国家转基因生物新品种培育重大专项（2011ZX08002 005）。

为了解小偃麦种质系山农0095耐低磷特性,通过水培实验,研究了不同供磷水平下山农0095及其亲本烟农15幼苗生长、根系形态及其分泌物特点.结果表明,在低磷胁迫条件下,山农0095茎叶干重、植株生物量及磷吸收量均高于烟农15,但根干重及根冠比较小;不同供磷水平下山农0095的总根长、根表面积、根体积及根尖数等明显低于烟农15;水培过程中山农0095的根际营养液pH值降低明显,根系草酸分泌量远高于烟农15和对照小偃54.推测山农0095适应低磷胁迫主要在于根系生理功能较强,这些能力可能与其携有中间偃麦草的耐低磷基因有关.     

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。     

河北大豆地方品种耐低磷种质筛选

对97份河北省大豆地方品种在2个磷梯度下的苗期耐低磷特性分析表明,植株总生物量、地下部生物量、地上部生物量、地下部磷含量、地上部磷含量、总磷含量和根冠比7个指标的相对值存在较大的基因型差异.经相关分析和逐步回归分析发现,相对总生物量和总磷含量与其它指标问存在显著相关关系,二者比值(植株磷效率)可作为磷胁迫下耐低磷大豆品种的筛选指标.以相对植株磷效率为指标进行聚类分析,将材料分为耐低磷、中间类型和不耐低磷3类,并筛选出"皮狐狸"和"本地黑"2个高耐低磷大豆品种.     

不同磷水平对伸长期甘蔗栽培原种干物质积累的影响

采用盆栽土培试验,以10个不同基因型甘蔗栽培原种为供试材料,研究低磷和高磷两个处理对伸长期甘蔗株高、生物量和根冠比的影响.结果表明:在不同品种间,植株的株高、生物量干物质累积和根冠比均达到显著水平,品种AO0005的株高和地上部分生物量干重均显著高于其他品种,而高磷处理下地下部分生物量干重低于低磷胁迫处理.对伸长期甘蔗根冠比在低磷胁迫下对磷素的反应分析,品种CO0017和A00108对磷素反应最敏感.     

水分胁迫条件下氮素营养对不同冬小麦基因型的生理效应

为给旱地小麦高产栽培和氮素高效利用提供依据,以水氮高效型品种小偃22和水氮低效型品种小偃6号为供试材料,通过水培试验,研究了水分胁迫下介质氮素营养对冬小麦幼苗根系和冠层干重、叶片相对含水量、根系活力、叶片叶绿素含量(SPAD值)等生理指标的影响.结果表明,水分胁迫和介质氮素供应对小麦幼苗各生理指标均有显著影响.水分胁迫下,介质供氮显著提高冠层干重、叶片相对含水量、根系活力及叶片叶绿素含量,降低根干重.而在供氮条件下.水分胁迫导致小偃22根系和冠层干重均明显降低,而小偃6号根系和冠层干重均明显增加,两个品种的叶片相对含水量(P<0.05)和根系活力(P>0.05)显著降低,培养阶段前期的叶片叶绿素含量提高.在介质缺氮条件下,水分胁迫使小偃22和小偃6号冠层干重分别增加和下降,两个品种根干重和叶片叶绿素含量均明显下降,叶片相对含水量和根系活力均增加.说明改善介质氮素营养可增强水分胁迫下小麦抗旱能力,促进冠层干物质积累,同时也增大小偃22根、苗干物质积累和两个品种叶片相对含水量对水分胁迫的敏感性,而降低了小偃6号根系和冠层干物质积累及两个品种根系活力和叶绿素含量对水分胁迫的敏感性.     

