不同磷效率大豆干物质积累、光合生理特性及产量的研究

利用不同磷效率基因型大豆品种,采用盆栽控制磷供应量,探讨其同化物积累及光合生理特性与产量性状的差异。结果表明:磷高效品种在低高磷处理下,相对干物质量比较高,能达0.9左右,而磷低效品种多在0.6左右;在低磷处理下,磷高效品种的净光合速率Pn均大于高磷处理,磷低效品种则小于高磷处理;高磷处理使气孔导度Cond、胞间CO2浓度(C i)、蒸腾速率(Tr)增加;低磷处理加强大豆叶片水分利用率(WUE);磷高效品种低高磷处理下产量比在0.9左右,磷低效品种仅为0.62。因此,可以将低高磷下干物质量比和产量比作为筛选不同磷效率基因型大豆的指标。     

供磷水平对不同磷效率基因型大豆生物量积累及分配影响

以高磷效和低磷效基因型品种为材料,采用土壤盆栽法,研究了不同供磷水平对大豆生物量积累及分配的影响。结果表明:苗期磷高效基因型品种地上部(茎、叶)的生物量在施磷处理P640达到最高,磷低效基因型品种地上部(茎、叶)的生物量随着施磷量的增加而显著增加。随着供磷水平的提高,磷高效基因型大豆品种的根冠比值大于磷低效基因型大豆品种;花期磷高效基因型品种茎、叶、根干重在施磷处理P320达到最高,磷低效基因型品种茎、叶、根的干重随着施磷量的增加而显著增加;结荚期磷高效基因型品种的叶干重在施磷处理P640达到最高,根干重在施磷水平P320达到最高,茎干重随着施磷水平的提高而显著升高。磷低效基因型品种的茎、叶、根干重随着施磷量的增加而增加,荚干重在处理P640处达到了最高值,不同磷效基因型品种随着施磷量的增加根冠比值大体呈现降低趋势;鼓粒期不同磷效基因型品种随着施磷量的增加荚干重、叶干重、茎干重均有所增加。磷高效基因型品种相同施磷水平下生物量呈现荚≥茎≥根≥叶。磷低效基因型品种在高磷处理下叶干重大于根干重,并且根冠比值较低磷处理时显著降低。     

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.     

低磷和干旱胁迫对不同基因型大豆光合生理特性的影响

采用盆栽培养的方法,研究了缺磷和干旱对鼓粒期磷高效基因型大豆黑河27,磷中效基因型大豆黑农43和磷低效基因型大豆黑河29的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Cs)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)、水分利用率等光合生理性状的影响.结果表明:低磷和干旱胁迫降低了3个基因型大豆叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和气孔限制值;相反,胞问CO2浓度呈卜升趋势,说明光合速率的降低受非气孔因素的限制;低磷和干旱胁迫处理降低了大豆叶面积、叶绿素含量,变化为磷低效基因型＞磷中效基因型＞磷高效基因型,说明缺磷和长期干旱能使大豆叶而积降低,叶绿素降解,减少了光合叶而积和光能吸收,影响光合作用.与磷低效大豆相比,磷高效大豆具有在干旱条件下对CO2的同化和水分利川能力上的优势.磷高效大豆在水分逆境下叶片能保持较高的光合速率并提高对水分的利用效率,显示其对干旱有较强的耐受性.     

不同铁效率大豆品种叶片和根系超微结构的比较研究

采用盆栽试验方法研究了施用螯合铁肥(Fe-EDDHA)对不同铁效率大豆V4期叶片及根系超微结构的影响。结果表明:铁敏感品种缺铁处理下植株矮小且叶片发黄,而铁高效品种缺铁条件下植株稍小但叶色差异不大。两种处理下铁高效品种的叶绿素SPDA值无显著差异,铁敏感品种在缺铁条件下叶绿素SPDA值显著小于补铁条件下,也显著小于铁高效品种。铁敏感品种叶肉细胞中叶绿体和线粒体数量在两种处理下差异不大,但铁敏感品种缺铁处理下叶绿体不饱满呈长梭形且其中淀粉颗粒形状扁平,含量较少;铁高效品种在两种处理下线粒体和叶绿体数目差异不大,但总体上在补铁处理下叶肉细胞中淀粉颗粒的含量较高、颗粒较大。铁敏感品种根系细胞缺铁处理下形状不规则,细胞壁严重变形,原生质破裂外流且分布不均,细胞核及大部分细胞器有解体现象,而补铁处理下细胞结构则保持规则完整;铁高效品种在两种处理下根系细胞均规则完整,但补铁处理下原生质体浓厚且内含物较丰富。由此说明:缺铁胁迫对不同铁效率大豆品种植株大小、叶色、细胞超微结构都有影响,只是铁敏感品种受缺铁胁迫影响更大,而铁高效品种可能有较完善的耐低铁机制所以受缺铁胁迫影响较小。     

