低磷胁迫下植物的形态响应研究进展

磷是植物生长发育不可缺少的大量元素之一,参与了植物的能量转移、代谢调节、蛋白质激活等多种细胞活动。磷素供应不足将导致植物生长受阻,产量受制,开展磷高效利用育种已成为世界性的研究热点之一。本文从根系形态和构型变化、叶片形态特性以及碳水化合物分配格局等方面入手,对低磷胁迫下植物的形态适应性变化进行综述,指出了当前研究中存在的主要问题,并对今后的研究进行了展望。     

低磷下植物根系分泌物对土壤磷转化的影响研究进展

磷是植物必需矿质营养元素,在植物生长过程中发挥重要作用,但通常情况下土壤中有效磷含量低,且施入土壤的磷肥易被吸附固定为难溶性有机磷,无法被植物直接吸收利用.根系分泌物在土壤磷素转化方面发挥重要作用,是植物低磷适应的一项重要策略.低磷条件下植物根系通过分泌有机酸、酸性磷酸酶、质子及糖类等物质直接或间接影响土壤磷素转化,提...     

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。     

根系分泌物调控植物适应低磷胁迫的机制

磷是植物生长发育的必需营养元素,土壤中有效磷含量低是限制作物高产的主要因素。由于长期不当施肥,土壤中累积大量磷素,其中大部分磷是植物难以直接吸收的难溶性无机磷和有机磷。植物在长期进化过程中形成了一系列适应低磷胁迫的机制,其中根系分泌物参与土壤磷活化利用的机制一直是研究的热点问题。本文总结了近十年来关于低磷胁迫调控根系分泌物(有机酸和紫色酸性磷酸酶)合成和分泌的研究进展,对根系分泌物在根际微生态中的重要作用提出了展望,旨在阐明通过控制作物根系分泌物来提高作物磷效率的途径,为培育磷高效作物品种和优化磷肥的田间管理提供思路和奠定理论基础。     

植物耐低磷胁迫遗传学研究策略

综述植物耐低磷胁迫研究进展，阐述植物耐低磷胁迫遗传学研究策略和前景。     

缺磷诱导植物分泌低分子量有机酸的研究进展

总结了近年来对缺磷诱导植物分泌的低分子量有机酸(包括来源、组成和种类、分泌机理)、有机酸的作用机理及其研究方法等方面的研究,并对以后的研究方向进行了展望。     

低磷胁迫对大麦内源激素的影响

用液培方法研究了不同浓度磷胁迫对大麦根系生长及植株内源激素含量的影响。结果表明,随着介质磷水平的降低。大麦根长,根/冠比及极和叶中生长素（IAA）含量均增加,细胞分裂素（iPA)含量则随之减小;随着胁迫时间的延长。植株根和叶中IAA含量增大而iPA含量则减小,在胁迫初期赤霉素（GA3）含量提高比较大,脱落酸（ABA）变化不明显,在低磷环境中大麦IAA,GA3浓度提高,iPA浓度降低后,根长,根/冠比明显增加,表明大麦根系变化与体内IAA,iPA,GA3含量关系密切。     

植物低磷胁迫信号转导与适应性反应研究进展

磷是植物生长发育所必须的大量元素之一,据调查世界范围内大量耕地有效磷缺乏,植物生长发育和作物产量因此受到限制。在长期进化过程中,耐低磷植物在早期响应基因(主要与低磷信号感受和转导有关)和后期响应基因(主要与形态、生理生化和代谢有关)的协同作用下形成了多种低磷适应机制。从低磷信号的感受和转导,形态、生理生化和代谢适应性机制方面综述了目前植物耐低磷方面的研究进展。以期为植物低磷信号转导和适应机制研究及耐低磷作物品种的培育提供依据。     

