不同磷肥调控措施下红壤磷素有效性和利用率的变化

南方红壤区磷肥当季利用率仅为10%～25%,提高磷肥利用率是亟待解决的问题。通过两年田间试验,分析了不同磷肥品种（过磷酸钙、猪粪、钙镁磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵）、磷肥梯度（常规施磷、减磷20%、减磷30%）以及调控措施（石灰、钙镁磷肥配施磷酸二铵、钙镁磷肥配施秸秆）对红壤磷素有效性和作物生长的影响,探索提高磷肥利用率的途径。结果表明,各磷肥品种间,以猪粪处理土壤有效磷、地上部生物量、磷肥累积利用率等指标最高,土壤有效磷较不施磷处理两年分别提高了32%和241%,地上部生物量较不施磷处理两年分别提高了73%和510%,两年的磷肥累积利用率分别为16.4%和26.5%;伴随磷肥用量的减少,土壤有效磷含量显著降低,而对油菜生长、磷肥利用率及磷肥农学效率无显著影响;与单施钙镁磷肥相比,钙镁磷肥配施磷酸二铵能显著提高油菜籽粒产量、土壤有效磷含量、磷肥累积利用率、磷肥农学效率、土壤磷素盈余量等指标。添加石灰可提高作物产量及土壤有效磷含量。油菜产量与土壤有效磷呈极显著正相关关系。上述结果表明,猪粪替代化学磷肥可达到减施增效、促进作物生长的目的,且以减磷30%为宜;钙镁磷肥配施磷酸二铵可推荐为磷肥调控...     

砂质潮土长期施磷的农学效应及有效性演变

[目的]研究冬小麦–夏玉米轮作体系下砂质潮土长期施磷的作物产量效应、磷肥利用效率、土壤有效磷农学阈值及有效磷对土壤磷素盈亏的响应关系,为农田磷素养分管理提供依据.[方法]磷肥长期定位试验自2008年起在河北廊坊进行,种植制度为冬小麦–夏玉米轮作,供试土壤为砂质潮土,设置6个施磷(P2O5)水平(0、45、90、135、...     

长期不同施肥紫色水稻土磷的盈亏及有效性

【目的】 研究长期施肥条件下土壤全磷、有效磷 (Olsen-P) 对磷素盈亏的响应,为西南紫色水稻土区科学施用磷肥提供依据。 【方法】 以四川遂宁34年 (1982—2015年) 长期肥料定位试验为平台,试验设8个处理,即不施肥 (CK)、氮肥 (N)、氮磷肥 (NP)、氮磷钾肥 (NPK)、有机肥 (M)、有机肥 + 氮肥 (MN)、有机肥 + 氮磷肥 (MNP) 和有机肥 + 氮磷钾肥 (MNPK),分析了土壤磷素盈亏与全磷、Olsen-P的变化特征。 【结果】 不施磷肥 (CK和N) 作物每年从土壤中带走磷约13.22 kg/hm2,且维持在较低的变化水平;单施有机磷肥处理 (M与MN) 作物携出磷量比不施磷肥提高了约1.73倍,磷素携出量呈增加趋势;施用磷肥 (NP、NPK、MNP和MNPK) 作物携出磷量在41.71～45.62 kg/hm2之间,吸磷量随时间呈下降趋势。不施磷肥土壤磷素常年处于亏缺状态,施磷土壤磷素年均盈余量为8.76～88.79 kg/hm2,有机无机磷肥配施磷盈余量大于单施有机肥和单施无机磷肥,随施肥年限的延续磷盈余量呈上升趋势。土壤中磷含量随磷盈亏而变化,施用无机磷肥或有机无机磷肥配施土壤全磷和Olsen-P增量与磷盈亏呈显著正相关,而不施磷或单施有机磷这种响应关系不明显;土壤每盈余磷100 kg/hm2,NP、NPK、MNP和MNPK处理土壤中全磷分别增加0.14、0.16、0.015和0.018 g/kg,Olsen-P分别提高15.76、17.19、1.96和1.85 mg/kg。 【结论】 土壤磷素有效性随土壤磷素盈亏而变化,与加入磷素形态密切相关,西南紫色水稻土单施无机磷肥提升土壤磷含量的速率大于施用有机肥。      

