苗期耐低磷烟草基因型筛选及其磷效率

【目的】筛选耐低磷及磷高效作物是充分利用土壤磷素和磷肥,减少磷肥施用对环境污染的重要手段。调查烟草基因型的磷素利用效率可为培育磷高效烟草品种提供理论依据。【方法】以71个烟草品种为供试材料进行了水培试验。以Hoagland营养液为基础(1.0 mmol/L KH₂PO₄),调整营养液磷水平0.01 mmol/L KH₂PO₄ (低磷)。烟苗在完全营养液中生长至4叶1心时进行处理。处理21天后,采样分析烟草主要生长、形态和生理指标,筛选耐低磷基因型判别指标,并对品种进行磷效率类型划分。【结果】全株磷累积量、地上部干重、根干重、株高、总根长及根直径可作为鉴定耐低磷烟草基因型的苗期筛选指标。将全株磷累积量和地上部干重的耐低磷相对值进行聚类热图分析,鉴定出8个耐低磷品种、21个低磷敏感品种及42个中间型品种。同时,依磷效率综合值作散点图发现,耐低磷品种中有4个低磷低效正常磷低效型、2个低磷高效正常磷高效型和2个低磷高效正常磷低效型,低磷敏感品种中有14个低磷低效正常磷低效型、1个低磷高效正常磷高效型和6个低磷低效正常磷高效型。【结论】初步确定K326和云烟105为耐低磷且磷高效品种,G28、闵烟3号、DB101、Oxford 2028、14P10、CV70、云烟98、MSB44、单育2号、净叶黄、CB1、中烟101、RG11和MSB31等14个为不耐低磷且磷低效品种。     

毛叶苕子磷饥饿响应基因VvPHR1的克隆及功能研究

【目的】磷饥饿响应因子PHR (phosphate starvation response)在植物根系发育和磷养分吸收中起重要作用,本研究主要阐明毛叶苕子VvPHR1基因生物学功能,为培育磷高效型绿肥作物提供理论依据。【方法】通过转录组测序获得毛叶苕子VvPHR1基因序列。采用酵母单杂交方法验证VvPHR1基因的转录激活功能,构建其过表达载体,利用花粉管通道法分别遗传转化野生型和突变体(Atphr1)拟南芥,获得超量表达VvPHR1基因和突变体功能回补转基因材料。对正常磷(1 mmol/L Pi)和低磷(1μmol/L Pi)的培养基中生长30天的拟南芥取样,采用实时荧光定量PCR对野生型和转基因拟南芥中VvPHR1及下游磷转运基因的表达进行分析,并对转基因材料进行表型分析,测定其主根长、鲜重、总磷及无机磷(phosphate,Pi)含量。【结果】毛叶苕子转录组中有13个PHR基因,转录本129590、96227、120424与拟南芥的PHR1相似度最高,其中转录本120424在低磷诱导下表达量最高,将该转录本命名为VvPHR1基因。该基因cDNA全长1008 bp,编码335个氨基酸...     

低磷胁迫下箭筈豌豆和毛叶苕子根际过程的差异比较

采用我国北方两个豆科绿肥品种: 箭筈豌豆（Vicia sativa L.）与毛叶苕子（Vicia villosa Roth）,在控制条件下通过不同供磷处理的营养液培养,研究了不同绿肥作物适应低磷胁迫根际过程的差异,并揭示其高效利用磷的机理。试验通过分次取样的方法,测定了两种豆科作物在缺磷与供磷条件下的生物量、根系质子释放速率、根系有机酸分泌速率以及根表酸性磷酸酶活性的动态。结果表明,箭筈豌豆与毛叶苕子在生长前期对低磷胁迫的响应存在明显差异。箭筈豌豆主要靠增大质子释放量和提高酸性磷酸酶活性来适应低磷胁迫; 而毛叶苕子主要通过提高根冠比、扩大根系生物量来对外界环境中的缺磷状况做出响应,在缺磷时其根表酸性磷酸酶的活性显著提高。箭筈豌豆与毛叶苕子可通过协调根系形态和生理的适应性变化提高对磷的吸收。     