不同品种甘蔗对钾素吸收差异性的研究

研究了温室沙培条件下不同品种甘蔗在0.02和2 mmol/L钾水平处理下的吸钾特性与钾利用效率的关系。结果表明:施钾促进甘蔗根部、茎(叶)部生长,降低根冠比,提高光合速率,有利于生物量的积累;低钾胁迫,促进粤糖159(YT159)根系生长,增加吸收面积,提高根际钾素有效性。随着钾水平的提高,粤糖2号(YT2)和新台糖22号(ROC22)的根系也随着生长,YT159的根系生长则受到抑制;在两种钾水平的处理下,YT159的生物量、根系形态指标值、光合速率都比ROC22和YT2要高,说明YT159是钾高效品种。从低钾到高钾处理中,YT159的生物量增幅小,发达的根系使其能够正常生长,因此,YT159也是耐低钾品种。     

水分胁迫条件下施氮对不同水氮效率基因型冬小麦苗期生长发育的影响

为了明确水分胁迫条件下施氮对小麦苗期生长发育的影响,采用室内水培试验,以两个不同水氮效率基因型冬小麦品种(小偃6号和小偃22)为供试材料,在不同水分条件(5% PEG-6000胁迫和正常水分供应)下,设置三个氮水平(低氮:0.1 mmol/L;中氮1.4 mmol/L;高氮2.8 mmol/L),研究了水分胁迫下氮肥对不同水氮效率基因型冬小麦苗期株高、叶面积、植株含水率和含氮量及地上、地下生物量的影响.结果表明,同正常供水相比,除根冠比外,水分胁迫明显抑制了冬小麦幼苗的生长发育,使地上生物量、株高、叶面积、植株含氮量和含水率显著降低;适量供氮减小了降低的程度,且小偃22的表现优于小偃6号.说明水分胁迫条件下适量供氮能够减轻干旱对冬小麦生长发育的影响,水氮高效型品种小偃22较水氮低效型品种小偃6号对水分和氮素胁迫具有更强的适应性.     

低磷胁迫下磷高效基因型小麦的筛选

为获得小麦磷高效育种所需的材料,在不施磷肥的条件下对58份小麦品种的磷效率及其年度间的稳定性进行了研究(磷效率用耐低磷力和品种适应性来描述),筛选出内乡188、徐麦25、西农979等3个高耐低磷力的品种和徐麦856、徐麦270、徐麦3-54、小偃54等4个磷高效品种.磷效率年度间稳定性分析表明,磷效率稳定的品种占66.67%,为增加鉴定的准确性应连续进行多年试验.     

磷水平对不同基因型甘蔗苗期根系性状的影响

采用盆栽砂培方法研究4个不同磷水平(0、0.01、0.1、1 mol/L)对粤糖93-159(YT93-159)、新台糖22号(ROC22)和粤糖00-236(YT00-236)甘蔗苗期根系性状的影响。结果表明：随着磷水平的提高,甘蔗生物量增加,地上部生长迅速,根冠比显著降低;低磷胁迫能促进根系生长,在一定磷浓度范围内,形态指标值随着磷水平的升高而提高;高磷(1 mmol/L)会抑制YT93-159和YT00-236根系的生长。根系活力和ATPase活性均随施磷量的增加有上升的趋势,根系活跃吸收面积始终保持在49%左右。YT93-159在低磷胁迫下,根系生长最发达,不同磷水平引起的根冠比变化值比ROC22、YT00-236小;YT93-159的根重、地上部重、根系活力、ATPase活性等均最大,ROC22次之,YT00-236最小。     

两种磷水平下玉米苗期根系性状的QTL定位

以耐低磷性状具有明显差异的玉米自交系X178和9782为亲本构建的重组自交系为研究材料,在正常供磷与低磷胁迫下对玉米苗期根系和地上部分干重等性状进行表型鉴定和QTL定位分析。结果表明,低磷胁迫下重组自交系地上部分干重下降最多,显示低磷胁迫下玉米苗期优先确保根系生长发育。两种磷水平下共检测到9个性状的16个QTL,主要位于第1染色体上,其中,正常磷水平下富集了5个QTL的bin1.06区域、低磷胁迫下集中了3个QTL的bin1.03区域可能是含有控制根系或磷利用相关性状基因的重要染色体区域。在定位的16个QTL中,位于第7染色体的根冠比QTLqRRS7_LP可解释表型贡献率高达14.06%,且增效等位基因来源耐低磷亲本X178,表明若对该位点进行分子标记辅助选择,可能会对耐低磷性状改良具有明显的选择效果。     