长期不同施肥模式下碱性土有效磷对磷盈亏的响应

[目的]磷素易于在土壤中固定,碱性土壤更甚,影响着磷肥的肥效和利用效率.研究长期施用磷肥对我国北方碱性土有效磷与磷盈亏的影响,为碱性土地区合理施用磷肥提供理论依据.[方法]本研究是基于河北、北京、山东、天津、河南和山西的6个冬小麦-夏玉米轮作长期定位施肥试验,试验周期为1991-2011年.所有定位施肥试验均设有不施磷...     

不同磷水平石灰性土壤Hedley磷形态生物有效性的研究

通过盆栽试验,采用修正的Hedley 9种磷素形态分级方法,研究了不同磷素水平石灰性土壤上连续种植三茬作物后,土壤各形态磷的动态变化及其对作物有效性的影响,结果表明:种植三茬作物后,不同磷水平土壤Hedley磷素各形态的减少率为H2O-PiNaHCO3-PiH2O-PoNaHCO3-PoNaOH-Pi、NaOH-PoHCl-Pi、HCl-Po残留态,并且减少率均为低磷土壤中磷土壤高磷土壤。表明水溶态无机磷对作物的有效性最高,NaHCO3-Pi由于土壤中绝对含量高,是作物吸收的主要形态。无机态磷素的有效性要明显高于有机态磷素。NaOH-P库对土壤活性磷具有补充作用。在低磷胁迫下作物对磷素利用效率最高,HCl提取态磷和残留磷也可以作为作物吸收的一种潜在磷源,但是利用这些形态磷来补充活性磷十分有限,因此中低磷土壤必须注意增加磷肥的投入来维持土壤磷供应能力,从而增加作物产量。高磷土壤则应严格控制磷肥用量,充分利用积累态磷素的有效性,以降低高磷土壤对环境造成的潜在威胁。     

长期定位施肥对碱性紫色土磷素迁移与累积的影响

在25年稻麦轮作长期定位施肥试验点上,开展了碱性紫色土水旱轮作种植制不同施肥处理土壤剖面全磷、速效磷迁移和累积以及耕层土壤全磷、速效磷随时间的变化规律研究。结果表明,单施无机磷肥土壤磷可迁移至100 cm土层,Olsen-P可迁移至40 cm土层。有机无机磷肥配施不但使土壤磷可迁移至相同深度,且迁移量更大,Olsen-P可迁移至60 cm土层。耕作25年后,施磷处理土壤耕层磷素随时间的变化显著,MNPK处理耕层土壤全磷含量年增长率为0.033 g/kg,Olsen-P的年增长率为2.56 mg/kg。试验表明,连续数年施用足量磷肥后,作物施磷量可根据具体情况酌减,以节约磷肥资源和提高磷肥利用率;施用有机肥促进了磷素从耕层向底层的迁移,是造成土壤磷素迁移的一个重要因素。     

土壤微生物溶磷分子机理研究进展

土壤中均含有大量的难溶性磷,而有效磷含量一般较低,土壤磷素供给不足常常是制约作物生长发育的重要因素之一。因此,活化土壤难溶性磷,增强土壤供磷能力,一直是人们普遍关注的重要问题。土壤中存在大量的溶磷微生物,这些微生物能够将难溶磷转化为植物能够吸收利用的有效磷。可见,了解这些微生物的溶磷机理,对于利用其溶磷功能、提高土壤磷素利用效率十分重要。本文对近年来微生物溶磷分子机理进行了综述。     

