玉米产量的品种与环境互作效应空间分布规律

针对作物品种表现的分析缺少对空间和时间因素的考虑,难以揭示环境效应、互作效应的空间规律,更不能将品种在测试点的表现外推到目标推广环境。因此,该文结合北京金色农华种业公司在黄淮海夏播和东华北春播玉米区的多年多点品种测试数据,以产量为例,提出了一种品种-环境互作效应的空间分析方法。首先,计算和确定了环境效应值、互作效应值的空间渲染分级标准;结合地理数据和玉米种植区划分区结果,利用空间可视化技术初步探究玉米种植环境效应、品种基因-环境互作效应的空间分析方法和分布规律。试验结果表明,该方法可分析品种表现的环境效应和互作效应的空间规律,一区(夏播中晚熟区)环境效应普遍为负,即胁迫较重;二区(春播中熟区)环境效应普遍为正,环境胁迫轻。互作效应的正负反映品种对环境的特殊适应性,其年际和空间波动大小则反映品种的稳定性。生态区一区稳定性:农华101郑单958先玉335,适应性:郑单958农华101先玉335。生态区二区稳定性:郑单958农华101先玉335,适应性:农华101郑单958先玉335。该文在地理信息系统支持下,对玉米品种互作效应的空间分析方法和分布规律进行初步探究,可为进一步建立作物表现的空间模型提供依据,也可提高品种评价和推广的准确程度。     

基因型×环境互作下小麦氮代谢相关性状的遗传和相关性分析

【目的】选育氮高效的小麦品种,可有效提高氮素利用效率和生产效率,对环境安全至关重要。本文分析了小麦氮代谢相关性状的遗传效应,为小麦氮高效品种选育提供理论依据。【方法】选用7个小麦品种及其组配的12个杂交组合,进行田间盆栽试验。设置3个氮水平,利用基因型与环境互作的加性-显性遗传模型,对氮代谢相关的10个性状进行遗传与相关性分析。【结果】株高、开花期和成熟期单茎干物重、开花期氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素吸收总量主要受加性效应控制,花后氮素同化量受显性×环境互作效应影响较大,氮素利用效率、氮素生理效率以加性×环境互作效应为主。10个性状狭义遗传力总体不高(平均值为0.56),广义遗传力总体较高(平均值为0.881)。互作广义遗传力均达到1%显著水平,表明不同的氮水平对遗传表达有较大影响。氮素利用效率、氮素生理效率和开花期氮素积累量的互作狭义遗传力较大,表明不同氮水平对这些性状的选择效果不同。通过加性效应预测值得出,亲本DK138和JN10的氮素利用效率和氮素生理效率的加性效应为显著正效应。大多数组合的显性主效应与不同氮水平下的显性×环境互作效应在方向上不尽一致,表明小麦氮高效杂交后代的选择宜考虑特定的氮水平条件。显性效应预测值表明,组合JN10×W9903的氮素生理效率显性效应值最大且达到显著水平,是氮素生理效率较高的组合。相关分析表明,两两性状间以加性遗传相关为主。氮素生理效率与株高呈加性正相关关系,达到10%显著水平。除株高和谷氨酰胺合成酶活性外,氮素利用效率与其他性状间以显性环境互作相关为主。氮素利用效率与氮素生理效率之间的显性×环境互作相关系数达到10%显著水平。氮素利用率与氮素生理效率的表现型和基因型相关系数为正值且达1%显著水平。【结论】通过性状分析表明,株高在一定程度上可以作为氮素生理效率的间接选择性状,氮素利用效率与氮素生理效率这两个性状进行协同改良。品种DK138和JN10可作为亲本以提高后代的氮素利用效率和氮素生理效率。杂交组合LM14×W9903表现出良好的后代选育利用潜力。     

小麦品质性状的基因型和环境及其互作效应分析

对两年度三个试点13个小麦品种的16个主要品质性状进行分析,研究基因型和生长环境及其互作效应。结果表明,品质性状在不同小麦品种及不同试点间皆存在显著差异,其中硬度、PPO(多酚氧化酶)活性、AWRC(碱性水保持力)、稀懈值的变异系数较大;膨胀势、最终粘度、峰值粘度的变异系数较小。糊化温度、碱性水保持力、峰值时间、蛋白质含量、湿面筋含量、PPO活性、黄色素含量、膨胀势、峰值粘度、稀懈值、回升值、Zeleny沉降值、硬度的环境效应大于基因型效应;SDS沉降值和最终粘度的基因型效应大于环境效应,保持粘度受环境效应影响较小。     

