磷素处理对不同磷效率基因型大豆根系性状的影响

大豆的耐低磷能力与根系性状密切相关.以磷高效基因型大豆锦豆33和磷低效基因型大豆铁丰3号为试材,采用沙培的方法,设5个磷浓度,研究了不同生育时期磷效率基因型大豆的主根长、根冠比、根体积、根系活性和根系比表面积对磷素处理的反应.结果表明:不同生育时期磷效率基因型大豆根系性状对磷浓度的反应比较复杂.幼苗期,不同磷浓度处理下主根长度和根冠比磷高效基因型品种均显著高于磷低效基因型品种;在有些磷浓度处理下根体积、根系活力和根系比表面积等指标基因型间差异达到显著水平,指标值的大小随磷浓度的变化没有一致的规律性.分枝期,不同磷效率基因型品种间和不同磷浓度处理间主根长度都没有显著差异.开花期,不同磷浓度处理下主根长度和根冠比存在显著的基因型间差异,表现为磷高效品种显著大于磷低效品种.结荚期,根系活力和根体积在不同磷浓度处理下均表现出显著的基因型间差异.在各磷浓度下,磷高效品种的根系活力都显著大于磷低效品种的.在O.5、1.O、1.5和2 mmol·L-1的磷浓度下,磷高效品种的根体积显著大于磷低效品种.     

不同施磷量对大豆苗期根系形态性状的影响

通过盆栽试验，对不同磷施用量条件下的大豆根系形态进行研究。结果表明，磷显著增加根系干重、根长、根表面积和根体积，在低磷P50（50mg／kg）处理下，根干重、根长、根表面积和根体积分别比P0（0mg／kg）处理增加88．0％、97．1％、101．7％和104．9％。适量的磷可促进根系的生长，增大根系在土壤中的养分吸收空间。磷对大豆根系形态性状的影响主要表现在根量及根长的增加上，而与不同粗细的根系分布比例关系不大。在不同施磷处理间，高磷P100（100mg／kg）处理的根系性状弱于低磷PSO处理。磷对根系的促生长作用是有一定范围的，过高的磷不但不会进一步改善根系性状，反而对其生长产生抑制作用。     

氮素形态对大豆根系形态性状及释放H+的影响

采用水培培养方法,研究了不同形态氮素对大豆根系形态性状及释放H 的影响.结果表明,不同形态氮素对根系形态特性的影响不同,表现为,NO3-N和NH4NO3-N促进根表面积增加;NH4 -N对根系的生长表现出抑制作用;而生物固氮处理,除根尖数随生育期的延长而增加外,其他根系形状几乎没有变化.NH4 -N处理根系释放出大量H ,且大豆根系受到NH4 -N的毒害,阻碍了根系对其它元素的吸收;而NO3-N处理,根系释放出大量OH-,对根系吸收其他元素的抑制作用较小,因此,生物量增加较明显;NH4NO3-N处理根际pH变化较小,促进大豆植株生长;而生物固氮处理,在生育前期,根瘤固氮能力较弱,不能及时为大豆生长提供充足的氮素,进而抑制大豆的生长,使生物量偏低.     

低分子量有机酸对大豆根系形态和磷素吸收积累的影响

采用砂培试验研究了几种低分子量有机酸(柠檬酸、草酸、苹果酸和三种酸的混合)对根系形态和磷素吸收积累的影响.结果表明:不同有机酸处理均显著降低了大豆根系生物量和根冠比,同时使根长、根表面积和根体积均显著降低,而且随着有机酸浓度的增加抑制作用加强,几种有机酸混合后,抑制作用也相对增强,表明不同有机酸处理均抑制了大豆根系的生长,同时使大豆根系的竞争能力降低.几种有机酸处理均降低了大豆对磷素的吸收积累,从而降低了大豆对磷素的吸收效率,但磷利用效率增加.     