磷素对不同磷效率基因型大豆根系养分吸收特性的影响

以两类不同磷效率基因型大豆(磷高效品种锦豆33和辽豆13,磷低效品种铁丰3号和锦8-14)为试验材料,设3个磷浓度用量(0,82.5,165 kg·hm-2),测定大豆根系氮、磷和钾的百分含量和积累量,考察磷素对不同类型大豆根系养分吸收特性的影响和磷高效基因型大豆根系N、P、K吸收动态特征。结果表明:在低磷处理下,鼓粒期和始熟期磷高效品种根系氮的百分含量显著高于磷低效品种;除分枝期外其它生育时期磷高效品种的根系磷的百分含量均高于磷低效品种的,平均高41.4%;整个生育期磷高效品种根系钾的百分含量均高于磷低效品种的,平均高84.8%。磷高效品种的磷和钾的积累量也均高于磷低效品种的(平均高73.3.7%和122.9%)。与低磷相比,中磷和高磷处理能显著增加磷低效品种的根系氮、磷和钾的积累量,而磷高效品种则相对变化较小,即使在较低的磷浓度下其根系也能吸收较多的氮、磷和钾。     

磷胁迫下大豆叶片及根系酸性磷酸酯酶酶谱的研究

通过营养液栽培试验,研究了低磷胁迫下4种不同磷效率基因型大豆叶片和根系的酸性磷酸酯酶(APase)同工酶的酶谱和活性变化.结果表明,大豆叶片和根系APase同工酶含量在低磷处理第10 d、20 d、30 d均比对照高,酶谱染色加深和谱带条数的增加,说明低磷胁迫增加该酶活性,磷高效基因型酶活性升高的幅度大于磷低效基因型.     

不同基因型大豆磷镁养分互作效应初探

为了探究不同大豆基因型对磷和镁互作的响应，从而在养分缺乏条件下，指导磷和镁肥施用，提高大豆产量，通过盆栽试验，对磷高效大豆基因型HN89和磷低效大豆基因型HN112进行了高低磷（高磷500μmol/L，低磷25μmol/L KH2PO4）处理以及高低镁（高镁1 000μmol/L，低镁0μmol/L MgSO4·7H2O）处理，分析了大豆的生长情况和根系形态指标的变化，并且测定了植株对磷、镁、钾和钙的吸收情况。结果表明，磷是限制大豆生长的主要因素，增加磷的施用，能改善大豆的生长状况，增加生物量，磷处理显著影响大豆的地上部镁含量、钾含量和钙含量；而镁处理显著影响大豆对镁和钙的吸收，但对钾的吸收没有影响。同时，磷和镁处理对大豆镁吸收的影响存在显著的交互作用，低镁处理下，增加磷的供应只能够显著增加磷高效基因型植株体内镁含量，而在高镁处理下，增加磷的供应，无论磷高效还是磷低效大豆基因型的植株体内镁含量均显著增加。相关性分析结果表明，磷低效大豆HN112地上部镁含量与磷含量存在显著的正相关关系，表明磷能促进镁的吸收，磷镁存在互作；并且地上部的镁含量与钾和钙含量之间也只在磷低效大豆HN112中呈显著正相关关系，表明，镁与磷、钾、钙的互作受大豆基因型的影响。因此，在农业生产中，选择适宜的大豆品种，并进行磷、镁肥的合理配合施用，更有利于大豆高产高效的栽培。     

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.     