小麦籽粒Zn、Fe、Mn、Cu含量的基因型和环境差异及与产量关系的研究

小麦籽粒中微量营养元素含量的高低直接关系到植株的生长发育和人们的饮食健康。本研究以来自河南省5个地区的17个小麦品种(系)为材料,采用酸消解-原子吸收分光光度法测定了籽粒中Zn、Fe、Mn、Cu含量,分析了籽粒微量元素含量的基因型和环境差异及其与产量性状的相关关系。结果表明,小麦籽粒Zn、Fe、Mn、Cu含量分别为38.39±12.57μg·g-1、79.13±49.45μg·g-1、35.24±11.72μg·g-1和4.84±0.78μg·g-1,籽粒Fe含量的变异系数最大,Cu含量的变异系数最小。方差分析表明,基因型、环境以及基因型与环境的互作对籽粒微量元素含量的影响均达极显著水平。对于籽粒Zn、Mn、Cu含量,环境因素的影响起主要作用;对于籽粒Fe含量,基因型与环境互作的影响是主要的。依照Eberhart-Russell模型分析了籽粒微量元素含量的品种稳定性,结果表明籽粒微量元素含量相对稳定的品种,其含量通常较低;在参试17个品种中,"濮99084"籽粒微量元素含量的环境稳定性较高。相关分析表明,籽粒微量元素含量与蛋白质含量呈遗传正相关,与千粒重呈遗传负相关,与产量呈表型正相关,表明同步提高籽粒微量元素含量、蛋白质含量及籽粒产量是可行的。     

玉米叶片叶绿素含量的发育遗传动态及环境互作效应分析

采用包括基因型×环境互作效应的加性-显性遗传模型及非条件和条件的分析方法,研究了不同环境条件下玉米吐丝后不同发育时期叶片叶绿素含量性状的发育动态及其遗传发育规律.结果表明:玉米叶片叶绿素含量在不同发育时期均受到环境变化的影响.控制玉米叶片叶绿素含量的各遗传效应在不同环境条件下存在表达水平上的差异.吐丝至成熟前4个时期性状的表现是以遗传主效应(加性效应VA和显性效应VD)为主,遗传效应表达在不同环境中较为稳定,玉米籽粒成熟期该性状的表现是以环境互作效应为主,此时的遗传效应表达在不同环境中变化较大.玉米腊熟期至成熟期即玉米吐丝后40～50d是控制玉米吐丝后叶片叶绿素含量表现的微效多基因被激活表达最为活跃的时期.一些遗传效应存在发育时期间断表达的现象.     

水稻赖氨酸和总黄酮含量的QTL定位及环境互作分析

为挖掘多环境下稳定存在的水稻赖氨酸和总黄酮含量相关QTL,以粳稻东农425和长白10号及其衍生的180个株系的F_(6:7)重组自交系(RIL)作为供试群体,采用完备区间作图法(ICIM)和基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM),对2014年和2015年水稻的赖氨酸含量和总黄酮含量进行加性QTL定位及环境互作分析。结果检测到10个影响赖氨酸含量的加性效应QTL和12个影响黄酮含量的加性效应QTL,分布在除第9、第10和第12染色体以外的9条染色体上,其中在第5染色体的RM538~RM1271标记区间内连续2年检测到总黄酮含量QTL。检测到6个存在环境互作效应的赖氨酸含量QTL、4个存在环境互作效应的总黄酮含量QTL,互作贡献率为0.15%~6.73%;一对影响总黄酮含量的上位互作效应的QTL,贡献率为0.99%。本研究结果为水稻赖氨酸和总黄酮含量QTL分子标记辅助育种提供了一定的理论依据。     

基因型与环境互作对食用稻米重金属积累特性遗传相关性的影响研究

采用种子数量性状遗传模型分析食用稻米重金属积累特性遗传相关性的基因型与环境互作结果表明,Hg、As、Cr、Cd和Pb 5个重金属积累特性间的基因型协方差均为正向。各遗传体系中成对重金属积累特性间均呈不同程度的正向或负向遗传协方差和环境互作协方差。     

