磷胁迫下不同基因型大豆苗期根系形态及生物量的差异

在磷胁迫[0mmol/L(P),砂培]条件下,对不同基因型大豆苗期在根系形态、生物量等方面的差异进行了研究,结果表明:磷高效基因型在两叶期并未发挥出其基因型潜力的优势;四叶期,磷高效基因型的侧根数、侧根长、根系吸收面积、茎叶干重等性状的受抑制程度均显著低于磷中、低效基因型,而地下干重、根冠比却受到了较中、低效基因型更强的诱导作用。综合评价表明,磷高效基因型的综合值(评价磷效率特性的综合指标)显著高于磷中、低效基因型,显示出了较强的抗磷胁迫能力,但磷高效基因型并非所有性状都表现突出;四叶期可作为大豆耐低磷胁迫的筛选期,根表面积和活跃吸收面积可作为衡量磷效率特性的特异性指标。     

不同磷水平下大豆根系性状的遗传特性分析

在田间两种磷水平下,应用大豆RIL群体对根总长、根总表面积、根宽、根冠比、根干重和根磷含量等6个根系性状参数和6个涉及植株磷含量、生物量及产量性状的指标进行遗传特性研究,结果发现在不同磷水平下,大豆重组自交系群体根系性状的变异幅度较大,符合正态分布的特征.土壤磷水平不仅促进了大豆根系形态的变化,同时也影响到根系构型的改变.低磷胁迫条件下,根系性状与植株磷含量、生物量及产量之间呈极显著相关关系,并且这些根系性状都具有较高的广义遗传率(0.47～0.60),可以作为选择指数应用于作物磷营养效率的遗传改良中.在根系性状的6个指标中,以根总长、根总表面积、根干重、根磷含量等4个参数与植株吸磷量、生物量及产量的关系最为密切,可以作为评价不同磷水平下植物基因型差异的可靠指标,而根宽和根冠比则可作为特定的磷胁迫条件下基因型差异的筛选指标.     

不同磷效率大豆农艺性状与磷/铁利用率对磷素的响应

土壤中磷含量与植物铁的吸收密切相关,为研究供铁充足条件下不同P∶Fe配比对不同磷效率基因型大豆农艺性状和磷/铁利用率的影响,本文以前期筛选到的磷高效和磷低效大豆品种为试验材料,采用沙培方式和裂区设计研究不同P∶Fe比对大豆生物学性状的影响及基因型差异,并利用因子得分综合评价磷高效和磷低效基因型对不同P∶Fe处理的响应,以解析农艺性状与大豆体内磷/铁利用率的关系,从而为磷、铁肥合理施用提供理论依据。结果表明:(1) R5期,磷高效基因型在各处理下的株高、茎粗、根干重和地上部干重增长相对较快,且均大于磷低效基因型;磷高效和磷低效基因型在P∶Fe比为100∶100处理下的R5期单株根干重较低,而百粒重较大。此外,磷高效和磷低效基因型的籽粒磷利用率在P∶Fe比为1000∶100时降至最低。(2)典型相关分析表明,磷高效基因型R5期的茎粗与叶片铁利用率呈正相关关系,而磷低效基因型R5期的地上部干重与叶片磷利用率呈负相关关系。(3)R8期单株地上部干重和R3期叶片磷利用率的增加有助于磷高效基因型单株粒重的增加,而R3期单株根重的增加反而会导致磷高效基因型单株粒重的下降。R3期株高、R3期和R8期地上部干重的增加都有助于磷低效基因型单株粒重的增加,而R3期、R5期和R8期的茎粗以及R5期叶片铁利用率的增加反而导致磷低效基因型单株粒重下降。而且, R8期单株地上部干重对磷高效和磷低效基因型的直接正向贡献均最大。(4)利用因子得分综合评价发现,P∶Fe≤100∶100时,磷高效和磷低效基因型在P∶Fe比为100∶100处理下的综合表现最好;当P∶Fe≥500∶100时,磷高效和磷低效基因型在P∶Fe比为1000∶100处理下的综合表现最好。综上,鼓粒初期可以作为筛选不同磷效率基因型的一个重要时期。在铁供应充足情况下,应考虑到土壤磷素累积和植酸对磷素效率影响问题,无论是磷高效还是磷低效基因型施P∶Fe比达到1∶1时整体表现最好。     

低钾胁迫对不同钾效率苎麻基因型根系发育 及纤维产量品质的影响

以2个钾营养高效基因型苎麻和2个低效基因型为试验材料，研究了低钾胁迫对不同基因型苎麻根系生长、纤维产量和品质的影响。结果表明，低钾胁迫下，苎麻生物量减少，植株显著矮化，根系生长受抑，根系吸收面积和阳离子交换量减小。但高效基因型苎麻低钾胁迫下仍具有较强的生长势（相对根系干重、相对细根干重、相对根系总吸收面积、相对根系活跃吸收面积较大），其纤维产量所受影响程度小于低效基因型（相对产量较高），有效降低了低钾胁迫对纤维品质所引致的负面影响。     