植物内部磷循环利用提高磷效率的研究进展

  【目的】  磷素作为植物生长发育过程中必需的大量营养元素之一,因其在土壤中的难移动性使得根系对磷的获取有限。植物为满足其生长对磷素的需求,已经进化出一系列相应的机制提高对内部磷的再利用,以减少磷肥投入,保证产量的同时实现环境友好。本文以植物内部磷的高效利用为核心,重点剖析植物有机磷库与无机磷库中磷素的活化再利用的途径,综述释放出的无机磷在不同组织和器官中的转运过程,并对今后深入研究磷再利用的有关方向作出展望。  主要进展  植物体内磷的存在形式主要包括无机磷和有机磷两种。植物吸收的多余无机磷会被暂时储存在液泡中,并在植物缺磷时外流到胞质以满足植物对磷的需求,位于液泡膜的磷酸盐转运蛋白负责无机磷在液泡和胞质之间的分配。存在于核酸和磷脂中的有机磷在磷缺乏时由酶类(核酸酶、磷脂酶和紫色酸性磷酸酶等)水解并释放无机磷以供植物生长需要。植物遭受低磷胁迫,营养器官(老叶等)中活化的无机磷由多种磷酸盐转运蛋白转运到幼叶等新的生长中心被利用,从而显著提高磷的再利用效率。磷转运蛋白(PHTs)通过调控磷向籽粒的运输降低了磷在禾谷类作物籽粒中的积累,提高了磷利用效率,同时降低环境风险。  展望  现阶段的研究较为详细地阐述了植物体内磷素再活化的生理分子机制,但对磷转运功能蛋白参与特定磷转运过程的相关研究仍不够全面,比如液泡磷能调控细胞磷稳态,目前已鉴定得到的与其外排有关的转运蛋白极少,其调控机制也有待深入探索。国内外关于PHT1、PHT2、PHT3和PHT4蛋白如何将磷素从源器官转运到库器官缺乏系统的研究。无机磷库和有机磷库中磷的利用对植物应对缺磷的贡献也鲜有报道。因此,植物体内与磷再活化后转运利用相关的分子生物学调控机理还需进一步研究。     

石灰性土壤施用不同磷肥对玉米苗期生长和土壤无机磷组分的影响

研究旨在探讨不同磷肥品种对玉米生长发育和土壤无机磷组分的影响,以期为磷肥高效利用提供参考。采用盆栽试验,设置6个处理:磷酸一铵(MAP)、过磷酸钙(SSP)、聚磷酸铵(APP)、氮磷复合肥硝酸磷肥(NiP)、硫酸铵+过磷酸钙混施(SA+P),试验60天后测定了玉米的生物学指标和玉米植株磷素含量,同时测定了土壤有效磷与土壤无机磷组分含量状况。结果表明:玉米生物学性状、磷素累积量和磷肥利用效率均表现出APPMAP、NiPSSP、SA+PCK的趋势。相较于对照,APP、MAP、NiP处理显著提高玉米植株的株高、叶面积、地上部和根系干重,株高增幅在23.3～35.1 cm,叶面积增加57.1～89.0 cm~2,地上部和根系干重分别增加265%～420%和171%～218%。APP处理植株磷素累积量达到49.02 mg/盆,磷肥利用效率达到36.75%,显著高于NiP和MAP的21.43%和19.42%。相较于对照,APP和MAP处理的Ca_2—P、Ca_8—P和Fe—P呈显著性增加,上述3种无机磷组分含量与玉米植株磷累积量呈极显著正相关关系(p0.001)。北方石灰性土壤聚磷酸铵(APP)是一种表现良好的磷肥类型,这对减磷增效背景下的粮食安全和磷肥高效利用有重要应用价值。     