稻米外观和碾磨品质QTL定位及其与土壤水分环境互作分析

本文利用旱稻品种IRAT109和水稻品种越富的花培DH群体的116个株系为作图群体，采用混合线性模型QTL定位方法，在水、旱2个土壤水分环境下对粒长(GL)、粒宽(GB)、长宽比(LWR)和垩白率(C)4项外观品质性状和糙米率(BR)、精米率(MR)、整精米率(HR)3项碾磨品质性状进行QTL定位及QTL与环境互作分析。在水、旱2种条件下对DH群体差异显著性分析结果表明，糙米率、精米率和长宽比差异不显著,而整精米率、粒长、粒宽、垩白率差异极显著。外观品质性状在水、旱栽培条件下变化较大，即在旱种环境下稻米粒形变小（粒长、粒宽减小）、变细（长宽比增大）垩白率大幅度下降。碾磨品质性状在双亲间均有差异，其中整精米率差异较大；且在两种土壤水分环境条件下均有变化，即在旱栽条件下两亲本的糙米率和精米率均降低，IRAT109分别减少了5.8%和5.5%，越富分别减少了11.7%和11.5%。共检测到11个加性效应QTL与稻米外观和碾磨品质性状7项指标有关，分别位于第1、3、5、6、7、10、11染色体上，单个QTL对性状的贡献率在3.15～21.42%之间，位于第1、7 染色体上2个控制整精米率的QTL存在显著环境互作，单个QTL与环境互作效应的贡献率分别为9.59%和13.58%。在第1染色体RM295标记附近同时检测到5个QTL，Qgc1a 、Qgc1b 、Qlwr1、QMr1b和QHr1，分别控制粒长、长宽比、精米率和整精米率，且该QTLs簇在2个环境下能稳定地被检测到。同时，还检测到10对上位性QTLs，所有上位性QTL都发生在不同染色体之间，其中，控制整精米率的4对QTL与土壤水分环境显著互作，其环境互作贡献率分别为14.29%、12.28%、10.56%和13.47%。控制粒长、粒宽、长宽比的6个加性QTL（Qgc1a、Qgc1b、Qgc5、Qgw6、Qlwr1、Qlwr10）与环境之间互作较小，在品质育种中可利用分子标记对其进行辅助选择，提高育种效率；而对于基因型×环境互作效应大的整精米率、垩白率应在特定环境(如土壤缺水条件)下进行选择，在特定水分胁迫条件选择目标亲本，并将抗旱基因导入该亲本方可选到品质较优的抗旱品种。     

UV-B辐射增强下水稻苗期硅营养性状的QTL定位及其与环境互作效应分析

以"Lemont"和"Dular"杂交建立的包含123个家系的水稻重组自交系(RILs)群体为材料,选用水稻根系硅吸收能力和叶片硅利用率为指标,进行水稻硅营养遗传性状QTL定位,并分析其与UV-B辐射增强的互作效应。结果表明,控制水稻叶片硅利用率的4个加性QTL分别在第2、3、10染色体上,而控制根系硅吸收能力的1个加性QTL位于第11染色体上。QTL与UV-B辐射互作分析发现2对控制根系硅吸收能力和3对控制叶片硅利用率的基因×环境上位性QTL,其中只有1对控制根系硅吸收能力的QTL效应值较大。说明水稻这两种硅营养性状中,根系硅吸收能力较叶片硅利用率受UV-B辐射影响大,在抗UV-B辐射育种中以叶片硅利用率为水稻硅营养遗传选择的指标具有较高效率。     

水、旱条件下稻米品质相关性状的QTL定位及其与环境互作分析

为探究干旱胁迫环境条件下水稻(Oryza sativa)碾米品质和外观品质相关性状的变化规律,挖掘干旱条件下稳定存在的控制稻米品质性状的QTL,同时分析QTL与环境的互作效应,本研究以陆稻小白粳子和水稻空育131杂交构建的207个重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体及2个亲本为实验材料,在干旱胁迫和正常灌溉2个环境条件下进行重复实验,对糙米率(brown rice rate,BRR)、精米率(milled rice rate,MRR)、整精米率(head rice rate,HMRR)及垩白粒率(chalky rice rate,CG)4个品质性状进行QTL定位.结果表明,在2个环境下BRR、MRR、HMRR三者之间均呈极显著正相关,MRR、HMRR与CG分别呈显著和极显著负相关.各性状在2个环境下均呈现出连续分布,表现为数量性状的遗传特点.4个性状两年共检测到24个加性QTL和9对上位性互作QTL,分布于除第10和第12染色体的其余10条染色体上.在所有检测结果当中,5个加性QTL(qBRR1a,qMRR11a,qHMRR6a,qCG6a和qCG6c)均在2年干旱胁迫环境下同时检测到,3个加性QTL和4对上位性互作QTL检测到显著的环境互作效应,但各性状均以加性遗传效应为主,受水分环境影响较小.对干旱胁迫具有特异性QTL的挖掘和发现,在一定程度上为干旱胁迫下稻米品质的遗传改良提供了基础资料.     