大豆品种耐低磷和对磷肥效应的遗传差异

大豆不同品种对低磷胁迫和磷肥效应有显著的遗传差异。低磷胁迫下,苗期植株叶片酸性磷酸酶活性（APA）和叶面积与品种的子粒产量呈极显著相关;APA、叶面积、干物质量和氮积累量与生物学产量呈显著或极显著相关。但在施磷条件下,它们之间则无相关关系。这表明APA、叶面积、干物质量和氨积累量可作为耐低磷基因型的筛选指标。试验表明,耐低磷能力弱的品种对磷肥反应更为敏感。在低磷和施磷条件下产量均较高的品种也是存在的,它们对不同的磷素营养环境有着广泛的适应性,进一步挖掘这类基因型很有意义。     

50份毛叶苕子品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价

[目的]毛叶苕子是重要的肥饲兼用绿肥作物.分析不同品种毛叶苕子产草量及氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收能力,以期筛选出适宜青海地区绿肥栽培的品种(系).[方法]在田间条件下,分析了50份毛叶苕子品种(系)分枝期和初花期地上部生物量和N、P、K累积量,及土壤速效养分含量变化.运用主成分分析和聚类分析评价不同毛叶苕子N、P...     

耐低磷水稻筛选与鉴定

对2472个来自不同核心种质资源库的代表性水稻品种进行了苗期耐低磷初选和复筛,并通过全生育期鉴定,研究了耐低磷水稻种质资源筛选的基本条件和指标。结果表明,采用两步筛选法,即苗期初筛和复筛,并通过全生育期产量验证,既可以获得典型耐低磷和低磷敏感水稻品种,又提高效率,吻合度达67%;在供试土壤有效磷含量小于5.mg/kg时,筛选密度为4株/600g土,设低磷水平为50.mg/kg(外加);分蘖数及其耐低磷指数(相对分蘖数)综合性较强,作为苗期筛选指标比较适宜;对于少数特殊的品种,它们在高磷和低磷处理时都没有分蘖,此时用干重耐低磷指数(相对干重)来衡量它们的耐低磷能力比较合适;全生育期验证以经济产量及其耐低磷指数(相对经济产量)为鉴定指标,其中有效穗对经济产量影响最大。     

不同春小麦品种耐低磷性评价及种质筛选

筛选磷高效作物是充分利用土壤磷素和减少磷肥施用量的重要手段。本研究以162份春小麦种质资源为材料,对其苗期的株高、总根长、根表面积等8个指标的耐低磷系数进行分析,采用隶属函数法综合评价春小麦苗期的耐低磷特性,初步筛选耐低磷材料,并进一步进行成株期的耐低磷特性鉴定,筛选出耐低磷材料和磷敏感材料,分析其在低磷下酸性磷酸酶的活性变化。结果表明,低磷胁迫下春小麦材料苗期和成株期的各性状均受到不同程度的影响,并随着胁迫程度的增加,小麦生长受抑制程度增强。通过主成分分析将苗期8个指标转化成4个综合指标(累计贡献率为82.60%),将成株期的10个指标转化为3个综合指标(累计贡献率为83.23%);采用隶属函数法计算耐低磷综合评价值(D)值,对D值进行聚类分析,将苗期的162份春小麦种质资源划分为耐低磷型(10份)、较耐低磷型(26份)、低磷较敏感型(91份)、低磷敏感型(35份)4类。选取耐低磷型材料(5份)和低磷敏感型材料(4份),进一步进行成株期鉴定,最终筛选1份耐低磷材料wp-35和1份磷敏感材料wp-119。通过分析其酸性磷酸酶活性,发现在低磷胁迫下春小麦根系和叶片中的酸性磷酸酶活性均升高,且耐低磷材料的酸性磷酸酶活性高于磷敏感材料。本研究结果可为解析春小麦耐低磷特性、培育耐低磷品种提供种质资源和理论依据。     