不同氮反应冬小麦品种幼苗素质及氮代谢关键酶活性的耐低氮差异研究

为了明确不同氮敏感型冬小麦品种的幼苗对低氮胁迫的反应,基于小麦籽粒产量和籽粒氮含量的耐低氮指数,对24个冬小麦品种进行了耐低氮丰产型和氮敏感型分类,并以典型品种为材料,比较了其幼苗(5叶龄)在不施氮(0mmol·L~(-1))和施氮(16 mmol·L~(-1))条件下,地上部和根部的干物质积累量、氮含量、氮积累量及其叶片和根部的硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性。结果显示,与施氮处理相比较,不施氮处理小麦品种的幼苗根部干物质积累量、根冠比均增加,地上部干物质积累量、氮含量和氮积累量、根部氮含量和氮积累量以及NR和GS活性均降低。在不施氮处理下,耐低氮丰产型小麦品种的幼苗地上部干物质积累量的降幅小于氮敏感型品种,根部干物质积累量和根冠比的增幅均大于氮敏感型品种;耐低氮丰产型小麦品种幼苗总根长和总根表面积显著增加,根直径显著下降;氮敏感型小麦品种幼苗根直径和总根体积显著降低。与氮敏感型品种相比,耐低氮丰产型小麦品种幼苗地上部、根部的氮吸收能力较高,NR和GS两种酶活性降幅较小。     

滴灌春小麦根系形态特征及内源激素含量对花期干旱及复水的响应

为探明北疆地区不同抗旱性滴灌春小麦品种根系形态及内源激素在开花期干旱后复水过程中的变化特征及其与生物量的关系,以春小麦耐旱性强品种新春6号和耐旱性弱品种新春22号为材料,在土柱栽培下设置常规灌溉（CK）、开花期轻度干旱和中度干旱3种水分条件,分析了干旱胁迫后复水条件下不同耐旱性小麦品种根系形态特征、渗透调节物质及内源激素和生物量的差异。结果表明,两个品种的根长密度（RLD）、根体积密度（RVD）、根表面积密度（RSAD）、可溶性糖（SS）含量、脯氨酸（Pro）含量、生长素（IAA）含量、赤霉素（GA₃）含量、玉米素（ZT）含量、地上部干物质积累量（SDM）以及产量均在干旱复水后随时间呈先增后降趋势,以轻度干旱后复水条件下表现最佳。两个品种比较,在轻度干旱后复水条件下新春6号的RLD、RVD、RSAD、SS含量、Pro含量、IAA含量、GA₃含量、ZT含量、ABA含量、SDM及产量较新春22号平均高出3.38%、4.30%、4.29%、21.84%、10.81%、5.99%、10.02%、16.05%、3.13%、6.86%和3.47%。经相关分析,两个品种于各处理下的RLD、RVD、RSAD、SS含量、Pro含量与IAA含量、GA₃含量和ZT含量间均呈显著正相关,与ABA含量呈显著负相关。综上所述,较优的根系生长及生理代谢是春小麦具有较高抗旱性的原因;轻度干旱后复水可调节滴灌春小麦根系渗透调节物质和内源激素含量变化,进而优化根系形态,促进干物质向穗部转运及产量形成,可作为新疆滴灌春小麦灌溉模式。     

不同玉米品种苗期对磷胁迫反应的研究

以17个主要推广玉米品种、5个新组合和3份资源为材料,利用盆栽苗期试验比较它们在酸性低磷土壤的适应性。研究结果表明,供试玉米品种存在明显的耐低磷基因型差异,华玉106、华玉104、华玉107、桂单22、农大68和兴黄单936等耐低磷性较好,其中,华玉106和华玉104在地上部和根生物量、根长和根表面积都最高,可作为玉米耐低磷育种重要资源。     