我国主产棉区棉花纤维品质性状的区域分布特征

我国主产棉区及其亚区的棉纤维品质区域特征明显,适时评价各棉区的纤维品质发展现状有助于稳定优势棉花产区和促进特色棉花产区的发展。本研究采用GGE双标图分析了2011—2015年全国棉花品种区域试验中各亚区环境与纤维品质性状的互作模式,分析比较了各主产棉区和亚区的纤维品质特征。结果表明:1)在主产棉区尺度上,长江流域棉区纤维长度和比强度最好,并且都达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,而马克隆值和纺纱均匀性指数居中;黄河流域棉区的纤维长度和比强度较好,但马克隆值偏高;西北内陆棉区的马克隆值和纺纱均匀性指数表现最好,纤维长度和马克隆值达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,但比强度在三大棉区中表现最差。2)在棉花亚区尺度上,纤维长度表现以长江下游和长江上游亚区为最好,黄土高原亚区稍差,其余亚区表现较好;比强度表现以长江下游、长江中游、淮北平原、南襄盆地和黄土高原最好,而南疆棉区、长江上游和北疆棉区比强度稍差;马克隆值以北疆棉区、南疆棉区和长江上游表现最好,而黄土高原、淮北平原、长江中游和华北平原的马克隆值偏高。3)在纤维品质的综合表现上,北疆棉区、长江下游、长江上游和南疆棉区的纤维品质综合表现最好,淮北平原、长江中游和南襄盆地次之,华北平原和黄土高原稍差。本研究展示了GGE双标图的"环境?性状"功能图在纤维品质区域特征评价方面的应用效果,可为我国棉花优势产区发展和棉纺企业合理用棉提供理论依据,也对全国棉花纤维品质生态区划分具有指导意义。     

用AMMI双标图分析糜子品种的产量稳定性及试点代表性

为准确评价基因型和环境互作效应对糜子品种产量稳定性及试点对品种分辨力的影响,采用AMMI模型结合双标图和稳定性参数Dg(e)对第8轮(2006—2008年)国家糜子(粳性)品种区域试验的6个品种和9个试点的试验数据进行了分析。结果表明:基因型效应、环境效应和基因型×环境交互效应(G×E)均达到极显著水平,环境效应占总变异的52.85%,G×E交互效应占6.26%,基因型效应占2.76%。交互效应中IPCA1、IPCA2、IPCA3解释了92.58%基因与环境互作信息。试验也表明不同糜子品种在各试点的稳定性及不同试点对糜子品种的分辨力差异较大。6个参试品种中,"榆糜3号"(CK)、"伊8414-1-2-1"属于高产稳产型品种;"甘9109-6-1-1-2"、"固01-391"产量较高,但稳定性较差;"甘9133-1-3-4-1"稳产性好,但产量较低;"固02-25"产量低且稳定性差。在9个试点中,陕西府谷、宁夏同心、陕西榆林、内蒙赤峰4个试点对品种的分辨力较强,宁夏固原、宁夏盐池、甘肃会宁、山西五寨、内蒙鄂尔多斯5个试点对品种的分辨力较弱。     

GGE双标图在我国旱地春小麦稳产性分析中的应用

GGE双标图法是研究基因型与环境互作以及不同环境下作物品种产量稳定性的新型有力工具。对2005年由17个试点、9个新品种(系)组成的国家旱地春小麦区域试验的产量资料进行方差分析和GGE分析表明:在我国旱地春小麦产区的大环境尺度下,品种与环境互作效应对产量变异的影响约为品种效应的5.37倍,品种间的稳产性差异很大,丰产性、稳产性均较理想的品种只占供试品种的11%,但有些品种对某些环境具有特殊适应性。17个试点可划分为3个类型区,其中在黄土高原中部旱作区表现最好的品种是"8821-1-1"和"陇春9143",在青藏高原寒旱区和华北旱作区表现最好的品种分别是"青春193"和"乌麦7号"。从环境代表性和对品种鉴别能力两方面分析,较理想的试点为甘肃省榆中县和青海省互助县。在7个环境因子中,生育期的降雨量与产量关系最为密切。     

