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.     

低磷胁迫对大豆根系生长特性及分泌 H+和有机酸的影响

以不同基因型大豆nf37和冀黄13为材料,水培法研究大豆根系周围的酸化现象,并通过对大豆根干重、根冠比以及植株中磷含量的测定来探讨不同基因型大豆对枸溶性磷肥的利用效率。结果表明,低磷胁迫下,不同基因型大豆的根系均能主动向外界环境分泌H+;经HPLC分析得出,柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸是主要分泌的有机酸;当向培养介质中添加枸溶性磷肥后,不同基因型大豆均可有效利用这一难溶性磷肥。无论是H+分泌量、有机酸分泌量还是对枸溶性磷肥的利用效率,耐低磷基因型大豆（nf37）都显著高于磷敏感基因型大豆（冀黄13）。表明,低磷胁迫均导致不同基因型大豆根系向介质中分泌H+和有机酸,同时还诱导大豆根系的加速生长,各项指标在耐低磷和磷敏感大豆基因型之间表现出显著差异,这可能是不同基因型大豆对枸溶性磷肥吸收、利用效率不同的原因。     

不同基因型大豆对难溶性磷胁迫的生理响应

阐明大豆适应难溶性磷胁迫的生理反应,对筛选和培育磷高效基因型大豆工作具有重要意义。采用砂培和水培试验研究了大豆利用难溶性磷源的基因型差异及其生理指标的变化。结果表明:难溶性磷处理下大豆植株磷浓度和含磷量都显著低于高磷处理(P<0.05),不同基因型大豆的磷浓度和含磷量表现出较大的差异。难溶性磷诱导下,大豆叶片酸性磷酸酶增加;在处理后期,叶片丙二醛(MDA)含量远高于高磷对照;Ca-P和Fe-P处理下,植株磷浓度与叶片酸性磷酸酶呈极显著负相关。     

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。     

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.     

不同形态氮肥对大豆根系形态及磷效率的影响

采用框栽试验方法,研究生物固氮(CK),NO-3-N,NH+4-N,Glycin-N,Protein-N和Urea-N 6种不同形态氮素对大豆各生育时期根系生物量、根冠比、根系形态及磷效率的影响.结果表明:不同形态N处理对大豆根系生物量、根系形态特征(根长、根体积、根表面积及根尖数等)及磷吸收、利用效率影响不同,随着生育期的推进,NO-3-N和Protein-N均显著高于其它处理,但二者之间差异不显著;Glycin-N,Urea-N和NH+4-N均高于CK(生物固氮),但Glycin-N、Urea-N和NH+4-N处理间差异不显著.不同形态N处理的根干重、根长、根体积、根表面积均高于CK,而根冠比、平均直径以及磷利用效率则低于CK.     

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。     

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。     

甘蓝型油菜自然群体苗期磷效率分析及磷高效优异种质筛选

为了筛选磷高效优异种质，研究油菜磷高效遗传，以甘蓝型油菜自然群体400个品种为试验材料，通过营养液培养方法进行了两轮苗期磷效率评估（分别命名为试验Ⅰ和试验Ⅱ）。该群体在低磷和正常磷处理下地上部干重、根系干重、根冠比、主根长和磷效率系数均呈现正态分布特征，品种间存在较大的基因型变异。以低磷处理地上部干重和磷效率系数为筛选指标，在试验Ⅰ中分别筛选出磷高效和低效候选品种各17份和13份，在试验Ⅱ中分别筛选出磷高效和低效候选品种各17份和18份。结合试验Ⅰ和Ⅱ，确定苗期磷高效候选品种32份，磷低效候选品种31份，可用以开展后续研究。     

大豆适应低磷胁迫的机理初探

通过营养液栽培试验研究大豆适应低磷胁迫的机理，试图找出供试大豆在水培条件下对低磷胁迫下的适应性与田间表现的关系，为快速选育磷高效品种提供具有参考价值的实验数据。结果表明：在水培条件下，大豆在磷效率方面存在着显著的基因型差异。在总体磷效率(以生物量为标准)方面和磷吸收效率(整株含磷量)方面，结果与田间试验表现基本一致。BX10和GD1属于磷高效对磷不敏感基因型，BD2属于磷低效对磷不敏感基因型，BX11和GD2属于磷低效对磷敏感基因型，BD1属于磷高效对磷敏感基因型，GD3和GD4表现不稳定。从磷的利用效率(单位磷所产生的生物量)来看，基因型间没有显著差异。说明即使在水培条件下，磷利用效率对大豆总体磷效率贡献也不大，大豆总体磷效率主要是由吸收效率决定的。与田间反应不同的是，水培条件下磷吸收效率高的基因型，具有较长的根长与较大的根表面积。说明在介质有效磷分布均匀的条件下，根形态性状对磷吸收效率起一定的作用。     