新疆冬小麦品种苗期磷效率差异研究

通过室内盆栽试验,研究了 32个新疆冬小麦品种在苗期低磷和高磷水平下干物质重、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、氮累积量和磷累积量的差异,以筛选出磷高效利用品种。结果表明:低磷和高磷处理,小麦叶绿素含量、类胡萝卜素含量、干物质重及氮磷累积量在各品种之间差异显著。聚类分析可以看出,施磷后新冬 4号和新冬 53号磷累积量增幅最大,对磷的响应比较敏感,为高磷高效品种;新冬 5号在低磷条件下磷累积量最大,为低磷高效品种,且新冬 5号叶绿素含量受磷的影响最敏感;在高磷条件下,新冬 9号、新冬 18号、新冬 19号、新冬 28号、新冬 33号、新冬 35号、新冬 49号和新冬 52号品种具有较高的磷累积量,为高磷较高效品种;高磷及低磷处理条件下,新冬 6号、新冬 12号、新冬 20号、新冬 23号、新冬 24号、新冬 26号品种磷累积量均最低,为磷低效品种。     

小麦苗期耐低氮基因型的筛选与评价

氮是作物吸收的第一大必需营养元素, 对作物生长发育具有不可替代的作用。大量研究表明, 不同基因型小麦对氮的吸收利用能力不同, 培育氮高效小麦品种是提高氮利用效率的根本途径, 而发掘耐低氮小麦种质资源是小麦氮高效育种的基础。为此, 本研究以30 个小麦-冰草远缘杂交的高代品系, 1 个小麦-黑麦远缘杂交的T1BL·1RS 易位系, 2 个"小偃54"×"京411"重组自交系群体中的品系, 以及13 个生产上的主栽品种为试验材料, 通过低氮胁迫和正常供氮2 个处理的苗期水培试验, 进行了耐低氮基因型的筛选与评价。方差分析显示, 13 个氮效率相关性状在2 种氮水平之间及各小麦基因型之间的差异均达到显著或极显著水平。主成分分析显示, 前3 个主成分累积贡献率达到81.2%, 已包含了大部分信息, 能够基本反映整体状况。其中, 相对茎叶吸氮量、相对植株吸氮量、相对根冠比、相对茎叶干重、相对植株干重、相对茎叶氮利用效率、相对根含氮量在3 个主成分中占较大的比重。综合评价结果显示, 在33 个小麦远缘杂交品系中08B41 得分最高, 为1.60,为最耐低氮的品系; 13 个主栽品中"科农9204"得分最高, 为2.10, 为耐低氮的品种。聚类分析显示, 46 份基因型小麦可划分为3 大类: 耐低氮型(15 份)、中间型(22 份)和低氮敏感型(9 份)。筛选出08B41、XJ19-1、08B8、08B10、08B13、08B25、WR9603、08B2、08B5 共9 份耐低氮远缘杂交高代品系, 及"科农9204"、"邯7086"、"河农827"、"石麦18"、"石4185"、"石新733"共6 份耐低氮主栽品种。这些耐低氮的基因型可作为小麦营养高效育种的种质资源, 本文并对小麦近缘种属在小麦营养高效遗传改良中的作用进行了讨论。     

长期施用绿肥减施化肥对毛叶苕子产草量和土壤肥力的影响

在甘肃河西绿洲灌区,通过定位试验研究了长期施用绿肥减施化肥对复种毛叶苕子鲜草产量和土壤肥力的影响。结果表明,施用绿肥与减施化肥并复种毛叶苕子可生产优质绿肥鲜草17 093~19 110 kg/hm2;减施化肥30%的处理较农民习惯施肥增效12 091元/hm2,经济效益提高64.7%,土壤有机质和碱解氮含量分别提高1.8g/kg和10.5 mg/kg,而施氮量较高的处理并不利于土壤有机质的积累。施用绿肥7 500 kg/hm2可以代替氮肥67.5~90 kg/hm2,具有培肥土壤和节能、减排、增效作用。     

