低氮胁迫对耐低氮玉米品种苗期光合及叶绿素荧光特性的影响

【目的】叶绿素荧光参数经常用来评价光合器官的功能和环境压力的影响,不同玉米基因型耐低氮胁迫能力差异较大,与光合及叶绿素荧光特性对低氮胁迫的响应机制有关。本文以耐低氮能力差异较大的4个玉米杂交种为试验材料,研究了低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期光合及叶绿素荧光特性的影响,以期明确耐低氮胁迫玉米品种的光合机制。【方法】采用二因素完全随机设计盆栽试验,因素A为不同耐低氮性玉米品种:‘正红311’、‘成单30’和不耐低氮品种‘先玉508’、‘三北2号’;因素B为不同氮素水平:正常氮CK(霍格兰完全营养液,N 15 mmol/L)、低氮胁迫LN1(N 0.5 mmol/L)、极低氮胁迫LN2(N 0.05 mmol/L)。测定了苗期单株干物质积累量,单株氮素积累量,叶片叶绿素含量与荧光特性,以及光合效率指标。【结果】低氮胁迫下玉米苗期单株干物质积累量、单株氮素积累量、叶片叶绿素含量等生理指标显著下降,但耐低氮品种的下降幅度显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下玉米苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)显著降低,胞间CO2浓度(Ci)显著升高,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的降幅及胞间CO2浓度(Ci)的增幅耐低氮品种均显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')和光化学猝灭系数(q P)等叶绿素荧光特性也均显著降低,耐低氮品种下降幅度显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下耐低氮品种PSⅡ实际光量子产量(ΦPSⅡ)降低,不耐低氮品种有所增加;而耐低氮品种非光化学猝灭系数(NPQ)升高,不耐低氮品种有所降低。【结论】耐低氮玉米品种能够减缓低氮胁迫对植株光合系统的影响,进而保证植株较高的氮素积累,提高叶片叶绿素含量,维持较高的PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')和光化学猝灭系数(q P),为光合作用提供充足的光能;从而保持了较高的净光合速率(Pn),保证了耐低氮品种在低氮条件下保持较高的干物质生产。     

低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种幼苗根系形态和生理特征的影响

采用水培方法,以2个耐低氮品种和2个不耐低氮玉米品种为材料,以正常氮处理B3[15 mmol(N)·L?1]为对照,研究2个低氮胁迫水平B1[0.05 mmol(N)·L?1]、B2[0.5 mmol(N)·L?1]对不同耐低氮性玉米品种苗期根系形态和伤流量及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明:与正常供氮处理相比,在B1和B2低氮胁迫处理下,玉米幼苗根系伤流量和硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均下降,耐低氮品种上述各指标的降幅(29.8%和8.7%、46.9%和39.6%、7.3%和4.4%、31.3%和19.8%)均小于不耐低氮品种(37.0%和27.5%、68.8%和56.6%、24.5%和18.7%、60.7%和42.7%),且在B1处理下耐低氮品种根系NR、GDH活性分别是不耐低氮品种的1.4倍、1.35倍。低氮胁迫对玉米苗期地上部生长的影响大于对地下部生长的影响,使地上部干重显著降低,根冠比显著增大,根数减少;在B1和B2处理下,不耐低氮品种根冠比增幅(81.6%和25.4%)、根数降幅(22.2%和31.1%)均大于耐低氮品种(61.0%和21.1%、19.8%和19.4%)。随着低氮胁迫程度的增大,耐低氮品种根长增长,根粗减小,对低氮胁迫的响应能力增大,表现为根系伸长变细以增加对氮的吸收面积。与不耐低氮品种相比,低氮胁迫下耐低氮品种根系形态较好,根系生理活性和对低氮胁迫的耐性较强,能维持较稳定的生长;随着低氮胁迫时间的延长,耐低氮品种对低氮胁迫的适应性增强,不耐低氮品种则降低。     