甘蓝型油菜不同磷效率基因型对土壤难溶性磷吸收利用的差异

本文采用根箱试验，初步研究了磷正常和低磷胁迫下甘蓝型油菜磷高效基因型97081和低效基因型97009在植株生长、磷的累积、以及对根际土和非根际土不同形态磷吸收和利用方面的差异。结果表明，磷高效基因型在缺磷胁迫下能够产生较多的生物量；具有较强的吸收和积累磷的能力；土壤中不同形态磷的分级试验表明，低磷胁迫下磷高效基因型97081根际土的速效磷、Al-P和Ca-P浓度均低于磷低效基因型97009，暗示磷高效基因型具有较强的活化吸收土壤中Al-P和Ca-P的能力。     

Two strategies for achieving higher yield under phosphorus deficiency in winter wheat grown in field conditions

Under field conditions, phosphorus (P) deficiency reduces wheat yield by affecting different yield components. However, the physiological strategies by which wheat genotypes with different yield structures respond to low-P stress are not clear. In the present study, we investigated tiller, floret, and root biomass, and P uptake and remobilization at two levels of P under field conditions in three winter wheat genotypes with different yield structures and P-efficiencies. Results showed that P-efficient cultivars CA9325 and ND139 got higher yield and total P accumulation than P-inefficient ND3291 at low-P, but not at normal P treatment. However, both the P-efficient wheat cultivars tend to have the same advantageous yield components at both high P and low-P stress. CA9325, a large-eared genotype, developed more fertile florets, and therefore had more grains at low-P stress. Increasing the number of grains formed a large sink for P demand during the grain-filling stage. Correspondingly, this genotype developed large roots for sustaining post-anthesis P uptake. ND139, a multi-eared genotype, developed many more tillers at low-P stress, and formed more ears at maturity. P from infertile tillers was probably reutilized by the surviving tillers to ensure floret development. Correspondingly, the contribution of pre-anthesis P uptake in ND139 and subsequent remobilization of P to the grains was higher. It was found that larger root rather than higher root activity was the determinant factor in efficient pre-anthesis P uptake in ND3291 and efficient post-anthesis P uptake in CA9325. It is concluded that increasing wheat yield at low soil P availability can be realized by either increasing ears per plant or increasing grains per ear through crop management or breeding.     

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.     

大豆不同品种对磷胁迫反应的研究

通过大田试验，探讨不同来源的8个大豆品种对南方酸性低磷红壤的适应性，并初步分析其磷效率的机理。试验表明：生物学产量、经济学产量、总体磷效率和磷吸收效率具有显著的品种差异。从吸收效率(以吸磷量为标准)来看，BX10属于磷高效、不敏感品种，BD2、GD1和GD3属于磷低效、敏感品种，而BX11、BD1、GD2和GD4则表现不稳定。供试大豆总体磷效率(以生物量为标准)与磷吸收效率表现趋势基本一致，而磷利用效率并没有显著的品种差异。在本试验中，总体磷效率主要取决于磷吸收效率。此外，磷吸收效率较高的品种，其根长和根表面积并没有优势，供试大豆对土壤磷的吸收效率可能受其它根系性状，如根构型和根分泌物等的影响。     

大豆抗缺钼缺硼胁迫的基因型筛选

通过溶液培养实验，从农艺学性状、主根伸长率、株高增长率、根系活力、电导率等对华东、华中和华北地区37个大豆优质品种进行了抗缺钼缺硼的基因型筛选，筛选出6个具有较强抗缺钼缺硼的基因型。对缺钼缺硼条件下大豆各性状进行了综合评价，确定电导率、植株生物量、叶面积和根系活力可作为大豆抗缺钼缺硼基因型筛选的重要指标，其中以大豆根系电导率最为适宜。