作物耐低磷机制研究进展

磷是作物生长发育必需的营养元素之一,在作物的生命过程中发挥重要作用。作物在长期进化过程中形成了一系列低磷适应机制,主要涉及土壤磷的活化、吸收、转运和内部磷的循环、再利用等过程。从作物低磷胁迫下的根系形态、根系分泌物、与微生物共生体系、分子机制4个方面综述了作物耐低磷机制的最新研究进展,旨在为作物栽培调控及耐低磷作物品种的改良与选育提供借鉴。     

作物耐低氮机制的研究进展

氮(N)是作物的主要营养来源,低氮会限制作物的生长和产量,而过多的氮肥施用虽然在一定程度上能够提高作物产量,但也会造成氮肥利用效率低及资源浪费。开发具有较高的低氮(LN)耐受性或氮利用效率(NUE)的作物品种,对于农业可持续发展至关重要。本文主要从作物对氮的吸收、低氮对作物生长和作物产量的影响、作物对低氮环境的适应机制、耐低氮基因型筛选、氮高效基因的研究进展5个方面综述作物对低氮的应答机理。耐低氮基因型作物主要通过改变根部性状(如更多侧根、增大根表面积等),调控相关的代谢酶(如硝酸还原酶、谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶)及褪黑素等表型和生理活动调节,以改变其代谢所需能量,从而适应低氮胁迫。此外,QTL定位、转录组学、全基因组关联分析等挖掘出一系列与氮高效利用相关的基因(如OsNIGT1、GLN1.3、NRT1.1、ZmNAC36、BnaA04g07450等),为进一步作物耐低氮分子育种提供理论参考。     

作物耐低磷营养性状遗传研究进展

作物营养遗传研究是当今农业科研领域中的研究热点。为此就作物耐低磷营养性状的遗传研究进展进行了综述,如植物适应低磷胁迫的生物学特性、低磷条件下基因型间生理生化特性的差异、以及适应低磷的分子生物学机制等,并对开展此类工作的有效途径进行了探讨。     

玉米磷素营养及耐低磷特性研究进展

磷是玉米的重要营养元素之一,而土壤中磷元素多数以根系难以吸收的形态存在,因此开展磷高效育种和种质资源筛选相关研究,以提高玉米对土壤磷素的吸收利用水平,既具有重要的经济价值,又具有重要的环境和生态效益。介绍了目前我国玉米磷素营养高效育种的研究进展。     

耐低磷,低钾水稻品种的筛选

水稻栽培品种对低磷、低钾的反应存在明显的基因型差异，这种差异在苗期表现在根长、根干重、苗高和地上部干重上。耐低磷主要表现在刺激根的伸长；耐低钾则主要表现在不阻碍地上部干重增加。结合其他性状进行定级，可在低磷、低钾条件下，筛选出耐低磷、低钾的水稻品系。     

水稻低磷胁迫研究进展

缺磷是农业生产中限制水稻产量的一个重要因子。通过对磷在土壤中的存在形式,低磷胁迫对水稻根系、光合作用、磷亲和力的影响,以及水稻耐低磷基因型的筛选和耐低磷基因分子定位的进展进行综述,并对今后水稻低磷胁迫的研究趋势作出预测,以期为水稻耐低磷研究及磷高效水稻品种改良提供新的思路和理论依据。     

水稻不同基因型耐低磷分类

根据低磷胁迫下植株总吸磷量、单株籽粒重、相对根体积等将耐低磷种质对低磷的适应机制分为5类:根系扩展适应型、低浓度适应型、奢侈型、植株利用高效型、被动适应型。在进行耐低磷种质筛选的时候应选择植株利用高效型(单位磷能产生较高生物量或经济产量的基因型),即植株磷绝对吸收量低但产量不低。本试验筛选出7份植株利用高效型品种,分别为捻大粒、双城糯、有芒小红板稻、麻谷子、老爷胡子、承德京租、糯子,为磷高效遗传研究或育种利用提供可靠的资源。     