不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮素转运特性

【目的】为明确不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期氮转运与代谢特性,从溯源的角度探析不同氮效率玉米品种亲本自交系花粒期的氮素吸收、转运与利用特性。【方法】以氮高效型玉米品种‘鲁单818’的亲本自交系 (母本Qx508,父本Qxh0121) 和氮低效型玉米品种‘鲁单981’亲本自交系 (母本Q319,父本Lx9801) 为供试材料,盆栽条件下研究不同氮素供应水平 (N 0 g/盆、7.1 g/盆和14.2 g/盆,记作N0、N1和N2) 对4个不同氮效率玉米亲本自交系花粒期干物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率以及叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量变化的影响,并探讨分析不同氮效率玉米品种氮素利用的生理机制与遗传特性。【结果】吐丝后各自交系干物质由营养器官向生殖器官转移,表现为茎叶干物重显著降低,穗和粒的干物重显著增加,且Qxh0121和Q319的干物质重均显著高于其另一亲本。从吐丝到成熟,茎鞘和叶的氮含量均呈降低的趋势,穗和粒的氮含量显著增加,且Qxh0121和Q319自交系叶片、茎鞘、籽粒氮含量均显著高于其另一亲本自交系。花后氮吸收量均表现为Qxh0121显著高于Qx508,Q319显著高于Lx9801。且在低氮 (N1) 和高氮 (N2) 处理下,Qxh0121氮转运效率较Qx508分别高29.2%和14.3%,花后氮转运对籽粒贡献率较Qx508分别高74.0%和17.4%。Q319氮转运效率较Lx9801分别高43.4%和24.7%,花后氮转运对籽粒贡献率较Lx9801分别高75.3%和39.6%。Qxh0121和Q319的产量和氮肥利用效率也高于对应的自交系。在N1和N2水平下,Qxh0121的产量比Qx508分别高43.3%和42.5%,Q319的产量比Lx9801分别高20.2%和10.5%。吐丝至成熟期叶片硝酸还原酶 (NR) 活性和可溶性蛋白含量的变化均呈单峰曲线,高峰期在吐丝后10 d左右。Qxh0121和Q319的NR活性和可溶性蛋白含量在各时期均高于其另一亲本,表现出较强的氮素吸收和同化能力。【结论】氮高效型玉米品种‘鲁单818’表现为父本高效,氮低效型玉米品种‘鲁单981’表现为母本高效。因此,未来育种应充分挖掘‘鲁单818’的父本Qxh0121及‘鲁单981’的母本Q319的氮高效潜力,提高其花前氮的转移效率以及花后氮向籽粒的分配能力,是其对应杂交种进一步实现高产并增加籽粒氮浓度、减少秸秆氮素残留的关键。     

油菜NO3-的吸收、分配及氮利用效率对低氮胁迫的响应

【目的】探究油菜NO3-的吸收、分配和对低氮胁迫的响应及其氮利用效率,为理解油菜在不同低氮胁迫下相关生理变化及其氮素利用效率提供科学依据。【方法】以常规油菜品种814为研究材料,采用砂培试验,在正常供氮水平（10 mmol/L）和低氮胁迫水平（3 mmol/L、1 mmol/L）下,研究油菜的根系特性、蒸腾作用对低氮胁迫的响应及其氮素吸收效率,并研究油菜NO3-的运输分配与同化对低氮胁迫的响应及其氮素利用效率。【结果】与正常供氮处理（10 mmol/L）相比,低氮胁迫处理（3 mmol/L、1 mmol/L）的油菜NO3-含量、全氮含量均显著下降,但（NO3-）叶/根、（全氮（%））叶/根显著升高,植株根系干物质重、根系吸收面积均显著下降,但根冠比显著升高。油菜植株在低氮胁迫下气孔导度和蒸腾速率显著增加,一方面促进植株对NO3-的捕获,另一方面也促使更大比例的NO3-分配在植物的地上部分,但植株的水分散失加剧,水分利用效率显著下降。低氮胁迫处理油菜根和叶中NR、GS活性与正常供氮处理之间的差异不显著或有增加,其叶绿素含量、光合速率均显著下降,但光合氮素利用率显著升高。【结论】在低氮胁迫条件下,油菜植株的氮素和干物质累积均显著下降,但NO3-在植株的地上部分分配比例的增加以及光合氮素利用率的升高促使植株的氮素利用效率显著提高。     

