂土上施用过磷酸钙（SSP）、磷酸二铵（DAP）、聚磷酸铵（APP）和钙镁磷肥（CMP）对油菜苗期生长及成熟期产量、产量相关性状、磷素积累量和磷素生理利用效率的影响。结果表明,施用磷肥可显著促进油菜生长,增加油菜单株一级分枝数和单株角果数,进而提高油菜产量。不施磷肥处理,酸紫砂土油菜的生长情况显著优于黄棕壤;同一磷肥处理黄棕壤与酸紫砂土相比,黄棕壤油菜生长效果更好,且黄棕壤圣光168成熟期籽粒产量显著高于中双11号。两个油菜品种,黄棕壤施用磷酸二铵、酸紫砂土施用钙镁磷肥油菜的增产效果均最好。与中双11号比较,相同土壤相同磷肥圣光168具有较强的磷吸收利用能力。在生产中,黄棕壤种植中双11号推荐施用磷酸二铵,种植圣光168推荐施用磷酸二铵或过磷酸钙;酸紫砂土上种植两个油菜品种均推荐施用钙镁磷肥。     

氮锌配施对水稻生长、产量和养分吸收分配的影响

为研究氮锌配施对水稻生长、产量和养分吸收分配的影响,采用大田小区试验,以籼型杂交稻品种广两优35和常规粳稻品种日本晴为研究材料,设置3个锌水平和4个氮水平的交互处理,分析了各生育期水稻的生物量,成熟期产量及构成因素,各部位氮和锌的含量、累积量和分配比例。结果表明,氮锌配施对水稻早期的生长和后期的产量形成均具有协同增效效应,这种效应在不同水稻品种中具有一定的差异性。氮锌配施对水稻每公顷穗数具有极显著的正向交互效应,每公顷穗数的显著增加是氮锌配施下水稻产量提高的主要原因。氮锌配施不仅提高了水稻植株中的氮和锌含量,同时还促进了氮和锌向生殖器官(小穗)中分配,这可能是水稻产量提高的主要生理机制之一。