有机无机外源磷素长期协同使用对潮土磷素有效性的影响

【目的】 施入外源磷素是提升土壤有效磷的重要途径,不同磷源在土壤中的化学行为和存在形态对土壤磷素有效性起决定作用。研究有机无机外源磷素长期配合使用的协同关系及其对潮土磷素有效性的影响,可为合理减少磷肥施用,提高磷肥利用率和科学管理土壤磷素资源提供理论依据。 【方法】 本研究基于25年肥料定位试验,选取不施磷肥 (P0)、单施化肥 (FP)、化肥与有机肥配施 (FP+M)、化肥与秸秆配施 (FP+S) 四个处理,分析了化肥、有机肥、秸秆作为主要外源磷素长期协同使用对作物可持续生产能力、磷肥利用效率、施肥后效及潮土磷素形态和有效性的影响。 【结果】 连续处理25年后,P0、FP、FP+M、FP+S处理小麦产量变异系数分别为 49.0%、14.8%、17.2%、15.4%,玉米产量变异系数分别为 28.7%、27.1%、24.4%、23.2%,产量的稳定性均比不施磷提升,尤其是小麦产量稳定性显著增加;P0、FP、FP+M、FP+S处理产量的可持续性指数小麦依次为 0.23、0.62、0.60、0.64,玉米依次为0.45、0.47、0.53、0.52,施磷对小麦产量的可持续指数影响比玉米更大。FP、FP+M、FP+S处理的磷素累积生理效率分别为188.3、163.2和177.6 kg/kg,平均后效分别为1.30%、0.71%和1.16%,单施化肥磷素的效果高于磷肥配施有机肥、秸秆。长期不施磷肥,土壤无机磷各组分含量均降低,且主要消耗了土壤中无效态的O-P,P0处理减少的O-P占无机磷减少量的41.3%。长期投入化学磷素,降低了无效态磷的比例,但土壤对化学磷素的固定作用仍较强,FP处理Ca₈-P含量由12.0%提升到21.1%,无效态的O-P和Ca₁₀-P由77.7%减少为62.9%(占比仍超过60%),土壤Olsen-P由6.4 mg/kg提升到20.7 mg/kg。化学磷素与有机肥磷素协同使用可促使无效态磷向有效态磷及缓效态磷转化,提升土壤磷素有效性,FP+M处理Ca₂-P占比由2.0%提升到5.4%,缓效态的Al-P、Ca₈-P、Fe-P占比增加25.6个百分点,无效态的O-P和Ca₁₀-P占比减少29.0个百分点,土壤Olsen-P含量由6.3 mg/kg提升到51.8 mg/kg。秸秆磷素增加了具有缓冲作用的Ca₈-P含量,降低了无效态磷含量,提升了土壤潜在供磷能力,与FP相比,FP+S处理Ca₈-P占比增加7.9个百分点,Ca₁₀-P占比减少6.5个百分点,土壤Olsen-P含量由6.3 mg/kg提升到21.7 mg/kg。 【结论】 投入外源磷素均可显著提高作物产量、提升产量稳定性和产量可持续性指数。在小麦玉米轮作体系下,磷肥加秸秆最有利于维持土地的可持续生产能力。单施磷肥,磷素的后效和累积生理效率最高,但在土壤中的固定也高;有机无机磷协同使用可快速提升土壤磷素的有效性,对维持磷素组分结构和土壤质量作用显著;无机磷素与秸秆磷素协同使用对土壤磷素具有较强的激发效应,可减弱土壤对磷素的固定作用,提升土壤潜在供磷能力。      

论作物养分效率及其遗传改良

作物养分效率遗传改良已成为植物营养学重点研究领域之一,但对于养分效率的概念及其组成因素,以及养分高效性状依然存在很多认识误区,限制了养分高效育种成效。本文论述了养分效率及其相关指标的定义,从作物学、植物营养生理学、分子生物学和遗传学多个角度分析了养分高效吸收、养分高效利用的生理学决定因素及其对养分高效育种的启示。指出除了高通量养分高效表型分析技术的限制,还缺乏对田间水平上养分高效生理学机制的深入理解,不清楚养分高效的次级生理指标,已成为限制养分高效育种的因素之一。未来应该充分利用现代分子生物学研究手段,加强田间条件下的养分高效生理学机制研究,将养分吸收、分配、转运等生理过程与作物生长发育调控密切关联,关注群体种植条件下的最优植株性状,在田间实际生长条件下进行鉴定,才有可能获得实用的养分高效品种。     