利用根系形态构型筛选磷高效大豆基因型

缺磷是影响大豆生产的重要障碍因子之一。目前,培育磷高效大豆品种,同时进行改土施肥,是解决大豆生产中土壤缺磷问题的较经济环保的方法。为探讨如何通过大豆苗期根系形态构型,对大豆种质资源进行磷效率早期筛选,本研究对186种大豆栽培品种的苗期根系形态构型、植株磷含量和生物量等性状进行了调查分析。对照选用已证实的大豆磷低效基因型和磷高效基因型,田间条件设置为低磷(不施磷)和高磷(160 kg/hm2)两种磷水平处理。低磷处理下,大豆磷含量的变异系数达到70.46%,远高于髙磷处理下的54.72%;高磷可促进根系的生长发育,低磷胁迫下RDA、RV、DRW、RRS变异系数更大。通过相关分析表明在高磷、低磷条件下大豆的根系性状和磷含量有显著差异,磷含量与根系形态构型呈正相关。以根系形态构型中的根干重、根总长、根冠比作为筛选指标,在不同磷水平条件下186个大豆栽培品种筛选出26种磷高效的种质资源。研究结果可为大豆磷高效遗传育种的研究提供理论依据。     

不同磷效率大豆基因型根形态构型对低磷胁迫的响应

探讨大豆根系形态构型指标在低磷胁迫下的适应性反应,研究根系形态构型指标与磷效率的关系。本试验选用3个“磷低效”大豆基因型D3、D17和D18及“磷高效”大豆基因型D34、D37和D38,采用田间试验,设高、低磷两个处理,对大豆基因型磷效率与根形态构型指标的关系进行了研究。结果表明,在高磷处理下,供试大豆根系各形态构型指标和根干生物量均无显著差异,在低磷处理下,各基因型间差异达到显著水平。相关分析表明,根长、根表面积和根生物量与地上部干生物量达到显著或极显著正相关,根直径与磷效率相关系数未达到显著水平。低磷胁迫时,根长、根表面积与根生物量影响植物的磷效率,而根直径对磷效率的影响较小。因此可以把根长、根表面积作为大豆磷效率筛选的重要指标,把根生物量作为辅助筛选指标。     

不同磷效率基因型大豆对干旱胁迫的反应

在控制水分的条件下,通过盆栽试验,研究了不同磷效率基因型大豆的根系面积、根系活力、净光合速率、渗透调节物质、产量等.结果表明:在磷和水分供应充足的情况下,两个基因型大豆生理活性表现极强;低磷和干旱胁迫下,磷高效基因型细胞膜稳定性较强,能较好地维持细胞膨压,保证其正常的生理过程.磷高效基因型在低磷和干旱胁迫下具有生长的优势,以较高的根系活力、光合作用、渗透调节物质等提高生理活性抑制和减少低磷胁迫所造成的不利影响,从而提高磷素营养和水分利用效率,启动自身的自我保护机制维持生长优势,表现出较强的抵御低磷和干旱胁迫的能力;磷低效基因型主要通过增加根系面积等形态变化来适应低磷和干旱胁迫,这就决定其适宜在供磷充分的条件下生长.     

甘蓝型油菜氮素高效吸收的植株形态与生理特性研究

为阐明甘蓝型油菜氮素高效吸收的形态和生理机制,利用6个氮素效率差异显著的甘蓝型油菜为供试材料,分析低氮条件下甘蓝型油菜抽薹期地上部和根系形态、叶片和根系生理特性的基因型差异及这些指标与高效氮素吸收的关系。结果表明,3个氮高效基因型在表型性状（株高、叶片数、最大叶长×宽、地上部干重、茎基粗、根长、根表面积、根体积、根平均直径和根干重）、生理（叶片可溶性糖含量、游离氨基酸总量、根系吸收总面积、活跃吸收面积、游离氨基酸总量和根系活力）和光合方面（净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率和氮素光合效率）均高于3个氮低效基因型。甘蓝型油菜抽薹期根平均直径、最大叶长×宽、蒸腾速率和根系硝酸还原酶共同决定了氮素吸收效率的92.10%。     