马铃薯品种（系）农艺性状的适应性和稳定性分析

马铃薯的丰产性、适应性和稳定性是马铃薯推广和应用的重要指标,各种环境因子对不同性状的作用有差异,需要在不同的生态区进行品种（系）的筛选与鉴定。为了筛选出广适、高产、稳产和适宜机械化作业的马铃薯品种（系）,本研究通过GGE双标图对马铃薯高代品系和国内主栽品种的产量和植株性状进行分析,同时阐述基因型与环境互作效应对产量性状和植株性状的影响。前期选育的22份高代品系和13份国内主栽品种分别于2020和2021年种植在渭源县、安定区和永昌县三个试点。测量主茎数等8个植株性状和小区产量等9个产量性状,应用联合方差分析进行显著性水平分析,GGE双标图进行适应性、丰产性和稳定性分析以及试点的区分力和代表性评价。应用联合方差分析结果表明,自然株高、绝对株高的基因型效应显著,基因型效应平方和占总变异平方和比为66.63%、56.56%;花序梗长、单株大薯产量的基因型与环境互作效应显著,互作效应平方和占总变异平方和比为27.86%、27.05%;分支数、单株产量的环境效应显著,环境效应平方和占总变异平方和比为55.82%、25.52%。GGE分析结果表明,品种（系）在不同的年份间,产量和稳定性表现总体较为...     

水稻抗UV—B的QTL定位和环境互作分析

以“Lemont”（美国）和“Dular”（印度）杂交建立的包含123个家系的水稻重组自交系（RIL）群体,构建了含有97对SSR分子标记的水稻遗传连锁图谱。以该遗传群体及其亲本为材料,分别在2005年晚季和2006年早季进行UV—B辐射增强处理,考察了株高性状,并转换成抑制率进行混合线性模型的复合区间作图定位,共检测到2个抗UV—B辐射增强的加性QTLs,分别位于第4和第6染色体上,解释了4．72％和2．69％的遗传变异,分析还发现控制该性状QTL存在环境互作效应,分别解释了8．36％和5．42％的遗传变异,大于加性QTLs。同时检测到7对上位性互作基因,解释了0．00～6．88％的遗传变异,也存在-9环境的互作效应,解释了1．94％～23．31％的遗传变异,暗示着基因上位性的重要作用。     

氮钾互作对长江流域棉花产量和氮肥利用效率的影响及适宜施肥水平研究

为了探讨氮(N)、钾(K)互作对长江流域棉花产量和氮肥利用效率的影响以及适宜的施肥水平,于2017年在武汉市黄陂区武汉市农业科学院蔬菜研究所实验基地和2018年在湖北荆州大同湖农场进行大田试验,分别于7月上旬、8月上旬、10月上旬在每处理小区挑选3株代表性植株,分类采集茎、叶、蕾铃等各个器官并测定其氮素含量和产量,研究...     

应用双分子荧光互补(BiFC)方法分析烟草中介体亚基之间的互作

中介体是一种大分子蛋白复合物,中介体亚基之间的相互作用是中介体复合物在真核生物的转录调控中发挥作用的基础。本研究利用同源搜索,克隆了烟草(Nicotiana tabacum)中介体亚基基因NtMed6、NtMed18和NtMed21,测序结果表明NtMed6、NtMed18和NtMed21与拟南芥(Arabidopsisthaliana)中介体同源基因的序列一致性分别为69.46%、76.91%和77.01%。通过筛选适宜的侵染培养基优化了农杆菌介导的烟草叶片瞬时表达进行亚细胞定位方法,分析了linker序列对亚细胞定位结果的影响。发现以YEB+100mmol/LAS和AA+100mmol/LAS为侵染培养基时荧光强度大,并且表达荧光的细胞多;构建融合表达载体时添加5个氨基酸编码序列的linker提高了融合蛋白亚细胞定位结果的可靠性。烟草中介体亚基亚细胞定位表明,NtMed8、NtMed18、NtMed6和NtMed21定位在细胞核和细胞质内,但主要在细胞核里。为进一步证实NtMed8属于烟草中介体亚基,同时研究NtMed8与其它亚基的相互作用,构建了35S驱动的含有EYFPN-端1-173氨基酸和C-端151-238氨基酸编码序列标签的融合表达载体(pNYE和pCYE)。把NtMed8、NtMed18、NtMed6和NtMed21的全长ORF亚克隆到相应的载体上,共转化烟草(Nicotiana benthamiana)叶片,结果表明,NtMed8与NtMed18存在互作,同时还观察到NtMed8与NtMed6的互作以及NtMed18与NtMed6的互作。BiFC用于检测蛋白之间的互作是一种快捷有效的方法,能够应用于中介体亚基之间结构联系的研究。     