不同供氮形态下水稻苗期磷吸收累积与根系形态的关系

【目的】植物根系形态对于适应低磷胁迫具有一定的可塑性,对提高磷的吸收利用具有重要意义。因此,本研究以长江中下游地区主推的102个水稻品种为供试材料,研究根系形态与水稻幼苗磷吸收利用的相关性。【方法】采用国际水稻所营养液培养方法,研究在NH_4^+-N和NO_3^--N供应条件下苗期植株生物量、磷含量和磷素累积量及其与根系形态指标的相关性。【结果】研究结果表明,在相同供氮水平(40 mg/L)下,供应NH_4^+-N时,水稻苗期平均生物量为67.87 mg/株,比供应NO_3^--N时高4.27 mg/株;水稻苗期平均磷含量为0.49%,比供应NO_3^--N时高0.10%;水稻苗期平均磷累积量为0.37 mg/株,比供应NO_3^--N时高0.10 mg/株。在NH_4^+-N条件下,水稻根系形态指标变异系数呈现根尖数>总根长>分支数>总根面积>交叉数>总根体积>平均根系直径的规律;在NO_3^--N条件下,水稻根系形态指标变异系数呈现根尖数>分枝数>总根长>总根面积>交叉数>总根体积>平均根系直径的趋势。在NH_4^+-N条件下,总根长、总根面积、分枝数、交叉数四个形态指标与植株生物量、磷含量、磷累积相关最为显著(P<0.01),而在NO_3^--N培养下,总根长、总根面积、根尖数、交叉数与植株生物量及磷素吸收累积指标相关性最为显著(P<0.01)。【结论】供应氨态氮,水稻营养指标与根系形态指标的相关性更高。水稻苗期根系总根长、总根面积、交叉数可作为水稻磷高效评价的重要指标。     

磷对不同磷效率基因型大豆保护酶的影响

选用不同磷效率型大豆品种,设低磷(0 kg·hm-2)、中磷(82.5 kg·hm-2)和高磷(165 kg·hm-2)3个磷处理,测定了不同磷效率基因型大豆叶片的SOD、POD和CAT的活性及MDA含量的变化,并探讨了这些指标与产量的关系.结果表明,低磷条件下,磷高效品种的SOD、POD和CAT的活性在整个生育时期均保持较高水平,而MDA含量较低.中磷和高磷对磷高效品种SOD和POD活性影响较小,生育后期CAT活性下降减缓,且可以增加磷低效品种生育后期的SOD和POD活性,使CAT活性下降时期延迟至鼓粒期.与低磷条件相比,在中、高磷条件下,磷高效品种的MDA含量分别下降了10.0%和4.8%,磷低效品种分别下降了20.9%和17.9%.说明磷高效品种具有较强的植株活性氧清除能力,能保持生物膜结构的稳定性,使其具有抵抗低磷胁迫的能力,从而获得较高产量.     

不同磷效基因型大豆在生长关键时期根系形态变化的研究

利用不同磷效基因型大豆:磷高效品种(HP134、HP119)、磷低效品种(LP113、LP102),采用盆栽控制磷供应量(低磷和高磷),探讨其牛长关键时期(花期、结荚期、鼓粒期)的根系形态变化,以期从根系形态学特点为筛选磷高效利用基因型大豆提供一定的理论基础.结果表明:在低磷处理下,磷高效品种的根系适应性强,根系通过增加根长、根总表面积、根体积、根直径、总根毛数来增强对土壤中磷素的吸收,但HP119和HP134两者适应低磷的根部表现又有所不同;磷低效品种根系适应性较差,其根长、根总表面积、根体积、总根毛数在不同处理下相差很大,多数郜呈显著甚至极显著差异,且各项数值在低磷处理下远低于高磷处理.由此可见,在大豆生长关键时期可以利用根系形态变化来较好的区分筛选不同磷效基因型.     

大豆根系性状和磷效率的遗传规律研究

选用两个磷效率差异明显的大豆品种,在营养液(磷浓度为0,50 μM KH2PO4)和田间(土壤有效磷含量26 mg/kg)进行根系性状的遗传研究.结果表明:两个基因型的根系性状存在显著差异,F1代的总根长和磷效率都表现出明显的超亲优势,其超亲优势率分别为68%和56%;这些性状F2代的为连续变异,表现出多基因控制的特征,且都存在明显的超亲分离个体.遗传模型分析结果表明,这些性状一般都为两对主基因加多个微效基因控制,而且除根平均直径外(水培中无主基因存在),总根长和根体积的遗传模型在大田和短期营养液条件下基本一致.产量及生物产量与总根长、总表面积、平均直径、根体积和磷效率都呈极显著正相关,表明通过这两个性状也可以对根系和磷效率进行间接选择.大田试验各根系性状和磷吸收效率的遗传力都较高,因此在育种过程中对这些性状进行早代选择是可行的.     