玉米幼苗响应低铁胁迫的根系形态与干物质积累特征

揭示不同品种玉米幼苗根系形态与物质积累对低铁（Fe）胁迫的响应,为玉米Fe营养研究提供理论依据。采用营养液培养的方法,研究32个玉米品种在正常Fe（100μmol/L）和低Fe（10μmol/L）条件下根系形态、物质积累特性和Fe吸收的变化。结果表明,低Fe胁迫下,32个玉米品种的幼苗根系干重、地上部干重、单株干重、总根长、叶绿素含量、叶面积、根表面积、根体积、根长、株高、根尖数、可见叶、展叶、茎粗、单株Fe积累量、Fe吸收效率和叶片活性Fe含量均显著降低,根平均直径、根冠比和Fe生理效率显著增加,但品种间存在差异。通过低Fe效应值及2个Fe水平的聚类分析发现,同一Fe水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在品种差异,根据2个Fe水平综合表现筛选得到3个Fe高效品种正红2号、汉单999与荃玉9号和3个Fe低效品种川单455、川单189与成单30。低Fe胁迫下,Fe高效品种单株干物重、单株Fe积累量和Fe吸收效率的降幅与根冠比的增幅均低于Fe低效品种,而Fe生理效率的增幅高于Fe低效品种。综合分析表明,Fe高效品种对低Fe胁迫具有更强的适应性,且提高Fe生理效率是玉米幼苗适应低Fe胁迫的重要生理机制。     

甘蓝型油菜重组自交系苗期磷效率的评价

设置低磷P1 (5 μmol L^-1)和高磷P2 (1 000 μmol L^-1)处理水培甘蓝型油菜重组自交系群体的135个株系及亲本的幼苗, 以地上部干重(SDW)、根干重(RDW)、根冠比(R/S)、主根长(AMRL)、地上部磷积累量(SPU)、总磷吸收量(TPU)、磷利用效率(PUE)作为耐性指标, 调查群体各株系和亲本间对缺磷反应的差异, 并对各性状参数与磷吸收、利用效率进行相关性分析。结果表明: (1) 低磷胁迫严重抑制甘蓝型油菜苗期生长, 所调查的各性状均表现出显著差异,其中地上部干重和根干重的变异系数较大;(2) 2种处理条件下, 各株系的地上部干重、根干重、根冠比和主根长4个性状均表现出显著分离, 并呈现正态分布,低磷处理的分离更为明显;(3) 相关性分析表明, 相对地上部干重和根干重可以作为磷效率的主要评价指标,为了避免遗传因素影响, 还应考虑低磷处理下基因型各性状的绝对差异;(4) 通过上述筛选指标,确定065﹑102﹑070为候选的极端磷高效基因型, 105﹑076﹑011等为候选的极端磷低效基因型。     

不同磷效率玉米基因型相对生物学指标和相对生理特性的差异

在两个供磷水平下,以2个磷高效玉米基因型*082和178和2个磷低效玉米基因型掖107和7922为材料进行试验,研究了不同磷效率玉米基因型在低高磷之间的相对生物学指数、相对根系分泌物指数、叶片的两种活性氧清除酶——相对超氧化物歧化酶活性(SOD)和相对过氧化氢酶活性(CAT)以及相对丙二醛(MDA)含量的差异,其结果表明：磷高效基因型的相对生物学指数、相对根系分泌物指数和叶片的相对活性氧清除酶活性均比磷低效基因型高,而相对丙二醛含量比磷低效基因型低。表明磷高效基因型比磷低效基因型具有较强的低磷忍耐能力、分解吸收磷能力、活性氧清除能力和自我修复能力。     

水稻耐低磷种质的苗期筛选与鉴定

从以成恢448为轮回亲本，M401为供体亲本构建的回交后代BC₁F₆筛选出的耐低磷材料（GP9）和低磷敏感材料（GP14）及其亲本用于盆栽试验，设置P2（2.31 mg/kg）、P30（30 mg/kg）和P80（80 mg/kg）3个磷处理水平，以P80处理为对照计算性状相对值，研究不同磷处理浓度对供试材料6个生物学性状的影响。结果表明，P2处理较P30处理更能反映不同材料性状相对值间的差异，宜用于苗期耐低磷筛选。P2处理时，GP9与GP14及其亲本播种后52 d、59 d和66 d的相对分蘖数差异均达极显著水平，建议采用相对分蘖数作为水稻苗期耐低磷筛选的主要鉴别指标。同时，运用相对叶面积、相对绿叶数和相对叶龄进行综合评定。     

不同基因型棉花磷效率特征及其根系形态的差异

在水培条件下,以棉花磷高效品种新海18号和低效品种新陆早13号为材料,研究不同供磷条件下其生物量、磷素积累量、根系参数的差异。结果表明,在低磷与适磷时,高效基因型新海18号的磷利用效率分别为1129.2 g·g-1和262.7 g·g-1,而低效基因型新陆早13号为1090.9 g·g-1和123.0 g·g-1;新海18号地上部分磷积累量占全株磷积累量的比例分别为57.5%和48.3%,新陆早13号分别是49.9%和53.8%。低磷时,新海18号总根长、根总表面积和根总体积分别增加36.0%、145.7%和96.9%,新陆早13号总根长和根总表面积则显著下降,新海18号根系各参数均高于新陆早13号。表明高效品种具有较强的磷素利用效率和较好的根系形态参数。     