玉米杂交种苗期耐低氮指标的筛选与综合评价

为探明耐低氮玉米杂交种的苗期筛选鉴定方法,筛选出耐低氮能力强、可推广应用到生产上的玉米杂交种,本研究采用蛭石和珍珠岩盆栽、Hoagland营养液培养方式,以西南地区生产中应用的51个玉米杂交种为材料,对供试品种进行了2年的低氮胁迫苗期筛选试验。结果表明:低氮胁迫对各玉米品种苗期主要形态、生理指标均有显著影响,但影响的程度在指标间和品种间均有较大差异。根据相对值变异系数大小,筛选出叶面积、氮积累量、根冠比、地上部干重、根体积、根干重和单株干重7个指标作为耐低氮能力的评价指标。以7个指标归一化的变异系数为权重进行耐低氮能力模糊隶属函数综合评价,并与用全部指标(第1年为13个指标,第2年为25个指标)模糊隶属函数评价和主成分分析法评价的结果进行比较,7个指标评价结果与全部指标综合评价结果基本一致,得出的耐低氮能力强和弱的前10个品种的重合率分别达90%和80%,说明筛选指标的代表性和评价方法的可行性。本研究表明上述7个指标可以作为玉米苗期耐低氮能力评价指标,并筛选出‘正红311’、‘成单30’、‘黔北2号’等适宜于中国西南丘陵山区种植的耐低氮品种。     

低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种幼苗根系形态和生理特征的影响

采用水培方法,以2个耐低氮品种和2个不耐低氮玉米品种为材料,以正常氮处理B3[15 mmol(N)·L?1]为对照,研究2个低氮胁迫水平B1[0.05 mmol(N)·L?1]、B2[0.5 mmol(N)·L?1]对不同耐低氮性玉米品种苗期根系形态和伤流量及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明:与正常供氮处理相比,在B1和B2低氮胁迫处理下,玉米幼苗根系伤流量和硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均下降,耐低氮品种上述各指标的降幅(29.8%和8.7%、46.9%和39.6%、7.3%和4.4%、31.3%和19.8%)均小于不耐低氮品种(37.0%和27.5%、68.8%和56.6%、24.5%和18.7%、60.7%和42.7%),且在B1处理下耐低氮品种根系NR、GDH活性分别是不耐低氮品种的1.4倍、1.35倍。低氮胁迫对玉米苗期地上部生长的影响大于对地下部生长的影响,使地上部干重显著降低,根冠比显著增大,根数减少;在B1和B2处理下,不耐低氮品种根冠比增幅(81.6%和25.4%)、根数降幅(22.2%和31.1%)均大于耐低氮品种(61.0%和21.1%、19.8%和19.4%)。随着低氮胁迫程度的增大,耐低氮品种根长增长,根粗减小,对低氮胁迫的响应能力增大,表现为根系伸长变细以增加对氮的吸收面积。与不耐低氮品种相比,低氮胁迫下耐低氮品种根系形态较好,根系生理活性和对低氮胁迫的耐性较强,能维持较稳定的生长;随着低氮胁迫时间的延长,耐低氮品种对低氮胁迫的适应性增强,不耐低氮品种则降低。     