不同镁浓度对水稻根系生长及生理特性的影响

在温室条件下, 采用溶液培养法研究了不同Mg2+ 浓度对水稻(Oryza sativa L.)根系生长及生理特性的影响。结果表明,水稻根系干重、根冠比、总根长、Mg吸收、根系活力、伤流速度、伤流液中游离氨基酸总量和Mg含量、Mg流入速率以及Mg2+ 吸收速率与Mg2+ 供应水平密切相关。在低Mg2+ 浓度(0.05 mmol/L)条件下,水稻植株叶片在缺Mg症状出现之前分配较大比例的干物质到根系,使总根长和根冠比增加, 这可能是水稻早期对低Mg胁迫的适应机制之一。适中的Mg2+ 浓度(1.0 mmol/L)有利于水稻生长发育,促进养分吸收,提高根系活力和伤流速度以及伤流液中游离氨基酸总量。低Mg2+ 和高Mg2+ 浓度(5.0 mmol/L)在一定程度上抑制根系活力和氨基酸合成能力。植物Mg的吸收、伤流液Mg2+ 浓度、根系平均Mg流入速率和Mg2+ 吸收速率随营养液Mg2+ 浓度的增加而相应增加。     

不同水氮条件下水稻根系超微结构及根系活力差异

【目的】探讨不同水氮耦合对水稻根系超微结构及根系代谢特性的影响,从根尖细胞超微结构及根系活力方面阐明不同水氮组合处理在根际环境间的差异。 【方法】以新稻 20 号为材料,进行盆栽试验,设置浅水层灌溉、轻度水分胁迫 (灌 1～2 cm 水层,至土壤水势降到 –20 kPa 再灌浅水层,如此反复) 和重度水分胁迫 (灌 1～2 cm 水层,至土壤水势降到 –40 kPa 再灌浅水层,如此反复) 3 种灌溉方式及不施氮肥,适量氮 (N 240 kg/hm2) 和高量氮 (N 360 kg/hm2) 3 种氮肥水平,测定了不同处理水稻根系氧化力、根系伤流量及根系分泌有机酸总量,并观测了根系细胞超微结构。 【结果】随着生育进程,根系氧化力表现为先增加后降低的趋势,在幼穗分化期达到峰值,根系伤流液及根系分泌物中有机酸总量先增加后降低,在抽穗期达到峰值。在同一氮肥水平下,轻度水分胁迫后根系细胞完整,核膜界限清晰,结构特征典型;与保持水层相比,根系氧化力及根系伤流量在分蘖盛期分别增加 25.6%～32.0% 及 9.1%～18.8%,根系分泌有机酸总量在抽穗期前平均增加 16.4%。重度水分胁迫后嗜锇体和淀粉体较多,后期细胞完全扭曲变形,细胞间隙明显增多增大、细胞器出现断裂降解,细胞基质中仅存细胞器碎片,细胞壁较完整,未出现断裂情况;与保持水层相比较,根系氧化力及根系伤流量在幼穗分化始期平均降低 8.8% 及 25.6%,根系分泌有机酸总量平均降低 22.8%。在同一灌溉方式下,适量氮处理根系细胞结构较完整,核膜较清楚,有利于根系活力的提高及根系有机酸的分泌;重施氮处理根系细胞壁和核膜降解加速。与适量氮相比,高氮处理下根系氧化力及根系伤流量在分蘖盛期至幼穗分化始期分别降低了 6.6%～9.8% 及 7.7%～15.4%,根系分泌物中有机酸总量在抽穗前平均降低 11.6%,整体上根系活力降低、有机酸的分泌量显著减少。 【结论】轻度水分胁迫耦合适量氮处理的水稻根系超微结构最优,细胞结构特征典型,核膜最为清晰,细胞完整,根系代谢能力最强。表明通过适宜的水氮耦合调控,能够提高根尖细胞的生理功能,增强根系活力、促进根系有机酸的分泌,能为水稻的生长创造良好的根际环境。     