大豆氮高效种质苗期筛选与鉴定

氮高效利用种质资源的筛选与鉴定是大豆高产育种的重要前提。本研究以78份大豆种质资源为材料,采用水培养法,分析正常氮（氮浓度为7.5 mmol/L）和低氮（氮浓度为0.75 mmol/L）条件下大豆生物量和耐低氮指数。根据地上部干重、总干重、耐低氮胁迫指数初步筛选出3份耐低氮材料（2011-X-559、2011-X-618、2011-X-639）、3份低氮敏感材料（2011-X-472、2011-X-531、2011-X-547）和2份中间型材料（吉育86、东农53）。进一步复筛测定8份大豆种质材料的叶绿素含量、生物量、氮含量和根系形态构型等17个氮利用相关指标,通过对性状指标的变异系数、相关性和主成分分析,筛选出总干重、整株氮含量、整株总氮、总根长、根体积和根表面积6个指标可作为大豆苗期耐低氮评价关键指标,并依此鉴定出耐低氮材料2011-X-618和低氮敏感材料2011-X-531。本研究为大豆耐低氮机制解析和氮高效育种提供了优异种质资源和理论指导。     

部分CIMMYT小麦种质的耐盐性鉴定与评价

为了筛选耐盐小麦新种质,以耐盐小麦品种青麦6号为对照,分别在小麦苗期以相对盐害指数、芽期以根系盐害易感指数和相对苗长为鉴定和评价指标,对选自国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的417份小麦材料进行耐盐性筛选与鉴定。结果显示,有39份小麦种质的耐盐性优于对照,经相关分析和主成分分析发现,总根长SSI值可作为根系耐盐指标用于耐盐性综合评价;结合总根长SSI值、盐害指数和相对苗长的隶属函数综合值进行聚类分析发现,cm58、cm163、cm439和cm440 四份小麦种质的耐盐性优于对照青麦6号,是研究小麦耐盐性和培育耐盐小麦新品种的优异材料。     

玉米自交系根系对低钾胁迫的响应

通过大田试验,研究15个玉米自交系幼苗在正常供钾和天然低钾下的根形态特征、干物质积累和钾积累量的变化,探讨玉米自交系根系对低钾胁迫的响应。结果表明:低钾胁迫下,不同玉米自交系根长增加,根表面积、根体积减小,根变细;不同玉米自交系根部及地上部的干物质积累量及钾积累量在低钾胁迫下表现出不同程度的降低;ZD-2、91-2、099和90-21-3的耐低钾能力相对较强,ZD-1、D937、8112和835对低钾胁迫较为敏感。     

甘蓝型油菜耐低温生长生理生化响应机制

为提高甘蓝型油菜耐寒育种过程中的筛选效率，研究甘蓝型油菜耐低温机理，以8个不同抗寒性的甘蓝型油菜为材料，对低温条件下各材料的生物量、叶绿素、脯氨酸和相对电导率进行测定，发现在室外平均气温2.75℃时，抗性材料的生物量、叶绿素和脯氨酸的累积量都显著高于敏感材料，相对电导率没有显著差异；当平均气温7.52℃回升至12.39℃，抗性材料和敏感材料生物量的累积量无显著差异；在恒定低温10℃/4℃处理下抗性材料和敏感材料在处理前3周生物量均持续累积，但从第4周开始敏感材料新叶出现白斑，生物量减少，抗性材料老叶出现白斑，生物量维持不变。结果表明，耐低温材料在低温条件下叶绿素含量受到的影响较小，脯氨酸的积累量持续上升，具有较强的快速适应能力，在低温下具有显著的持续生长优势。     

不同种类磷肥对果蔗的有效性研究

通过室内盆栽试验,以不施磷作为对照,分别选用钙镁磷肥、聚磷酸铵和磷酸一铵进行施磷处理,研究施用不同类型磷肥对黑皮果蔗生物量、根系形态及磷吸收特性的影响。结果显示,施磷处理能够显著促进果蔗生长,与未施磷处理的相比较,钙镁磷肥、聚磷酸铵和磷酸一铵处理的果蔗地上部生物量分别增加了67.00%、58.38%、50.65%。在同一施磷水平下,钙镁磷肥处理的果蔗生物量显著高于聚磷酸铵和磷酸一铵处理。在不同类型磷肥处理下,果蔗的根系形态特征有显著差异。钙镁磷肥处理的果蔗根系总根长和总根系表面积均比其他两种磷肥处理有显著增加;钙镁磷肥和聚磷酸铵处理的果蔗根平均直径和根总体积之间无显著差异。不同类型磷肥处理下,果蔗地上部和根系的磷含量无显著差异;但钙镁磷肥处理的果蔗磷积累量显著高于磷酸一铵处理。