磷酸二铵对超高产大豆和普通大豆品种根系形态的影响

在大田条件下,对超高产大豆品种和普通大豆品种的根系干重、根系总长度、根系直径、根系表面积、根系体积、根尖数、产量及倒伏指数进行了比较研究.结果表明:在全生育期,除大豆根系直径外,其他根系形态指标都呈单峰曲线变化;适量的磷酸二铵可显著提高大豆植株根系干重、根系总长度、根系直径、根系表面积、根系体积和根尖数,其中超高产大豆品种根干重上升幅度更大;根系形态指标的提高有利于促进根系干物质积累,提高产量.不同施肥处理对超高产大豆品种倒伏指数影响较小,超高产大豆品种在不同施肥处理下产量显著高于普通大豆.     

基于玉米-大豆轮作的不同施肥体系对大豆开花后根系形态及产量的影响

探讨玉米-大豆轮作条件下,降低生产成本、减少环境污染的大豆施肥模式,是目前东北大豆生产需要解决的技术问题。本研究基于建立的玉米-大豆轮作体系设置了5种施肥处理,分别为：T1：玉米施用化肥,大豆不施肥;T2：玉米施用化肥,大豆施用有机肥;T3：玉米施用化肥,大豆施用1/2量的化肥;T4：玉米施用化肥,大豆施用化肥;T5：玉米与大豆所需化肥总量一次性全部施入到玉米种植年份,大豆不施肥。分析了不同施肥模式对大豆不同生育期0~10、10~20、20~30cm土层深度内大豆根系干物质积累、根系形态特征时空变化以及与产量的关系。结果表明,经两个轮作周期,T2处理大豆产量最高为 2959kg·hm-2,比T4处理显著高出7.3%,产量提高主要体现在大豆的株高、主茎节数、单株荚数和单株粒数等性状的改善,而T1、T3、T5处理的大豆产量比T4处理显著低出15.4%,8.5%和5.0%。T2处理显著增加了大豆R6期0~10cm土层的根重密度,比T4处理显著高出42.3%,且与产量呈显著正相关,相关系数为0.655(p < 0.01);T2处理也明显增加了大豆R1期0~10、10~20cm土层以及R6期20~30cm土层的根长密度,分别比T4处理显著高出25.3%、71.3%和27.6%,且与产量呈显著正相关,相关系数为0.692 (p < 0.01)。与T4处理相比,尽管T3处理显著增加了大豆R1期10~20、20~30cm土层的根重密度和R6期10~20cm土层的根长密度及根表面积密度,但均与产量呈显著负相关。T4处理只显著增加R1期单位体积的根表面积,而对大豆根平均直径和其它时期单位体积的根表面积的影响不大。因此,不同施肥措施影响大豆根系特征及其产量的关系问题比较复杂。施用有机肥可通过增加表土层根的重量以及深土层根的长度从而提高大豆的产量。因此在有机肥源供应充足的地区,玉米、大豆两区轮作基础上,玉米收获后秋施15t·hm-2有机肥,是提高大豆产量,降低生产成本,减轻化肥应用负面环境影响的替代措施。     

不同形态氮对大豆根瘤生长及固氮的影响

采用框栽的培养方法,通过施用不同形态氮肥,探讨不同形态氮对大豆根瘤生长、含氮量、氮积累量以及固氮酶活性的影响.结果表明:不同形态的氮源,对根瘤干重、数量有促进作用,同时增加了根瘤中的含氮量和氮积累量.根瘤干重及数量的变化均为铵态氮(N2)＞蛋白氮(N4)＞硝态氮(N1)＞氨基酸态氮(N3)＞酰胺态氮(N5)＞生物固氮(N0),其中N0处理的根瘤干重、数量最少,而N2处理的根瘤干重和数量最多.根瘤含氮量的变化为N1＞N4＞N5＞N2＞N3＞N0,其中N1处理下的根瘤中的根瘤含氮量最高,N1、N4和N5各处理与N0处理间差异显著(P＜5%).而氮积累的变化为N2＞N4＞N1＞N5＞N3＞N0,各处理与N0处理相比,差异极显著(P＜1%),与含氮量的变化趋势略有不同.添加不同形态的氮源对根瘤固氮酶活性有抑制作用,其变化趋势为N0＞N5＞N3＞N2＞N4＞N1,N0处理的固氮酶活性最高.     