玉米杂交种苗期耐低氮指标的筛选与综合评价

为探明耐低氮玉米杂交种的苗期筛选鉴定方法,筛选出耐低氮能力强、可推广应用到生产上的玉米杂交种,本研究采用蛭石和珍珠岩盆栽、Hoagland营养液培养方式,以西南地区生产中应用的51个玉米杂交种为材料,对供试品种进行了2年的低氮胁迫苗期筛选试验。结果表明:低氮胁迫对各玉米品种苗期主要形态、生理指标均有显著影响,但影响的程度在指标间和品种间均有较大差异。根据相对值变异系数大小,筛选出叶面积、氮积累量、根冠比、地上部干重、根体积、根干重和单株干重7个指标作为耐低氮能力的评价指标。以7个指标归一化的变异系数为权重进行耐低氮能力模糊隶属函数综合评价,并与用全部指标(第1年为13个指标,第2年为25个指标)模糊隶属函数评价和主成分分析法评价的结果进行比较,7个指标评价结果与全部指标综合评价结果基本一致,得出的耐低氮能力强和弱的前10个品种的重合率分别达90%和80%,说明筛选指标的代表性和评价方法的可行性。本研究表明上述7个指标可以作为玉米苗期耐低氮能力评价指标,并筛选出‘正红311’、‘成单30’、‘黔北2号’等适宜于中国西南丘陵山区种植的耐低氮品种。     

缺锌对玉米根系发育、生长素含量及生长素转运基因表达的影响

【目的】研究缺锌对玉米根系生长及根系中生长素含量与生长素运输关键基因表达的影响,揭示缺锌胁迫下玉米根系生长与生长素响应特征。【方法】以郑单958玉米为材料,进行营养液培养试验,设置Zn 0缺锌 (0 μmol/L) 和正常供锌 (1 μmol/L) 两个处理。植株干样经硝酸–过氧化氢消煮,利用原子吸收分光光度计测定消煮液锌浓度。保存于FAA溶液 (70% 乙醇︰38% 甲醛︰乙酸 = 90︰5︰5,体积比) 中的根系样品,经洗涤扫描获得数字图像,利用WinRHIZO软件分析得到根长、根表面积、根体积等指标;采用气相色谱-质谱联用仪检测根系中生长素吲哚乙酸含量;采用实时荧光定量PCR技术对玉米根系生长素转运基因ZmAUX1和ZmPIN1c表达进行定量分析。【结果】缺锌胁迫下,植株地上部锌含量低于20 μg/g,生物量显著降低;缺锌根系表面积与体积变小,总根长、侧根总长度与侧根平均长度变短,侧根密度增大,直径变细。缺锌条件下,距根尖2 cm的区域中生长素较正常供锌处理降低近30%。缺锌根系中ZmAUX1和ZmPIN1c基因表达明显受抑。【结论】缺锌胁迫下玉米根系中生长素转运关键基因表达降低,生长素含量下降,生长素分布改变,影响根系生长发育。     