干旱胁迫对燕麦叶片气孔和叶肉细胞超微结构的影响

为了解干旱后燕麦解剖结构的变化,以燕麦品种白燕2号为材料,通过盆栽控水试验,设置正常供水、轻度干旱和重度干旱三个不同水分处理(土壤含水量分别为田间持水量的75%、60%和45%),研究了干旱胁迫对燕麦叶片渗透调节物质含量、气孔和叶肉细胞超微结构的影响。结果表明,正常水分条件(对照)下,燕麦叶片脯氨酸和可溶性糖含量较低,表皮细胞皱褶,气孔关闭或微张,叶肉细胞内细胞器形状规则,结构清晰。与对照相比,轻度干旱胁迫下,燕麦叶片脯氨酸和可溶性糖含量增加,叶片表皮细胞饱满,气孔开启度较大,叶绿体形状变圆,近球状,线粒体外被膜膨胀,但结构未见明显损伤;重度干旱胁迫下,叶片脯氨酸和可溶性糖含量极显著增加,表皮细胞干瘪,气孔保卫细胞膨胀,气孔关闭,气孔器下陷。重度干旱胁迫下,燕麦叶绿体和线粒体受到的损伤较大,叶绿体内基粒、基质类囊体降解,出现较大的空腔;线粒体外被膜断裂,内含物流失;细胞核染色质凝聚,叶绿体之间出现嵌合现象。因此,干旱胁迫能诱导燕麦叶片渗透调节物质的积累和细胞超微结构的改变,渗透调节物质增幅和细胞超微结构的破坏程度随着土壤有效水分含量的降低而上升,但在细胞超微结构上也出现抗性反应,表明燕麦具有较强的抗旱性。     

不同氮素吸收类型粳稻品种吸氮能力的差异及原因分析

 2008-2009年,在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的94个常规粳稻品种为供试材料,测定植株各器官干物质量和含氮率、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按吸氮量的大小从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 等6类,以探明影响氮素高效吸收型粳稻品种吸氮能力的主要原因。结果吸收型品种抽穗前后吸氮量显著大于氮素低效吸收型品种,抽穗前吸氮量对总吸氮量影响显著大于抽穗后吸氮量;3）氮素高效吸收型品种单穗吸氮量显著大于氮素低效吸收型品种,但单位面积穗数无优势,单穗吸氮量对总吸氮量的影响显著大于单位面积穗数;4）氮素高效吸收型品种播抽历期、全生育期较长,群体与个体吸氮强度大,吸氮强度对吸氮量的影响显著大于生育期;5）氮素高效吸收型品种干物质生产量显著大于氮素低效吸收型品种,但植株含氮率无优势,干物质生产量对总吸氮量的影响显著大于植株含氮率,干物质生产量大是氮素高效吸收型品种吸氮能力强的一个重要因素;6）氮素高效吸收型品种各器官（根、茎鞘叶、穗）吸氮量均显著大于氮素低效吸收型品种,抽穗前茎鞘叶吸氮量大,抽穗后氮从茎鞘叶向穗部转移多,成熟期穗部吸氮量大,有利于提高氮高效吸收型品种氮素累积量。表明：1）供试品种间吸氮量的差异很大,总吸氮量最大品种为最小品种的2.44倍,氮素高效吸收型品种平均产量极显著高于氮素低效吸收型品种;2）氮素高效     

不同产量类型小麦品种的干物质和氮素积累转运特征

为筛选氮高效且高产的小麦品种,于2016-2017年综合运用籽粒产量和氮素收获指数2项指标将河南省38个主推小麦品种划分为4种类型(高产高效型、高产低效型、低产高效型和低产低效型),分析比较不同类型小麦品种的产量构成因子、干物质积累和氮素的吸收转运特征。结果表明,高产水平下,氮高效品种的单位面积穗数显著高于氮低效品种,穗粒数都显著低于氮低效品种;低产水平下,氮高效品种的单位面积穗数和穗粒数与氮低效品种的差异均未达到显著水平。高产小麦品种花前干物质积累速率较低产(效)小麦高24.8%,花后干物质的转移量和转运效率最大,分别是低产低效型小麦的2.1倍和1.6倍。高产水平下,氮高效品种的干物质转移量较氮低效品种增加16.2%,但在干物质转移效率上与不同氮效率品种差异不显著;低产水平下,氮高效品种的氮素转移效率是氮低效品种的1.1倍。高产型小麦品种的氮素积累量显著高于低产型小麦品种,小麦花后氮素积累速率最高,在该时期,同等产量水平下,HYHE型小麦氮素积累量速率较HYLE型高28.8%,LYHE型小麦的氮素积累速率较LYLE型高66.0%,且花后氮素积累速率与氮素收获指数呈显著正相关。较高的花前干物质转移量和氮素积累量是小麦高产的基础,相同产量水平下,氮高效小麦品种的干物质转移量和氮素积累速率显著高于氮低效品种。     