硝态氮对大豆根瘤性状的影响

选取黑龙江省第三积温带主栽大豆品种黑农35为材料,采用水培方法,在大豆移栽后28、35、42、49 d取样,对根瘤的物理性状(根瘤干重、根瘤数和单个根瘤干重)进行动态分析,研究了硝态氮对大豆根瘤性状的影响.结果表明:从移栽后第28天开始生物固氮处理根瘤数明显增加,而施用硝态氮根瘤数基本不变,硝态氮抑制了大豆根瘤形成,而单个根瘤干重增加较大.从根瘤密度来看,硝态氮降低大豆根瘤在根系上分配密度,在第28天生物固氮处理每个根上结瘤124.84个,而施用硝态氮每个根上结瘤22.84个.     

不同施氮量及施氮方式对大豆根瘤生长及产量的影响

以宁夏地区主推品种中黄30为主要研究对象,采用再裂区试验设计,通过接种高效根瘤菌,探讨根瘤菌、施氮量和施氮方式对大豆根瘤干重、根瘤数量以及大豆产量的影响。结果表明:施氮量显著影响大豆结瘤和大豆产量;各处理随着每次施氮量的增加,根瘤干重和根瘤数量的变化趋势均为先增加后下降;产量表现为分次施氮各处理产量一次性施氮各处理产量不施氮(B1)产量;接种根瘤菌处理较不接种根瘤菌处理的根瘤数量及大豆产量显著增加;是否接种根瘤菌与施氮量互作、施氮量与施氮方式互作以及是否接种根瘤菌、施氮量和施氮方式互作对大豆产量均产生极显著影响,中黄30产量最佳组合是A2B3C2(接种根瘤菌、施氮量在75 kg·hm~(-2)且分次施氮)的前提下,产量最高,达到6 020.37 kg·hm~(-2),较不施氮增产8.36%。     

不同供N方式对大豆生长和结瘤固氮的影响

采用框栽试验方法对比研究了不同供N方式对大豆生长和结瘤同氮的影响.结果表明:持续供N和非持续供N对大豆生长有不同的影响,在苗期,非持续供N与持续供N相比,对大豆生长有较大的促进作用,而在仡期以后则是持续供N对大豆生长的促进作用较大;持续供N和非持续供N对大豆结瘤同氮的影响不同,大豆根瘤数量表现为非持续供N＞持续供N＞无N,表明氮肥的持续施用对大豆根瘤的形成和生长有抑制作用,不利于大豆根瘤的生长发育;不论何种方式供N对大豆同氮酶活性和豆血红蛋白含量均有抑制作用,使固氮酶活性和豆血红蛋白含量显著降低,而且氮肥的持续施用对固氮酶活性和豆血红蛋白含量的抑制要显著高于非持续供N,表现为持续供N＜非持续供N＜无N,因此,氮肥的持续施用使大豆的同氮效率降低.     

大豆抗旱种质的鉴定及其与根系的关系

从辽宁省主要推广品种中选出20份优异种质资源,依据株高、叶面积指数、茎、叶生物量为指标,采用平均隶属函数值方法鉴定了大豆苗期耐旱性.结果从供试材料中共筛选出大豆生长前期较强耐旱型(2级)品种2个,干旱较敏感型(4级)品种3个,中间型(3级)品种15个.大豆的平均耐旱隶属函数值与干旱胁迫下的相对根表面积、相对根生物量分别...     