磷胁迫下不同磷效率大豆某些性状的基因型差异

用液培法以4个不同磷效率的大豆基因型为材料,对其在缺磷胁迫条件下的主根长、根冠比、光合速率及抗衰老能力进行了研究。结果表明：耐低磷主要表现是刺激根的伸长,与磷低效基因型相比,磷高效基因型的主根长、根冠比增长比较明显;磷高效基因型的光合能力和生物膜的抗氧化能力都明显高于磷低效基因型。     

大豆苗期耐低磷性及其QTL定位

利用来自波高和南农94-156（耐低磷种质）的重组自交系群体NJ(SP)BN（151个家系）通过盆栽试验研究与耐低磷有关的性状,并进行耐低磷性状的QTL定位。初步结果表明,不施磷处理的总干重主要由单株P吸收量决定,而与磷利用效率无关;而单株P吸收量与根干重、根效率均极显著正相关,单株P吸收量变异的76.2%由根效率决定。不施磷处理的根冠比（R/S）显著增加主要是茎干重无显著变化而根干重显著增加所致。在D1b+W、F、G、N和O等5个连锁群上共检测到7个QTL与耐低磷有关。分别可解释所对应性状表型变异的4.8%~17.0%,其中5个QTL的增效基因来自亲本波高,2个QTL的增效基因来自亲本南农94-156。     

棉花耐低钾基因型筛选条件和指标的研究

以2004年我国棉区的主栽品种/组合/品系为主, 收集50个基因型, 在苗期室内液培条件下(低钾浓度和高钾浓度分别为0.02 mmol L^-1和2.50 mmol L^-1)对棉花耐低钾基因型的适宜筛选苗龄和评价指标进行研究, 并与田间缺钾土壤(速效钾含量为59.88 mg kg^-1)的筛选结果进行比较。结果表明, 棉花5叶期幼苗基因型间生物量的变异系数明显高于3叶期, 适宜进行耐低钾基因型筛选。低钾条件下的绝对生物量与相对生物量(0.02/2.50)、吸钾量和钾利用指数(KUI, 单位浓度钾所形成的生物量)极显著(P < 0.01)相关, 相关系数分别为0.7690、0.9522和0.9791。根长、根表面积与整株吸钾量的相关系数分别为0.5201(P < 0.01)和0.3325(P < 0.05)。子叶缺钾斑占子叶总面积的比例(S)在基因型间变化幅度大(变异系数为44.46%)、符合正态分布、与生物量极显著相关(r = –0.4455, P < 0.01), 可作为棉花苗期耐低钾基因型筛选的辅助指标。种子含钾量与棉花幼苗子叶的S值、生物量、钾吸收量和KUI均无相关关系。液培条件下5叶期幼苗的整株生物量与田间条件下产量器官干重极显著相关(r = 0.5091, P < 0.01), 证明苗期室内液培筛选具有可行性, 可作为对大量基因型的初筛方法, 典型基因型需要在田间进行复筛。     

锌胁迫对不同耐低磷玉米生长及磷、锌养分吸收的影响

用营养液培养方法研究了不同耐低磷玉米幼苗对缺锌胁迫的适应性差异.结果表明,低磷敏感基因型在缺锌时植株各部位锌含量和吸收量显著下降,且变幅均明显高于耐低磷基因型.缺锌处理影响玉米幼苗的磷含量,低磷敏感基因型地上部磷含量较对照显著上升,根系磷含量变幅不大;耐低磷基因型地上部磷含量变幅较小,根系磷含量则显著下降.低磷敏感基因型在缺锌时地上部磷利用率显著下降,根系磷利用率无明显变化,而耐低磷基因型的变化情况正好相反,根系磷利用率受影响的程度大于地上部.     

缺磷胁迫对不同玉米幼苗生长的影响

营养液砂培4种不同玉米自交系材料,设置0.25mol/LKH2PO4全磷(对照)、0mol/LKH2PO4(缺磷)两种处理,于5、7、9、11d时考察幼苗生长指标。对缺磷胁迫下4种不同基因型玉米自交系生长的研究表明,低磷胁迫对040651、044191地上部分的抑制大于根系,根系的相对干生物量明显高于地上部分的相对干生物量;从相对株高和相对叶面积的研究显示,编号为040651的自交系受缺磷胁迫的影响小于其他3个自交系材料。缺磷胁迫下4种不同基因型玉米自交系根系形态的研究显示:缺磷胁迫诱导玉米根伸长,根系表面积增大,根冠比显著增加。