中低品位磷矿资源高效利用机制与途径研究进展

磷矿是生产磷肥的原料,是不可再生的重要战略资源。高品位磷矿开采过度,面临枯竭。充分利用中低品位磷矿,是磷资源可持续高效利用的关键。中低品位磷矿有效磷含量低,提高磷的活化利用效率是综合利用中低品位磷矿的核心。然而,对中低品位磷矿的利用大多重视物理和化学方法的活化效应,忽视了植物自身根际效应的活化作用。植物通过调控根系形态与生理,以及根际互作效应,促进对中低品位磷矿养分的活化与吸收。这种基于根际过程的生物活化是磷资源高效利用的重要途径。本文在总结中低品位磷矿中磷的活化方法的基础上,提出了通过强化作物根际效应,挖掘植物的生物学潜力,提高作物对中低品位磷矿的综合利用效率,为磷资源的可持续利用提供科学依据。本文主要从根际效应层面剖析了中低品位磷矿高效利用的技术原理与途径。充分发挥作物高效利用磷的生物学潜力,有效利用作物的根际特性,实现土壤–作物–磷肥的匹配,开发“绿色”新型磷肥将是未来实现磷资源可持续利用的有效途径。加强磷矿中全量养分的综合利用也是未来研究的重点方向。     

Physico‐chemical characterization of humic‐metal‐phosphate complexes and their potential application to the manufacture of new types of phosphate‐based fertilizers

The aim of this review is to describe the main physicochemical characteristics of diverse types of humic‐metal‐phosphate acid complexes. The effects of these complexes on phosphorus (P) fixation in soils with different pH values and physicochemical features and on plant phosphorus uptake are also discussed. Humic‐metal‐phosphate complexes have apparent stability constants in the same range as those of metal‐humic complexes, in solutions with diverse pH and ionic‐strength values. Likewise, the molecular‐size distribution of humic‐metal‐phosphate complexes as a function of pH is similar to that of potassium or sodium humates and metal‐humic complexes. Humic‐metal‐phosphate complexes are able to decrease phosphate fixation in soils and increase plant growth and phosphate uptake. Phosphorus fertilizers containing humic‐metal‐phosphate complexes proved to be efficient to improve plant growth and P uptake with respect to conventional fertilizers such as single superphosphate. The values of parameters related to plant phosphorus‐utilization efficiency (PUt E) suggest that the regulation of root acquisition of phosphate from these complexes could involve the interregulation of a system for the optimization of metabolic P utilization in the shoot and another system involving stress responses of roots under phosphorus deficiency.     

植物氮素吸收利用相关NPF基因家族研究进展

氮(N)是植物生长发育需要量最大的矿质营养元素,也是作物产量的限制因子。硝态氮(NO₃^--N)是植物吸收利用氮素的主要形态之一。目前,植物中已报道4个基因家族(NPF、NRT2、CLC和SLAC1/SLAH)参与硝态氮的吸收和利用,其中NPF基因家族成员数量众多且功能多样化,近年来获得较多关注和深入研究。模式植物拟南芥和主要粮食作物水稻、玉米和小麦中,分别含有53、93、79和331个NPF基因。拟南芥NPF家族中已有超过一半成员(31/53)的生物学功能被解析,粮食作物水稻中NPF基因功能亦有较多报道。研究表明,NPF基因广泛参与了植物对氮素的吸收及其调控、转运、分配/再分配等过程,一些成员对于改良和提高作物氮素利用率(nitrogen use efficiency, NUE)具有重要作用。因此,从氮素进入植物体及其在植物体内流动的层面出发,发掘具有重要功能的候选NPF基因,对于解析植物利用氮素的分子机制及其遗传改良具有重要意义。本文综述了模式植物拟南芥以及粮食作物中已报道的NPF基因在氮素吸收和利用中的生物学功能。目前粮食作物玉米中仅有4...     