植物低磷胁迫信号转导与适应性反应研究进展

磷是植物生长发育所必须的大量元素之一,据调查世界范围内大量耕地有效磷缺乏,植物生长发育和作物产量因此受到限制。在长期进化过程中,耐低磷植物在早期响应基因（主要与低磷信号感受和转导有关）和后期响应基因（主要与形态、生理生化和代谢有关）的协同作用下形成了多种低磷适应机制。从低磷信号的感受和转导,形态、生理生化和代谢适应性机制方面综述了目前植物耐低磷方面的研究进展。以期为植物低磷信号转导和适应机制研究及耐低磷作物品种的培育提供依据。     

Responses of Legumes to Phosphorus Deficiency

Phosphorus deficiency is a universal problem in most world soils. Furthermore, of all nutrients, shortage of phosphorus has the biggest impact on legumes, therefore, lots of studies were carried out for identifying responses of legumes to shortage of phosphorus. They concluded that to maintain improved growth under phosphorus defioiency oonditions plants develop two major mechanisms： （i） Phosphorus acquisition （root morphology, root exudation and phosphorus uptake mechanisms）, （ii） Phosphorus utilization （internal mechanisms associated with better use of absorbed phosphorus at cellular level）. The aim of this brief review is to elucidate root morphological ohanges and rhizophere aoidification to phosphorus deficiency.     

植物磷胁迫条件特异性表达基因研究进展

磷是植物生长发育必须的元素,然而多数土壤中可利用磷的含量却很少能满足作物的需要,因而作物磷素营养研究成为广泛研究的课题。目前,磷素营养的研究已深入到分子水平。在磷缺乏时,植物根和茎中发现了许多磷缺乏特异性表达的基因,包括高亲和力磷转运子、有机酸的分泌相关基因、酸性磷酸酶、TPSI1/Mt4基因家族等。这些磷缺乏特异性基因的表达对植物吸收利用磷起到重要作用。磷缺乏特异性表达基因的研究为了解植物适应磷胁迫的机制、提高磷利用率改良作物奠定了基础。     

不同韭菜品种根和叶对低磷胁迫生理适应性的研究

采用水培法在不同磷水平胁迫下对4个韭菜品种的生物量、根冠比及酸性磷酸酶(APase)的活性进行了研究。结果表明:随着磷浓度的降低,各品种根冠比明显增大,且791雪韭和甜脆791增幅较大;酸性磷酸酶活性上升幅度也存在差异,随着胁迫强度加大,耐低磷品种的酸性磷酸酶活性上升幅度高于低磷敏感品种。     

缺磷胁迫对温州蜜柑叶片光合作用的影响

温州蜜柑经不同程度磷胁迫处理后,其净光合速率(Pn)、光呼吸速率(Pr)、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、最大荧光(Fm)、光化学效率(Fv/Fm)、量子产量(Y)、电子传递速率(ETR)显著下降。但光呼吸/光合比(Pr/Pn)和初始荧光(Fo)显著升高。当采用叶面喷施KH2PO4的方式供磷时,缺磷状况可在24h内基本恢复到处理前的水平。     

缺磷培养下黑木相思苗木的生理生化响应

采用黑木相思组培苗,在缺磷的Hoagland’s营养液下培养3个月,以全磷处理为对照,分析缺磷条件对黑木相思苗木生长、养分含量及其相关生理生化的影响,揭示黑木相思磷胁迫的响应机制。结果表明：缺磷培养后,黑木相思苗木株高、苗杆直径和叶片数量显著下降,但总根长显著增加;叶和根中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著升高,其中叶中过氧化物酶和过氧化氢酶活性升高113.7%和473.3%;缺磷导致叶绿素含量、净光合速率降低,最大净光合速率和表观量子效率显著下降;化学组分分析中,缺磷显著降低了根、茎和叶器官中全氮、全磷和全钾元素含量,根和茎中全磷含量降低了82.9%和86.8%,而各器官的养分利用效率显著提高。通过3个月的缺磷培养,黑木相思苗木虽然生长量受到限制,但尚未出现典型的缺磷病症。     