节水灌溉条件下不同施磷量对冬小麦磷素吸收利用的影响

为提高节水灌溉条件下小麦磷素利用效率,以济麦22和石优20为材料,设置60、120和180 kg P₂O₅·hm^-2三个磷素供应水平（分别用P₆₀、P₁₂₀和P₁₈₀代表）研究了节水栽培下磷素（P）用量对小麦P吸收和利用特性的影响。结果表明,供试小麦品种在各生育时期植株干重均随施P水平增高而提高;低P（P₆₀）水平下石优20植株干重较大,在高P（P₁₈₀）水平下济麦22则植株干重较大。两小麦品种各生育时期植株P含量均以高P处理下较高,且石优20高于济麦22。随施P水平的增高,小麦植株P累积量增多, P累积速率增大,以开花至成熟期P累积速率较高,且施P水平对P累积速率有正向调控作用。成熟期,植株各器官的干重、P累积量和P分配比例均以籽粒最高,茎秆和叶鞘及叶片次之,颖壳和穗轴最低;各器官P含量以籽粒最高,茎秆、叶鞘、颖壳和穗轴次之,叶片最低,表明生育后期植株体内P素主要向籽粒转运、积累。低P和中P（P₁₂₀）处理下,石优20产量显著高于济麦22;高P处理下,石优20的产量较济麦22低。随供P水平的提高,植株花前的P转运量和P转运效率增大,但P贡献率、P利用效率和P肥偏生产力下降。不同品种相比,石优20植株的花前P转运量和营养器官P贡献率与济麦22相近,但石优20的P收获指数、花前P转运效率、P利用效率和P肥偏生产力较济麦22低。研究表明,节水条件下,小麦养分高效品种石优20在低P水平下具有较高P吸收能力和籽粒产量,适当施P可增强济麦22植株生育后期P的吸收、利用能力和高产潜力。     

大豆品种磷素积累和利用效率的基因型差异

在酸性红壤的立培条件下，16个南方春大豆品种磷积累量存在极显著差异。不施磷处理，品种间磷积累量最高的比最低的增加48．3％；施磷处理则增加33．9％。施磷后品种间磷积累量增加15．75～21．97mg／株，磷肥利用率为10．9％～15．6％。大豆磷积累量与品种生育期相关性不显著，但不施磷条件下与苗期叶片酸性磷酸酶活性是显著正相关。不施磷时，品种间籽粒产量磷利用效率相差143．73mg／mgP，生物学产量磷利用效率相差406.78mg／mgP；施磷时，分别相差64．51mg／mgP和110．95mg／mgP。     

氮高效水稻品种苗期耐低磷种质的筛选与鉴定

以先前通过田间试验筛选出来的36个氮高效水稻品种为供试材料,在苗期进行了耐低磷筛选,并对获得的3个耐低磷和2个低磷敏感品种响应磷素胁迫的生理机制进行了初步研究。结果表明:1)正常供磷和低磷条件下,所有调查性状的相对值(低磷/正常供磷)中,相对根系干质量、相对地上部干质量、相对根冠比和相对分蘖数均具有较大的品种间变异(变异系数分别为16.9%、10.9%、11.4%、16.3%)。相关分析表明,它们呈显著或极显著正相关。因此,这4个性状可以作为水稻苗期耐低磷筛选的评价指标。2)在低磷条件下,筛选出的3个耐低磷品种比2个低磷敏感品种的根系生长旺盛且活力强,P吸收动力学参数中Km、Cmin小,而Vmax大,酸性磷酸酶(APase)活性升幅大,磷效率在两者之间也存在显著差异。同时,不同耐低磷品种适应低磷胁迫的调节机制也有所不同。表明筛选氮磷双高效的水稻品种是可行的,同时也为后续基因定位和遗传机制的研究提供了材料和生理学依据。     

Response of Spikelet Number per Panicle in Rice Cultivars to Three Transplanting Densities