黄土旱塬冬小麦磷素含量累积动态与磷肥利用效率研究

利用旱作长期定位施肥试验,研究施用磷肥对冬小麦植株磷素含量的动态变化以及磷肥利用效率的影响。结果表明,磷肥对冬小麦植株体内含磷量的影响呈V型,冬前期最高,随着作物生长逐渐降低,灌浆期达到最小值,随后又有回升。冬小麦磷素累积主要集中在拔节期—开花期,和灌浆期—成熟期2个阶段进行,保证这2个阶段磷素供应对小麦的良好生长有重要作用。从磷肥利用效率、产量等指标来看,在施用氮肥90 kg/hm2的情况下,磷肥用量应该控制在45～90 kg/hm2的合理范围内。     

Growth and Zinc Uptake and Use Efficiency in Food Crops

Zinc (Zn) deficiency in annual crops is very common in Brazilian Oxisols. Data are limited on Zn uptake and use efficiency during crop growth cycles. A field experiment was conducted during two consecutive years with the objective to determine shoot dry weight and Zn uptake and use efficiency in upland rice, dry bean, corn, and soybean during growth cycles. Shoot dry weight of four crops was significantly increased in an exponential quadratic fashion with increasing plant age. Rice and corn had higher shoot dry weights and grain yields than dry bean and soybean. Zinc concentration in rice and corn decreased in a quadratic fashion with increasing plant age. However, in dry bean and soybean, Zn concentration had a quadratic increase. Zinc uptake followed an exponential quadratic response in four crops, and it was higher in corn and upland rice than in dry bean and soybean. Zinc use efficiency in shoot dry‐weight production had significant quadratic responses in upland rice and soybean with increasing plant age. In corn, Zn use efficiency for shoot dry‐weight production was linear as a function of plant age. Zinc use efficiency for grain production was maximum for corn and minimum for soybean. Hence, cereals had higher Zn use efficiency than legumes.

Zinc concentration in grain of dry bean and soybean was higher than in upland rice and corn, which is a desirable quality factor for human consumption so as to avoid Zn deficiency.     

一年两熟地区小麦的磷肥累积利用率研究

本研究是在田间试验和土壤、植株实验室大量分析结果基础上完成的。通过连续三茬的磷肥后效试验 ,弄清了小麦施用不同量级磷肥条件下 ,磷肥首季利用率的变化及后季作物对前茬残留磷肥的利用状况。为适当降低或隔茬施用磷肥 ,实行测土调控施磷 ,合理利用磷肥资源提供科学依据。     

稻种资源的磷利用效率差异及其分类评价

采用溶液水培试验,以289份稻种资源为供试材料,探讨了相同供磷水平下水稻生物量与磷利用效率的品种差异,并通过对其进行系统分类与评价,进一步阐明水稻磷素吸收及其生物学性状与磷素利用效率的关系。结果表明:(1)在水稻分蘖期与拔节孕穗期,供试品种生物量与磷利用效率均存在较大变幅,生物量的变异系数分别达到36.03%和34.85%,磷利用效率的变异系数分别为15.80%和17.73%。(2)通过动态聚类将供试稻种资源分为5种磷利用效率类型,它们存在明显的基因型差异;在分蘖期及拔节孕穗期两个时期,Ⅰ类高效型的生物量分别是Ⅴ类低效型的3.22倍和3.08倍,而其磷素利用效率分别是Ⅴ类低效型的1.73倍和1.82倍。(3)磷高效型水稻和低效型水稻体内含磷量和磷积累量也呈现出显著的基因型差异,Ⅰ类磷高效型水稻相对Ⅴ类低效型含磷量较低,磷累积量高,能吸收利用有限的磷素,维持自身的生理代谢,并产生较大的生物量。(4)不同磷利用效率类型的水稻的生物学性状中株高及分蘖数体现出极显著的基因型差异,并与磷利用效率呈极显著的正相关关系。     