小麦苗期氮素吸收利用效率差异及聚类分析

【目的】氮肥过量施用,不仅造成氮素大量流失,还增加了农业生产成本,对生态环境带来了巨大的威胁。筛选和培育氮高效小麦品种是提高氮肥利用率、 降低环境污染风险的有效途径。本文通过对44个小麦品种苗期性状的考察,初步筛选出具有氮高效潜力的小麦品种。【方法】利用循环营养液培养方法,研究了安徽省44个小麦品种(系)在正常氮(5 mmol/L)和高氮(45 mmol/L)条件下苗期氮素吸收利用效率的差异。采用隶属函数法将评价指标数据进行标准化,区间为[0,1];而后采用客观赋权法将标准化后的数据整合成一个无量纲的综合值,最后基于综合值运用最短距离法、 欧氏距离平方聚类分析方法,将44个小麦品种划分成不同的氮效率类型。【结果】在两种供氮水平下,不同小麦品种的茎叶干重、 根干重、 叶面积、 茎叶氮累积量和根氮累积量存在显著性差异,其变异系数分别在27.9%～33.7%和21.5%～32.8%之间,可作为小麦苗期氮效率的评价指标。小麦苗期氮效率综合值在正常氮和高氮水平下分别在0.053～0.920和0.001～0.853之间,其中鉴76在正常氮和高氮条件下的氮效率综合值均大于80%。通过隶属函数氮效率综合值及其聚类分析,将44个供试小麦品种分为氮高效型、 氮中效型和氮低效型三类;其中扬麦16和鉴76在正常氮和高氮条件下均表现为高效型,皖麦68、 F60501-4、 鉴62和安农1026只在高氮条件下表现为高效型。氮高效型、 氮中效型、 氮低效型小麦品种在正常供氮和高氮条件下分别占供试品种总数的4.54%、 54.55%、 40.91%和13.63%、 38.64、 47.73%。【结论】在正常供氮和高氮条件下,44个供试小麦品种的茎叶氮累积量、 茎叶干重、 根部氮累积量、 根部干重和叶面积存在显著性差异,可以作为小麦苗期氮效率评价指标;初步确定扬麦16和鉴76为正常供氮和高氮条件下的氮高效型品种,皖麦68、 F60501-4、 鉴62和安农1026 为高氮条件下的氮高效型品种。     

甜高粱耐盐材料的筛选及芽苗期耐盐性相关分析

在0、200mmol·L-1NaCl盐浓度下对39个甜高粱材料进行了耐盐性鉴定,并探讨了甜高粱耐盐指标的相关性,以初步筛选的耐盐级别不同的10个甜高粱材料为对象,研究了0、70mmol·L-1、140mmol·L-1、210mmol·L-1NaCl盐浓度对甜高粱芽苗期形态指标及其盐害率的影响,最后利用盐害率的隶属函数值综合评价了10个甜高粱材料的耐盐性。结果发现,"丽欧"、"泰斯"耐盐性最强,"BJK236"、"Mer-72-2"对盐胁迫较敏感。盐胁迫下甜高粱发芽率、发芽指数、发芽势、活力指数、芽长、根长、芽鲜重、根鲜重8个指标均与对照差异显著(P0.05)。随着盐浓度增加,这8项指标的盐害率增大,且与盐浓度均极显著相关(P0.01);其中随着盐浓度的增大,发芽相对盐害率与发芽势、发芽指数、活力指数盐害率的相关性越来越大,由显著相关(P0.05)到极显著相关(P0.01)。综合评价10个甜高粱材料耐盐强弱顺序为:"泰斯""甜132""BJK19""BJK156""考利""吉甜3""威利""凯勒""戴尔""吉甜2"。     

Characteristics of P accumulation and distribution at the maturity stage of Brassica Napus varieties with different phosphorus use efficiency for grain production

Phosphorus (P) is one of nutrients essential for plant growth. The differences in P content, accumulation, and distribution among 98 rapeseed (Brassica napus) varieties with different P use efficiency for grain production (PUEg) were studied. The results showed that there were highly significant differences in P contents of the whole plant and various organs among different rapeseed varieties. Furthermore, PUEg had significantly negative correlations with P accumulations in whole plant, stems, shells, and seeds. The correlation analysis showed that the correlation coefficient of PUEg and P distribution ratio in stems was smaller, and it was significantly negatively correlated in shells, while it showed highly positive correlations in seeds. It indicated that P content in rapeseed plant stems and shells appeared to be transported into seeds to increase P distribution in seedpods at the late maturity stage, which could help improve PUEg.     