棉花苗期耐低磷种质筛选及耐低磷综合评价

【目的】建立棉花品种(系)耐低磷能力评价体系,筛选耐低磷型棉花种质和评价不同磷效率类型,为研究棉花耐低磷生理机制和挖掘耐低磷基因奠定基础。【方法】以来自国内外不同棉区的140份棉花品种(系)为材料,采用水培试验方法,在低磷(10μmol·L^-1 KH₂PO₄)和正常磷(500μmol·L^-1 KH₂PO₄)处理下,测定各棉花品种生物量、根系相关指标和磷效率相关指标等21个性状表征值,计算各指标耐低磷胁迫指数。利用综合隶属函数法,进行主成分分析、回归分析和聚类分析,对各棉花品种进行耐低磷能力的划分,综合评价各棉花品种耐低磷能力和磷效率类型。【结果】与正常磷处理相比,低磷处理下,供试棉花品种的总磷积累量、总磷含量、地上部干重和总干物重等指标的均值降幅较大,而根平均直径、比根面积、根尖数和磷素利用效率等指标的均值会有所上升;低磷处理下,各指标变异系数范围为6.04%—47.79%,比根尖密度、根尖数、比根长和根平均直径等根系指标变异系数较正常磷处理均提高,变异系...     

模糊隶属函数值法研究云南籼稻核心种质BC3F2不同群体间耐低磷差异

用231份云南籼稻核心种质作供体亲本、滇屯502作轮回亲本配制回交后代BC3F2群体,设低磷(有效磷6.26mg/kg)胁迫和正常磷(有效磷40mg/kg)胁迫2种处理进行耐低磷鉴定,用模糊隶属函数值法分级并比较BC3F2和其籼稻亲本耐低磷差异.结果表明:①以模糊隶属函数值为指标进行耐低磷特性分级,籼稻素本和回交后代BC3F2之间及稻作区间均存在差异.②籼稻亲本和BC3F2回交后代的模糊隶属函数值方差分析有3个稻区差异不显著.说明BC3F2较好的保持了亲本的耐低磷特性.③BC3F2回交后代耐低磷特性发生了部分变异,耐低磷能力有趋于轮回亲本滇屯502的趋势.④筛选出10份超强耐低磷BC3F2组合和4份弱耐低磷9级敏感组合,可作为基因定位研究和磷高效新品种选育的重要亲本材科.⑤模糊隶属函数法进行耐低磷综合评价可对每个品种或回交后代群体做出精细分级,直观反映各个稻区耐低磷力大小,大大提高了表型鉴定的准确度.     

作物抗旱基因工程研究进展

主要就植物的抗旱基因包括渗透调节、保护酶体系、抗旱基因及遗传特性等方面对植物抗旱机理的研究进行了综述.研究植物的抗旱性基因,有助于了解植物的抗旱机制.以期为我国节水抗旱农业的研究提供一些新的思路和手段.     

大豆耐低磷指标筛选与耐低磷品种鉴定

为了对大豆耐低磷指标的进行分析与评价,并筛选与大豆磷效率耐低磷性密切相关的重要指标,选取了41个大豆品种进行了耐低磷系数进行比较和分析,并对酸性磷酸酶活性与相应的株高、干物质量和磷利用效率的耐低磷系数利用NTSYS软件进行聚类分析。结果表明：①2 μmol/L（LP）和1 000 μmol/L（NP）处理下22个品种根尖酸性磷酸酶(RAPA)的耐低磷系数（1.922 9~35.201 1）,32个品种LAPA的耐低磷系数（1.048 2~4.465 5）,9个品种株高的耐低磷系数（0.923 1~1.000 0）,17个品种干物质量的耐低磷系数（1.000 0~2.125 0）,28个品种全磷含量（P%）的耐低磷系数（1.083 2~6.757 3）,18个品种磷利用效率的耐低磷系数（1.005 4~3.308 6）,不同基因型品种中耐低磷系数差异大;②RAPA活性与相应品种的株高、干物质量和磷利用率之间耐低磷系数存在极显著正相关（r=0.55、0.72、0.43）;③RAPA活性和株高、干物质量、磷利用效率等磷效率相关因素的耐低磷系数进行聚类分析,鉴定出高度、中度和非耐低磷型品种。上述结果说明RAPA活性耐低磷系数可作为影响磷效率耐低磷性的重要因素,可用于大豆耐低磷品种的筛选及分子辅助选择。     

植物抗旱基因工程研究进展

综述了植物耐旱的生理机制、调控途径、耐旱相关调控蛋白和基因等方面的研究成果,提出抗旱育种工作中抗旱评价指标的选择可根据植物的特点、研究目的来确定,也可采用单因素与多因素进行对比综合分析来确定,指出今后抗旱育种工作重点仍为探索植物抗旱机制方面。     

玉米耐低磷基因型的筛选

试验以生物量、磷积累量、根冠比以及磷的利用效率为指标,采用液体培养试验,研究了36个玉米自交系苗期对低磷胁迫的反应。结果表明,不同自交系对低磷胁迫的反应不同,对磷的吸收和利用能力存在差异,大部分自交系属磷低效不敏感材料;初步筛选出3个典型的玉米磷高效基因型材料478、太系113和丹340,2个玉米磷低效基因型材料P138和F349。     