Abstract

Spikelet number per panicle (SPP), differentiated spikelet number per panicle (D-SPP), and preflowering aborted spikelet number per panicle (A-SPP) were examined in five rice cultivars at three planting densities (HD; high, MD; medium, LD; low planting density) in the field condition. Rice plants at LD produced a higher panicle number per plant but lower panicle number per unit area, accompanied by higher D-SPP and SPP, on average. A-SPP and the ratio of A-SPP to D-SPP (%A) showedno consistent trends. There was a broader range of D-SPP values at LD than at HD because of larger D-SPP in higher order panicles (panicles with a higher spikelet number). D-SPP was smaller in lower order panicles in all cultivars and years, whereas %A increased. D-SPP and SPP of each panicle were positively correlated with tiller size (tiller height, leaf area, and neck internode diameter). Spikelet production efficiency for D-SPP or for SPP (spikelet number per leaf area) of each tiller was higher in IR65564-44-51 (NPT65) and Akihikari than in the other cultivars, indicating a greater capacity of tillers to produce spikelets or support spikelet growth. In each cultivar except NPT65, spikelet production efficiency for D-SPP increased as panicle order decreased, whereas spikelet production efficiency for SPP remained constant or decreased. This finding indicates that irrespective of planting density, lower order panicles produce more spikelets than they can afford physiologically, but they were regulated downward to a nearly constant value in four cultivars. In NPT65 different from other cultivars, spikelet production efficiency for D-SPP was lower in lower order panicles.     

两种肥力水平下冬小麦氮素吸收运转和代谢研究

为给高产、优质、养分高效小麦新品种的选育提供理论依据,研究了大田高肥和低肥两种处理对强筋小麦品种郑麦7698和中筋小麦品种周麦18的氮素吸收运转特性和氮代谢影响。结果表明,小麦植株氮素累积量随生育进程的推进和肥力水平提高均呈逐渐增加趋势,到成熟期积累量达到最高值。增加施肥量可以提高小麦氮素吸收转运量、花后氮同化量和旗叶中游离氨基酸含量。低肥水平下氮代谢同化途径关键酶基因的相对表达量显著高于高水平。郑麦7698的氮素积累量、旗叶中总游离氨基酸含量和氮代谢同化关键酶基因的相对表达量均高于周麦18。两种肥力水平下,郑麦7698的产量和穗粒数均高于周麦18,其中穗粒数差异达到显著水平。增强氮代谢途径关键酶基因的相对表达量,提高小麦植株氮素积累量、花后氮同化量和旗叶总游离氨基酸含量,可实现小麦高产、优质、高效目标。     

Differential Sensitivity of Chloroplasts in Mesophyll and Bundle Sheath Cells in Maize,an NADP-Malic Enzyme-Type C4 Plant,to Salinity Stress

Abstract

The changes in chloroplast ultrastructure and the contents of chlorophyll, Na and K in response to salinity stress were investigated in leaves of maize, an NADP-malic enzyme-type C₄ plant species possessing dimorphic chloroplasts. The seedlings were treated with 0, 1, 2 or 3% NaCl for three or five days under a light or dark condition. In both light and dark conditions, the dry weight of salt-treated plants decreased as NaCl concentration increased. Chlorophyll and K contents of the second leaf blade decreased as NaCl concentration increased under the light condition but not under the dark condition. Na content of the second leaf blade was significantly higher at high NaCl concentrations under both light and dark conditions. However, Na content was much lower under the dark condition than light condition. Higher concentrations (2 and 3%) of NaCl significantly increased the size of plastoglobules, decreased the number and size of starch granules and altered the chloroplast ultrastructure. Under the light condition, mesophyll cell (MC) chloroplasts appeared more sensitive to the damaging effect of salinity than the bundle sheath cell (BSC) chloroplasts. MC chloroplasts became more globular in shape and showed swollen and disorganized thylakoids and reduced thickness of grana by salinity. BSC chloroplasts were less affected by salinity than MC chloroplasts. Although chloroplast size and number and size of starch granules were reduced, there was no structural distortion in the thylakoids of BSC chloroplasts. However, the thickness of grana was increased by salinity. Under the dark condition, the chloroplast structure was less affected by salinity. Though the envelope of BSC chloroplasts was occasionally damaged, the thylakoids in both MC and BSC chloroplasts were preserved under salinity stress. The present study suggests that the chloroplast damage caused by salinity is light-dependent and MC chloroplasts are more sensitive to salinity than BSC chloroplasts.     

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、...