缺磷对大豆叶片显微结构及光合作用的影响

采用1/2浓度Hoagland营养液培养磷高效基因型大豆BX10和磷低效基因型大豆BD2,缺磷胁迫15 d后研究其叶片显微结构和光合作用变化的基因型差异及其关系。结果表明:缺磷胁迫下大豆叶片的显微结构发生了适应性变化,叶片厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度与光合速率及磷效率相关性不大;BX10与BD2相比,磷效率高归功于其较大的光合面积、较多的栅栏组织细胞(光合作用的主要细胞)及其较大总液泡面积,即在缺磷胁迫下BX10在磷利用方面表现出了较高的细胞分裂和增生速度而不是细胞增大和伸长的速度。缺磷胁迫下叶片气孔保持一定的开度对维持光合作用的正常进行较为重要。     

不同苹果砧木对持续低磷的响应及适应性评价

【目的】研究7种苹果砧木幼苗对低磷胁迫的响应特征,评价不同砧木的低磷适应性,为耐低磷苹果砧木的选用及磷高效利用生理机制的研究提供理论依据。【方法】以生产中常用的5种苹果矮化砧木（‘T337’‘Nic29’‘Pajam2’‘B9’‘71-3-150’）、半矮化砧木‘青砧2号’（Qingzhen 2）和乔化砧‘山定子’（Malus baccata (L.) Borkh.）为材料,通过盆栽沙培试验的方法,研究各砧木在正常供磷和低磷条件下树体生长、光合作用、叶片形态及根系构型、生物量积累、磷吸收利用及转运分配的差异。【结果】低磷条件下,‘T337’‘Nic29’‘Pajam2’和‘山定子’的地上部生长和植株生物量积累显著下降,‘山定子’和‘青砧2号’的平均叶面积显著降低,其中‘山定子’的叶片SPAD值与正常供磷相比下降了9.47%。与对照相比,低磷条件下‘B9’的平均叶面积、叶片长度和叶片宽度均显著升高,‘71-3-150’和‘青砧2号’的叶片SPAD值显著提高,‘B9’‘71-3-150’‘Nic29’和‘青砧2号’的F₀显著升高,F_v/F_m显著降低,‘71-3-150’下降最明显。‘T337’‘Nic29’‘山定子’和‘青砧2号’在低磷条件下根系生长均受到明显抑制,根系总表面积、总根长显著降低,其中‘T337’降幅最大;‘B9’和‘71-3-150’的根系总表面积和根总体积均显著增加,植株根冠比显著提高,其中‘71-3-150’根冠比增幅最大,是对照的1.54倍。低磷条件下,‘71-3-150’‘Nic29’‘Pajam2’‘山定子’和‘青砧2号’的磷利用效率和磷转运系数降低,‘71-3-150’‘Nic29’‘Pajam2’和‘山定子’的地上部磷累积量减少,而根系磷含量和累积量高于对照,‘71-3-150’的根系磷累积量增幅最大。采用最大方差法正交旋转得出与耐低磷性最相关的13个主成分因子,利用隶属函数对13个主成分因子进行综合评价,结合聚类分析可以将7种苹果砧木分为4种耐性类型：第Ⅰ类为耐性强的砧木（‘B9’和‘71-3-150’）,第Ⅱ类为耐性较强的砧木（‘T337’和‘青砧2号’）,第Ⅲ类为耐性较弱的砧木（‘Nic29’和‘Pajam2’）,第Ⅳ类为耐性最弱的砧木（‘山定子’）。【结论】低磷条件下,苹果砧木通过减少叶片光合作用的物质消耗,增加植株根系磷累积量,促进根系发育,提高植株根冠比,以适应低磷环境;不同砧木的适应能力存在显著差异。     