不同玉米杂交种亲本磷营养特征及对低磷胁迫的响应

为比较不同玉米杂交种亲本在不同磷水平下植株生长和养分吸收特性,以及养分在体内的循环和分配的差异,选取我国在生产中大面积推广且抗逆性较强的玉米杂交种亲本:郑58/昌7-2(郑单958),PH6WC/PH4CV(先玉335),利用营养液培养的方法进行了这些玉米磷营养特征的研究,通过供磷和缺磷营养液培养研究缺磷对不同基因型玉米生长发育,根系形态、活性和生理特性的影响,玉米苗期光合速率变化,并比较基因型间差异。结果表明,与供磷相比,缺磷亲本的干质量降低,磷增长量降低,根干质量增加,根冠比增加;根长增长,根半径降低,根表面积增加,总吸收面积和比表面积均降低;pH值降低;吸收H2PO4-和耐低磷能力提高,叶面积和光合速率下降。不同亲本间存在显著差异,其中,PH4CV具有相对较大的根长和根表面积,较活跃的根系吸收活性,干重增长较大,吸收速率大,叶面积和光合速率下降幅度较低,耐低磷能力强。     

植物耐低磷的转录调控机制

植物缺磷已经成为世界性的难题,越来越多的研究表明,转录调控是植物耐低磷调控的的重要环节,因此,有关植物低磷诱导转录因子转录机制的研究已成为国内外研究的热点。综述了与植物磷胁迫相关的转录因子PHR1,PHO1,WRKY6等调控磷酸饥饿的方式及其在植物生长发育、根系形态变化和激素信号等方面的功能,并对其研究前景进行了展望。     

小麦代换系耐低磷生理性状的主成分分析及综合评价

【目的】通过对不同磷处理下小麦代换系多项生理指标研究,筛选和鉴定耐低磷基因型。【方法】以小麦CS-Synthetic 6x 整套染色体代换系及其亲本为材料,对其在不同磷处理条件下叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、SOD、POD活性、丙二醛含量、叶绿素、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率,气孔导度、胞间二氧化碳浓度、初始荧光、最大荧光,原初光能转化效率（Fv/Fm）等14个生理指标进行测定,以各项指标的耐低磷系数作为耐低磷指标,通过主成分分析、聚类分析对其耐低磷特性进行综合评价。【结果】将14个单项生理指标转换成为7个相互独立的综合指标;并通过聚类分析将23个基因型划分为3类：父本Synthetic 6x与2A代换系耐低磷特性较强,母本中国春与4A、7A、2B、1D、3D代换系耐低磷特性较弱,其余15个代换系（1A、3A、5A、6A、1B、3B、4B、5B、6B、7B、2D、4D、5D、6D、7D）耐低磷特性中等。【结论】Synthetic 6x 的2A染色体上具有耐低磷胁迫特性的有关基因,在小麦耐低磷育种中可以加以利用     

利用叶绿素荧光参数评价番茄耐低温弱光能力的研究

为了利用叶绿素荧光参数区分不同番茄品种的耐低温弱光能力,以5个番茄品种为试材,测定亚低温弱光处理5、10、15 d的叶绿素荧光参数和15 d的抗性指数(TIVG)。结果表明,亚低温弱光处理10 d,ΦPSII、q P和P值3个叶绿素荧光参数都可以将5个番茄品种最大程度地区分为3种耐低温弱光类型,结合叶绿素荧光参数与TIVG的相关性分析,ΦPSⅡ、q P、P值与TIVG相关系数均为0.85,呈显著正相关。因此,通过测定番茄幼苗亚低温弱光处理10 d的3种叶绿素荧光参数,可以将批量番茄种质的耐低温弱光能力在一定程度上区分为不同的类型,为番茄耐低温弱光鉴定和评价提供参考。     

水稻耐低磷研究进展*

 水稻耐低磷特性的研究和利用将成为解决多年来磷肥施用造成的环境污染和挖掘利用土壤潜在磷的有效途径之一。长期的低磷胁迫压力,使水稻进化了形态学、生理生化、分子生物学等方面的一系列耐性机制来扩大对土壤无效磷的活化吸收,对水稻耐低磷筛选指标、耐低磷基因源地理生态及磷素的体内运筹、耐低磷基因的时空表达特性等研究,有望推动水稻耐低磷的育种进程,产生巨大的经济效益和环境效益。