干旱区滴灌玉米出苗期施用启动磷肥的增产效应

【目的】目前滴灌施肥技术下,玉米在苗期容易缺肥。研究腐植酸和柠檬酸与磷肥配合作为启动肥对玉米苗期养分吸收的影响,为提高启动磷肥的施用效果提供理论和技术支撑。【方法】于2020和2021年,在新疆石河子市进行滴灌玉米田间试验。试验设全生育期不施磷肥对照(CK);全部氮磷钾肥分8次从拔节期开始滴灌施肥(CF);30%氮磷钾肥做启动肥(DSF);30%氮磷钾结合腐植酸做启动肥(HSF);30%氮磷钾肥结合柠檬酸做启动肥(CSF),3种启动肥处理其余的70%的肥料分8次从拔节期起滴施,共5个处理。在苗期测定滴灌玉米总根长,地上部和地下部干物质累积及磷累积吸收量;在拔节期、抽雄期和成熟期测定玉米光合特性、干物质累积及磷累积吸收量;在成熟期测定玉米产量。【结果】连续两年数据显示,DSF、HSF和CSF处理较CF处理显著增加了苗期玉米总根长、根长密度和根重密度,不同启动磷肥处理促进苗期玉米根系生长,表现为CSF>HSF>DSF。2020年,相比CF处理,DSF、HSF和CSF处理玉米产量分别增加了4.60%、8.77%和9.82%,磷表观利用率分别提升了3.21、9.13和7.66个百分...     

水分和磷对苗期玉米根系形态和磷吸收的耦合效应

水分亏缺和土壤缺磷已经成为玉米(Zea mays L.)生产的主要限制性因素,但水分和磷如何调节玉米根系形态和磷吸收尚不完全清楚。本研究采用盆栽土培试验,设置4个水分梯度[田间持水量的35%(W1)、55%(W2)、75%(W3)和100%(W4)]和2个磷处理[高磷:205 mg(P)·kg~(-1);低磷:11 mg(P)·kg~(-1)],探究水分和磷对苗期玉米根系生长和磷吸收的耦合效应。结果表明:(1)不管土壤磷供应如何,玉米苗干重、根干重、总根长和根表面积随水分供应强度的增加呈现先增加后降低的趋势,土壤有效磷含量也表现出相似的变化趋势,根质量比和平均根直径随水分供应强度的增加呈现下降的趋势,植株磷含量和磷累积量随水分供应强度的增加呈现稳定增加的趋势;(2)水分亏缺(W1)和过量供应(W4)均不利于玉米根系生长和干物质累积,水分亏缺(W1)抑制玉米对土壤磷素的获取,水分过量供应(W4)引起土壤磷素的奢侈吸收(W4),轻度的水分胁迫(W2)能够促进玉米根系的生长和干物质累积,减少对土壤磷的奢侈吸收,充足的水分供应(W3)能够促进玉米根系的生长、干物质累积和土壤磷素的吸收;(3)磷供应显著增加了玉米苗干重、根干重(W4除外)、总根长、根表面积、植株磷含量(W4除外)和磷累积量,但降低了玉米的根质量比。(4)两因素方差分析结果表明,水分对苗干重、根干重、根质量比、总根长、根表面积、平均根直径、植株磷含量、植株磷累积量和土壤有效磷含量的相对贡献分别为45.94%、36.71%、67.95%、59.63%、58.34%、81.86%、24.75%、35.66%和3.00%,磷对这些参数的相对贡献分别为34.78%、21.19%、14.84%、9.22%、9.21%、1.56%、35.54%、49.75%和94.40%,可见水分是控制玉米根系形态和干物质累积的关键因子,磷是控制玉米地上磷吸收和土壤有效磷含量的关键因子。总体来说,低磷条件下玉米根系对土壤磷的获取偏向于以根形态为主导的适应策略,高磷条件下玉米根系对土壤磷的获取偏向于以根生理吸收为主导的适应策略。水分和磷之间较好的耦合能够促进玉米根系生长、干物质累积,减少对土壤磷素的奢侈吸收。