氮磷养分胁迫下小麦幼苗期生物学响应研究

为了阐明小麦苗期耐低氮、低磷胁迫的生物学响应特征,以矮抗58品种为试验材料,采用水培试验法研究了小麦在不同营养环境中(全营养、低氮胁迫、低磷胁迫)的地上部生物学特性(地上部干重、株高、叶面积)、根系形态学特性(最大根长、总根数、根系总长度、根系干重和根冠比)和根系生理特性(根系活力、根系吸收面积),以及小麦苗期氮、磷素吸收与根系形态之间的关系。结果表明,在低氮和低磷胁迫下,小麦的株高、叶面积、茎叶干重、含氮量、根系干重、总根长、总根数及根冠比均明显降低,其中低磷胁迫下根系干重、总根长及根冠比的下降幅度大于低氮胁迫,低氮下最大根长的增加幅度较低磷增加7.3%;在低磷条件下小麦的含氮量下降了57.7%。低氮、低磷胁迫下小麦根系的总吸收面积、活性吸收面积及根系活力均明显降低;正常条件下的小麦氮、磷素吸收量与根系形态指标之间相关性较差,在低氮和低磷条件下小麦的氮、磷吸收量与根系干重、总根长、总吸收面积、活性吸收面积及根系活力呈极显著正相关。总之,该小麦品种根系对低磷环境反应较为敏感,而对低氮胁迫具有较好的适应性,小麦通过改变根系形态增加对低氮、磷胁迫的适应。     

低氮胁迫下玉米幼苗氮素和蔗糖分配特性

  【目的】  明确玉米自交系幼苗氮素吸收、转运与利用特性,探究低氮胁迫下其不同表型和生理性状的变化规律。  【方法】  以玉米自交系XY4和PH4CV为供试材料,进行了水培试验。设置正常氮 (N 2 mmol/L,NN) 和低氮 (N 0.04 mmol/L,LN) 两个氮水平,从培养3 h起,每3天测定一次幼苗生物量、光合特性、根系性状及氮素和蔗糖含量,直至第12天。  【结果】  玉米幼苗根系对低氮胁迫的反应早于地上部,与NN处理相比,LN处理PH4CV和XY4的根干重分别在培养第3和第6天时增加了65.15%和84.63%,而从培养第9天开始,LN处理下两自交系幼苗地上部干重显著低于NN处理,由此导致根冠比增加;与NN处理相比,LN处理下除了胞间CO₂浓度 (Ci) 和水分利用效率 (WUE) 外,两自交系幼苗叶片的SPAD值、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr) 和气孔导度 (Gs) 等光合特性均显著降低,且XY4下降幅度均大于PH4CV;LN处理下两自交系幼苗根干重的变异来源并不一致,XY4根干重的增加与总根长、根表面积、根体积、侧根数和初生根长增加有关,而PH4CV主要与侧根数目增加有关;与NN处理相比,LN处理两自交系幼苗地上部的氮素积累量和蔗糖含量显著降低,且XY4老叶的氮素含量下降速率明显快于PH4CV,而根系的氮素积累量、单株氮素生理利用效率和根中蔗糖含量均显著增加,且XY4增加的幅度均大于PH4CV。  【结论】  低氮胁迫促使玉米幼苗分配给地上部的氮素和蔗糖相对较少,因此限制地上部生物量积累及叶片光合能力的发挥,而分配给根系的氮素和蔗糖相对较多,从而促进根系形态建成,以利于吸收更多的氮素。     

不同铁效率玉米品种苗期适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异

[目的]石灰性土壤高pH和高重碳酸盐含量严重影响土壤中有效铁含量,导致作物缺铁黄化、减产,铁高效玉米品种的推广应用是实现石灰性土壤玉米高产稳产的重要途径.本研究探讨不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异,旨在为铁高效玉米品种的推广应用提供科学依据.[方法]试验以铁高效玉米品种正红2号(ZH2)、正大619...     