大豆硫氧还蛋白基因的克隆与分析

通过对大豆耐盐品种文丰7盐处理抑制差减文库的筛选,获得了一些差异表 达的EST序列,与NCBI中EST数据库进行比对分析后发现,其中1个与硫氧还蛋白相关.据此预测了大豆硫氧还蛋白(Thioredoxin,Trx)基因的cDNA序列,并采用RT-PCR方法克隆了大豆Trx基因.生物信息学分析表明:该基因包含1个354 b...     

Interactive Effects of Elevated Atmospheric CO2 and Waterlogging on Vegetative Growth of Soybean (Glycine max (L.) Merr.)

Abstract

Waterlogging is a major predicted agricultural problem for crop production in some areas under current climate change, but no studies are available on the interactive effects of waterlogging and elevated atmospheric CO₂ concentration ([CO₂]). We hypothesized that elevated [CO₂] could alleviate the damage caused by waterlogging, and tested the hypothesis using vegetative growth of soybean (Glycine max) in 10 experiments (different sowing time and different soil type) conducted at Morioka and Tsukuba for three years. The 2-week-old plants grown under elevated and ambient [CO₂] were exposed to waterlogging for 2 weeks. Total dry weight at the end of the treatment was higher under elevated [CO₂] than under ambient [CO₂], and it was significantly reduced by waterlogging under both levels of [CO₂], without significant [CO₂]×waterlogging interactions, at both locations. The negative effects of the waterlogging were greater in root dry weight than in top dry weight, and the root exudation per unit root dry weight was also reduced by waterlogging, without a [CO₂] ×waterlogging interaction. Therefore, the hypothesis of a [CO₂]×waterlogging interaction can be rejected, and provide an important basis for predicting future damage caused by waterlogging under elevated [CO₂] conditions.     

Root Growth of Two Soybean [Glycine max (L.) Merr.] Cultivars Grown under Different Groundwater Level Conditions

Abstract

Soybean yield is low in the fields with a low groundwater level during summer due to drought stress. By raising the groundwater level using Farm-Oriented Enhancing Aquatic System (FOEAS) the yield of soybean cultivar Sachiyutaka can be increased, but not that of Fukuyutaka. Here, we examined the effect of the groundwater level on root growth and its dynamics in these two cultivars. Three of the four experiments demonstrated that root elongation ceased just below groundwater level in both cultivars. However, when the groundwater level was kept at 35 cm or deeper, the root growth at an early growth stage was more vigorous at a deeper layer in Fukuyutaka than in Sachiyutaka, but at the mid-growth stage root growth in Sachiyutaka became similar to or exceeded that of Fukuyutaka. These results indicated that the optimum control technique for the groundwater level differed with the cultivar. The groundwater level for Sachiyutaka should be kept relatively high at an early growth stage. Further studies will be needed to clarify the optimum control technique for maximizing the yield of Fukuyutaka that have a fast root growth at an early growth stage.     

紫外线B辐射增强对大豆生长及光合作用相关指标的影响

明确UV-B辐射增强对植物生长发育,生物量以及光合作用相关指标的影响,有助于阐明UV-B辐射对植物影响的生理机制在人工气候室内采用平方波模型,在大豆植株上方悬挂紫外灯,照射强度为15 μW·cm-2,每天照射8h 研究在剂量下大豆植株在干物质积累、色素含量、可溶性蛋白质含量、PSⅡ反应中心最大光能转换效率以及光合速率的变化.结果表明:UV-B辐射增强对大豆生长具抑制作用.与对照相比,播种后20 d、40 d和60 d的UV-B处理的大豆植株株高分别降低4.9%、13.8%和10.6%;鲜重及干重分别减少17.8%、10.7%、25.5%及22.3%、20.9%、25.6%;叶绿索含量分别降低3.2%、13.2%和29.4%;PSⅡ反应中心最大光能转换效率(Fv/Fm)分别降低3.4%、1.3%和3.2%;叶片可溶性蛋白质含量分别降低25.3%、45.2%和19.5%;叶面积分别减小15.2%、20.4%、和41.6%;光合速率分别降低10%、25%和16%,作为一种保护性适应,UV-B处理增加了花青素及类胡萝卜素的含量.uV-B辐射对生长和生物量的抑制作用可能主要是由于光合速率下降及有效光合面积减少所致.     

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。