利用AMMI模型进行寒地水稻品质分析

为探明各试验区的判别力、评价不同品种稻米品质的生态适应性,利用AMMI模型(主效可加互作可乘模型)对黑龙江省6个生态区种植的7个水稻品种的稻米品质进行稳定性和试点判别力分析。结果表明,对整精米率总变异起作用的顺序为基因型与环境互作基因型环境,碾磨品质以龙粳23、东农425和中龙稻1号在不同生态区的稳定性较好且整精米率较高;试验中对蛋白质和食味总变异起作用的顺序为环境基因型与环境互作基因型,食味品质以龙粳21和松粳12在不同生态区的稳定性好、龙粳23稳定性中等,且食味评分较高;龙粳23碾磨和食味品质均较高且稳定性较好,是适应性好的优良品种。牡丹江和查哈阳试点易于对品种的整精米率做出判断:牡丹江和创业对食味品质的判别力强;查哈阳和五常对食味品质的判别力较弱。牡丹江种植品种的食味评分最高,创业种植品种的食味评分较低,结果表明,牡丹江更适于优质品种的筛选和栽培。东农425在牡丹江、龙稻5在查哈阳、龙粳21在五常、松粳12在创业的整精米率方面表现出最佳适应性;中龙稻1号在牡丹江、龙粳23在创业、龙粳24在桦川、东农425在查哈阳的食味评分方面均表现出最佳的适应性。本研究结果可为水稻品质改良的亲本选择提供依据。     

不同环境条件下水稻结实率的QTL定位分析

摘要：为了揭示水稻结实率的遗传机理并为优良基因的利用以及分子标记辅助选择提供理论依据，本研究以环境敏感的籼稻品种T219和不敏感的籼稻品种T226为亲本构建的202个株系的重组自交系(RILs)为作图群体，利用8种不同环境条件的试验结果，对RIL的结实率进行了基因型与环境互作分析和QTL的定位分析。结果表明：水稻结实率受环境的影响很大，存在着显著的基因型与环境互作效应；同时，8种环境共检测到分布在9条染色体上的17个QTL，贡献率变幅为4.6~35.7%。其中大部分QTL均只在一个或两个特定的环境中发现，表现为QTL与环境的互作、贡献率较小，且它们的增效等位基因大都来自T226。而位于第3染色体MRG5959-MRG2180区间的qSS3-1，共在6个环境中一致检测到，贡献率分别在各环境中均为最大（15.6~35.7%）、其增效的等位基因来源于亲本T226。另外位于第5染色体上的RM592-RM169区间的qSS5-3，也在同一年份的5个不同的试验条件下同时发现，贡献率为6.9~17.9%，其增效的等位基因来源于亲本T219。     

磷与水分互作的根土界面效应及其高效利用机制研究进展

【目的】磷与水分利用率低是制约作物生产的重要因子。磷必须在水分的作用下通过根土界面才能被作物吸收利用,磷和水分在根土界面的互作效应是影响其高效利用的关键环节。本文以根际为核心,重点综述了磷与水分在根土界面的互作机制,并剖析了通过强化根土界面磷与水分的协同,提高农田水肥资源利用效率的根际调控途径。[主要进展]根系的形态和生理变化深刻影响磷和水分的有效性,而根系生长和根际过程依赖于植物的营养和水分供应状况,作物根层适宜的水分和养分供应水平能最大化根系和根际过程的效率,从而促进作物对磷与水资源的高效利用。作物根系除了能对根层土壤中磷和水分的系统供应做出响应外,也对局部磷和水分的变化产生形态和生理上的反应。根系响应磷和水分的表型可塑性与植物激素的调控作用密切相关。ABA、乙烯、NO均参与磷和水分互作的调控过程,质外体pH在调控植物抵抗水分胁迫过程中具有重要作用,并与植物的营养状况密切相关。[展望]深入理解根土界面水与磷互作的协同过程及其调控机制是提高集约化作物体系水分和磷利用效率的关键。未来的研究方向与重点包括:进一步揭示磷和水分互作与激素信号途径之间的关系,探明农田生态系统中磷与水分互作的根土界面效应及其高效利用的协同机制,建立不同种植条件下水肥资源高效利用的根际调控途径,为通过根系、根际的定向调控,发挥其生物学潜力,提高集约化农田水肥资源的利用效率提供科学依据。