玉米根系对局部氮磷供应响应的基因型差异

【目的】土壤养分具有异质性,揭示不同基因型玉米根系对于养分异质性的响应规律,对提高不同玉米品种氮、磷利用效率具有重要意义。 【方法】本试验在水培条件下,利用分根系统研究3个玉米杂交种苗期根系对氮、磷两种养分局部供应响应的基因型差异。 【结果】根系对局部供氮的响应存在基因型差异,浚单20和中农玉99侧根生长对局部供氮的响应较敏感,显著提高了局部供氮（+N）一侧的侧根长,增幅达到79%、50%,而NE15无显著响应;浚单20和中农玉99主要提高了+N一侧直径大于0.12 mm的侧根长度。根系生长对于局部供磷（+P）的反应同样存在基因型差异,NE15显著提高+P一侧根系生物量和轴根长,增幅达到38%和24%,中农玉99显著提高+P一侧的侧根长达到35%;在+P侧,浚单20主要增加了直径大于0.12 mm的侧根长度,NE15主要增加直径介于0.12~0.24 mm的侧根长度,而中农玉99主要增加直径小于0.12 mm的极细侧根长度。局部供氮对3个品种侧根生长的促进作用强于局部供磷,而对缺氮一侧根系生长的抑制作用均大于缺磷一侧。不同玉米基因型苗期根系生物量、侧根长（尤其是直径>0.12 mm的侧根）对于局部供应氮、磷存在显著的互作效应,局部供氮对浚单20的侧根生长（尤其是直径>0.12 mm的侧根）的促进作用显著高于局部供磷,而NE15的根系生长（尤其是根系生物量）对局部供磷的响应强度大于局部供氮。 【结论】对于不同养分特性的玉米杂交种,苗期根系对局部供应不同种类养分的响应存在显著的基因型差异,在生产中可以针对品种特性采取不同的施肥措施,以便发挥其生物学潜力。     

Seedling vigor and nitrogen use efficiency of Moroccan wheat as influenced by level of soil nitrogen

Abstract

One of the characteristics that can help wheat (Triticum aestivum L.) plants escape late season drought in the semiarid areas of Morocco is early stand establishment and adequate vigor. Little is known about the effect of nitrogen (N) on early seedling vigor in wheat. The objective of this study was to determine how N supply affects early root and shoot growth, N partitioning between the two parts and N use efficiency of seedlings. To reach this objective, three spring wheat cultivars were grown in pots in a growth chamber under N conditions which were low, adequate and high. Data showed that optimum N rates increased shoot and root growth but high N concentrations reduced their dry matter accumulation and inhibited root elongation. The cultivars tested behaved differently. ‘Nesma’, an older cultivar, produced 60% more dry matter and accumulated 93% more N in the shoot and root than the newer cultivars ‘Merchouch 8’ and ‘Saada’. Because of its high N uptake, ‘Nesma’ probably reduced soil N concentration at the root zone and avoided the negative effect of high N concentration on root growth. Although, ‘Nesma’ performed better and produced more dry matter, it used N less efficiently than the other two cultivars.

From this study, we can conclude that use of optimum N rates at time of seeing will result in quicker establishment and higher vigor of wheat seedlings. However, excessive N supply may retard seedling growth. The cultivars that produce more seedling dry matter with greater N accumulation are not necessarily the ones that use N more efficiently.     

氮肥对不同耐低氮性玉米品种花后物质生产及叶片功能特性的影响

为明确不同耐低氮性玉米品种花后物质生产及叶片功能特性,采用大田试验,以玉米耐低氮品种‘正红311’和低氮敏感品种‘先玉508’为试验材料,在6个氮水平下研究花后物质生产及叶片功能特性。结果表明:施氮可显著提高玉米干物质积累、叶面积指数和叶片光合速率,延缓花后叶片叶绿素含量和全氮含量的下降,抑制生育后期叶片C/N值的增加,从而提高玉米的最终产量。耐低氮品种‘正红311’花后干物质积累、叶片光合速率、叶面积指数和产量均显著高于低氮敏感品种‘先玉508’,‘正红311’较‘先玉508’平均提高30.5%、9.2%、35.0%和8.8%。两品种吐丝后叶片叶绿素含量差异显著,耐低氮品种‘正红311’平均较低氮敏感品种‘先玉508’提高4.85%。两品种吐丝后叶片氮含量差异不大,但‘正红311’和‘先玉508’吐丝?成熟期叶片全氮含量分别下降31.5%和34.9%,‘正红311’降幅低于‘先玉508’。两品种花后叶片C/N值差异显著,‘先玉508’较‘正红311’平均提高5.95%。与低氮敏感品种‘先玉508’相比,耐低氮品种‘正红311’花后叶片光合速率更高、叶面积指数更大,而叶片叶绿素含量和全氮含量降幅与C/N值增幅更低,延缓了生育后期叶片的衰老,延长了叶片的功能期,增加干物质积累和产量。施用氮肥可有效提高‘正红311’干物质积累、叶面积指数和产量,延缓其生育后期叶片C/N值升高,而‘先玉508’需要较高的施氮水平才能维持其花后叶片光合速率和全氮含量。     