The Role of Nutrient Efficient Plants in Improving Crop Yields in the Twenty First Century

In the 21st century, nutrient efficient plants will play a major role in increasing crop yields compared to the 20th century, mainly due to limited land and water resources available for crop production, higher cost of inorganic fertilizer inputs, declining trends in crop yields globally, and increasing environmental concerns. Furthermore, at least 60% of the world's arable lands have mineral deficiencies or elemental toxicity problems, and on such soils fertilizers and lime amendments are essential for achieving improved crop yields. Fertilizer inputs are increasing cost of production of farmers, and there is a major concern for environmental pollution due to excess fertilizer inputs. Higher demands for food and fiber by increasing world populations further enhance the importance of nutrient efficient cultivars that are also higher producers. Nutrient efficient plants are defined as those plants, which produce higher yields per unit of nutrient, applied or absorbed than other plants (standards) under similar agroecological conditions. During the last three decades, much research has been conducted to identify and/or breed nutrient efficient plant species or genotypes/cultivars within species and to further understand the mechanisms of nutrient efficiency in crop plants. However, success in releasing nutrient efficient cultivars has been limited. The main reasons for limited success are that the genetics of plant responses to nutrients and plant interactions with environmental variables are not well understood. Complexity of genes involved in nutrient use efficiency for macro and micronutrients and limited collaborative efforts between breeders, soil scientists, physiologists, and agronomists to evaluate nutrient efficiency issues on a holistic basis have hampered progress in this area. Hence, during the 21st century agricultural scientists have tremendous challenges, as well as opportunities, to develop nutrient efficient crop plants and to develop best management practices that increase the plant efficiency for utilization of applied fertilizers. During the 20th century, breeding for nutritional traits has been proposed as a strategy to improve the efficiency of fertilizer use or to obtain higher yields in low input agricultural systems. This strategy should continue to receive top priority during the 21st century for developing nutrient efficient crop genotypes. This paper over views the importance of nutrient efficient plants in increasing crop yields in modern agriculture. Further, definitions and available methods of calculating nutrient use efficiency, mechanisms for nutrient uptake and use efficiency, role of crops in nutrient use efficiency under biotic and abiotic stresses and breeding strategies to improve nutrient use efficiency in crop plants have been discussed.     

水稻磷素吸收与转运分子机制研究进展

磷素是植物体内重要的大量元素之一,其含量约占植物干重的 0.2%。由于磷元素作为许多重要生物大分子的关键组分,且参与植物体内许多的生理生化反应,因此植物的生长和发育都离不开磷元素。植物在长期的进化过程中,形成了一套高效地吸收和利用磷素的分子调控机制。本文将重点阐述水稻中无机磷从土壤吸收进根系再转运到地上部并进行分配的分子机制,并对今后的水稻磷素吸收和转运的研究重点进行展望。水稻根系主要通过定位在细胞膜上的磷酸盐转运体 (Phosphate Transporter1,PHT1) 吸收土壤中无机磷。当无机磷被吸收进入根系细胞内部后,通过质外体和共质体两种养分的运输途径,将其运输到根中维管束,并通过PHO1 将无机磷由根系加载到地上部。然后水稻根据其地上部不同组织器官对无机磷的需求进行分配,而多余的无机磷将储存在液泡内,维持细胞内无机磷的平衡。目前对磷酸盐转运体吸收磷素的分子机制研究较为清楚,但对于磷素在植物体内的储存、分配和再利用过程的机制还研究较少。液泡作为水稻无机磷储存的主要部位,对于维持细胞内无机磷的平衡尤其重要;节是水稻营养元素 (包括磷素) 在地上部进行分配的重要部位。但目前对于定位于液泡膜上和节上的磷酸盐转运体的机制研究较少。因此,未来挖掘与解析水稻体内负责磷素储存、分配和再利用的磷酸盐转运体及其作用机制,能为培育磷高效利用的水稻提供新的依据。