磷亏缺下不同植物根系有机酸的分泌

通过液培试验,采用直接收集法和气相色谱技术测定了适应性较强的6种植物根分泌物中低分子量有机酸的种类和数量。结果表明：在磷亏缺下6种植物根系有机酸分泌的总量与正常供磷下相比都呈不同倍数的增长。不同植物种根系分泌的有机酸种类与数量（某有机酸占有机酸总量的百分率）以及增长的倍数有所差异。其中肥田萝卜：酒石酸（73％）和苹果酸（20％）,总量增长43倍;印度豇豆：酒名酸（99％）增长4倍;养麦：酒石酸（84％）总量和草酸（16％）总量增长8倍;玉米（农大60）：酒石酸（94％）增长4倍;白羽扇豆;柠檬酸（65％）增长11倍。油菜：苹果酸（80％）和柠檬酸（17％）增长38倍。     

低磷胁迫下不同磷效率基因型棉花的根系形态特征

【目的】从根系形态变化的角度阐述磷高效基因型棉花对低磷胁迫的响应特征及适应机理,为找出影响棉花磷素吸收的主要因子和通过根系塑性提高养分利用效率的遗传改良提供科学依据。【方法】以磷高效基因型棉花品种新海18号（XH18）、中棉所42号（CCRI-42)、新陆早19号（XLZ19）和磷低效基因型棉花品种新陆早13号（XLZ13）、新陆早17号（XLZ17）为材料,通过特殊土培系统,研究不同磷效率棉花在不同磷水平下（低磷胁迫0、正常供磷150 kg·hm^-2）根系形态及其与植株磷素吸收的关系。【结果】低磷胁迫显著降低棉花生物量和磷累积量,其中磷高效基因型的生物量和磷吸收量在各施磷水平下分别为低效基因型的1.21-2.08和1.35-1.91倍。施磷可显著增加土壤中Olsen-P含量。低磷胁迫下各基因型棉花品种Olsen-P较适磷条件显著降低,且磷高效基因型棉花降低幅度大于磷低效。在低磷胁迫条件下,磷高效基因型棉花品种在0-25 cm土层中土壤Olsen-P浓度低于磷低效,较磷低效基因型XLZ13和XLZ17分别平均降低了21.1%和30.1%。棉花的总根长、总根表面积、总根体积、平均根系直径在低磷胁迫下显著降低,其中磷高效基因型棉花在各施磷水平下的总根长、总根表面积、总根体积分别为低效基因型的1.54-1.97、1.52-1.92、1.47-1.84倍。低磷胁迫下,磷高效基因型棉花比根长、比根表面积和比根体积均显著大于磷低效基因型棉花品种,分别为低效基因型的1.10-1.25、1.07-1.22、1.01-1.16倍,而平均直径显著低于磷低效基因型,为磷低效基因型的34.2%-70.2%;主成分分析表明,总根长、总根表面积、总根体积、根干质量、中根长、粗根长受基因型差异的影响较为明显,是区分两类磷效率基因型棉花根系形态差异的主要指标。一般线性模型方差分解结果表明,总根长、总根表面积、总根体积、中根长、粗根长等根系参数是植株磷素吸收的重要影响因子。【结论】磷高效基因型棉花可较大幅度增加细根比例,降低根系总体细度,促使比根长增加,提高根系的构建效率,以适应低磷胁迫。     

磷对3个甘蔗品种(系)根系形态及磷效率的影响

探索磷对甘蔗生长的影响,为发掘磷高效甘蔗品种提供依据。以ROC10、ROC22和云蔗05-194为材料,采用沙培法种植,设低磷和高磷两个处理,研究3个甘蔗品种（系）的生长、根系形态、根系活力和根系磷效率。结果表明：与低磷处理相比较,高磷水平下ROC22和云蔗05-194的株高增加6.91%、34.99%,植株干质量增加22.59%、44.92%。在低磷水平下ROC10的株高、植株干质量、根长、根表面积、根体积比高磷水平下分别增加19.08%、20.37%、68.90%、74.48%、99.62%。本研究表明,在低磷处理下,ROC10的根系和植株生长较好,表现为相对耐低磷品种。