小麦代换系幼苗根系对低磷胁迫的生理响应暗示的染色体效应

【目的】 以 CS (Chinese Spring,中国春) -Synthetic 6x 代换系为材料,研究小麦代换系幼苗根系对低磷胁迫的生理响应,并对相关性状进行染色体定位,为小麦耐低磷基因型的遗传改良提供理论依据。 【方法】 将母本中国春、父本 Synthetic 6x 以及代换系种子放于培养皿,于光照培养箱中培养 5 d,选择长势一致的健壮幼苗去掉胚乳,移入 Hoagland 营养液 (pH = 6.0)中培养。两叶一心时进行处理,设置正常供磷为对照 (磷浓度为2 mmol/L) 和低磷胁迫 (磷浓度为 20 μmol/L) 两个处理,四叶一心时对不同磷处理下代换系幼苗的根冠比、根系活力、酸性磷酸酶 (APase) 和核糖核酸酶 (RNase) 活性等生理指标进行测定。 【结果】 低磷胁迫下,小麦代换系苗期根冠比显著升高,APase 和 RNase 活性增强,根系活力降低;与母本中国春相比,4A、4B、6B、1D、2D 和 7D 代换系根冠比和相对根冠比显著或极显著升高,1A、2A、3A、5A、3B、7B、2D、3D、5D 和 7D 代换系的根系活力和相对根系活力显著或极显著增高,4A、1D 和 4D 代换系根系的酸性磷酸酶活性及相对磷酸酶活性均显著或极显著升高,2A、6B、4D 代换系根系的 RNase 活性和相对 RNase 活性显著或极显著增高。 【结论】 低磷胁迫下,Synthetic 6x 的 4A、4B、6B、2D 和 7D 染色体上可能存在诱导根冠比升高的基因;1A、2A、3A、5A、3B,7B、2D、3D、5D 和 7D 染色体上可能存在诱导根系活力增强的基因;4A、1D 和 4D 染色体上可能存在诱导根系酸性磷酸酶活性增强的基因;2A、6B 和 4D 染色体上可能存在诱导根系 RNase 活性增强的基因。即 Synthetic 6x 的第四染色体 (4A、4B、4D) 上可能存在调控根系相关特性的关键基因。      

Screening wheat and sorghum cultivars for aluminum sensitivity at low aluminum levels

Screening cultivars for aluminum (Al) tolerance is often conducted in acid soils or in complete nutrient solutions. The former method lacks precise measurements of Al, and the second requires high Al concentrations because of precipitation and chelation of the Al and is less representative of the actual environmental stresses to which plants must adapt. These experiments were designed to determine Al tolerance of wheat (Triticum aestivum L. em Thell) and sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) using incomplete solutions with very low Al concentrations. Six wheat and five sorghum cultivars were screened for Al tolerance in solution culture with 0 to 10 μM Al and only Ca, K, Mg, NO₃, and Cl in the solutions. Plants were subjected to the solutions for 4 d, and the change in relative root length was measured. Solution Al levels and pH were measured after the termination of the experiments. ‘Atlas’ 66 and ‘Stacy’ were the most tolerant wheat cultivars ('Atlas 66’ = ‘Stacy’ ≥ ‘Monon’ ≥ ‘Scout 66’ ≥ ‘Arthur 71’ = ‘Oasis'). The wheat cultivars were effectively separated on a genetic response basis at 2 μM Al. Sorghum cultivars were uniform in their Al tolerance, but did show some separation at 1 μM Al (SC56 > Tx430 > ‘Funk GS22DR’ > SC283 = SC599). The pH and Al variations did not account for any of the differences observed, indicating that root length differences were caused by genetic control of response to high Al.     

Effect of Foliar Nitrogen Application on Nitrogen Metabolism,Water Status,and Plant Growth in Two Maize Cultivars under Short-term Moderate Stress

Two contrasting maize (Zea mays L.) cultivars, i.e. ‘Shaandan 9’ (S₉) and ‘Shaandan 911’(S₉₁₁) were investigated by examining foliar nitrogen (N) modulation of N metabolism, water status and plant growth under short-term moderate water stress (SMWS). On 10th day of SMWS, dry matter (DM), relative water content (RWC) and nitrate reductase activity (NRA) were significantly decreased, whereas concentrations of free proline (FP), glycinebetaine (GB) and soluble protein (SP) were increased in leaves of both cultivars. Cultivar S₉ maintained greater DM, RWC and these N metabolism traits than S₉₁₁ during SMWS. Foliar N application much more raised DM, RWC, NRA, and concentrations of all solutes measured under SMWS above control. These positive effects were more pronounced in S₉₁₁ than those in S₉ during SMWS. Greater correlations were performed amongst all parameters under SMWS than control. Hence, we suggest that foliar N should be firstly applied to drought sensitive cultivars under drought.     

不同年代玉米品种氮素利用效率与其根系特征的关系

【目的】玉米品种根系构型及解剖结构决定着其氮素利用的效率。研究不同年代推广的玉米品种根系构型与解剖结构的演进规律,可为选育高产氮素高效利用型玉米新品种提供理论依据。 【方法】以20世纪80年代至今推广的8个玉米品种掖单13号（YD13）、农大108（ND108）、郑单958（ZD958）、先玉335（XY335）、京科968（JK968）、中单909（ZD909）、登海605（DH605）、登海618（DH618）为试验材料,进行大田和土柱栽培两种试验。大田试验施氮量为N 236.25 kg/hm2和不施氮,土柱试验为N 4.5和1.5 g/plant,定期取样测定根系相关指标、干物质及氮素积累与分配。 【结果】近代玉米品种籽粒产量和氮素积累量均显著高于早期品种,高氮处理2000's以后品种（JK968、ZD909、DH605、DH618）较之前的4个品种分别增加14.7%和11.7%,低氮条件下分别增加16.1%和20.6%;高氮处理,1990's玉米品种ND108、ZD958根系干重较1980's品种YD13平均减少54.2%,2000's以后的品种JK968、ZD909、DH605、DH618较1990's玉米品种平均增加23.2%,但仍少于YD13;次生胚根数目随品种更替呈现逐渐增加趋势;根系皮层通气组织（RCA）占根系横截面积的比例随品种更替呈现增加趋势,而根系皮层细胞层数（CCFN）和细胞大小（CCS）虽有差异,但并无明显变化趋势;2000's以后品种D95（95%的根系干重所达到的土层深度）较之前品种增加23.7%,表明近代品种根系下扎能力增强,在深层土壤中的根系分布比例增加。在同一氮素水平下,根干重、D95、RCA%与氮素积累量呈显著线性正相关,根系呼吸速率和氮素积累量呈显著线性负相关。 【结论】现代玉米品种的氮素吸收量与氮素利用效率显著高于早期品种,在低氮条件下优势更明显。随品种更替,次生胚根数目增多,利于玉米苗期的生长;根系总量呈现先减少后增加的趋势,根系下扎能力明显增强,深层土壤中根系显著增加。现代玉米品种根系RCA占根系横截面积比例显著增加,减少了根系呼吸消耗,有利于产量的提高。