缺磷对不同耐低磷玉米基因型酸性磷酸酶活性的影响

【目的】酸性磷酸酶活性与土壤及植株体内有机磷的分解和再利用有着密切的关系。本研究以不同耐低磷玉米自交系为材料,研究低磷胁迫下玉米叶片、根组织内以及根系分泌酸性磷酸酶活性的变化及基因型差异,探讨酸性磷酸酶与玉米耐低磷之间的关系,以期更深入地了解玉米耐低磷的生理机制。【方法】以5个典型耐低磷自交系99180T、99239T、99186T、99327T、99184T和2个磷敏感自交系99152S、99270S为试验材料,采用营养液培养方法,设正常磷和低磷两种处理,分别于缺磷处理3、8和12 d时调查取样,测定地上部干重、根干重、叶片中无机磷(Pi)含量、根和地上部磷累积量、根系分泌APase活性以及叶片中APase活性,并于缺磷处理12 d测定根系内APase活性。【结果】1)缺磷使玉米地上部干重下降,根干重、根冠比增加,随着缺磷处理(3 d→8 d→12 d)时间的延长,根干重、根冠比增加幅度增大,且耐低磷自交系根干重增加幅度普遍大于敏感自交系。2)低磷条件下,玉米自交系磷吸收、利用效率存在基因型差异,耐低磷自交系99239T、99180T和99327T磷吸收效率较高,99186T和99184T磷利用效率高,敏感自交系99152S、99270S磷吸收和利用效率均较低。3)低磷处理使玉米自交系叶片无机磷(Pi)含量显著下降,耐低磷自交系99184T、99327T和99239T下降幅度较小,相对叶片无机磷含量较高。4)缺磷诱导玉米根系分泌的APase活性升高。耐低磷自交系99184T和99186T根系分泌APase活性升高幅度较大,其余3个耐低磷自交系未表现出明显优势。缺磷处理3 d、8 d,玉米根系分泌APase活性与磷累积量显著正相关,而12 d时相关性不显著;根系分泌APase活性与磷利用效率在缺磷处理12d时达显著正相关。说明玉米根系分泌APase活性与磷吸收、利用效率相关关系不稳定。5)缺磷处理12 d,各玉米自交系根组织内APase活性与根系分泌APase活性变化情况较一致,两者相关系数r=0.755(P0.05)。6)缺磷条件下各玉米自交系叶片组织内APase活性均有升高趋势,并表现出明显的基因型差异。缺磷处理8 d,耐低磷自交系99184T和99239T叶片组织内APase活性升高幅度最大,其次是99327T和99186T,99180T、99270S和99152S升高幅度较小;缺磷处理12 d,各玉米自交系叶片APase活性仍继续增加,99239T、99184T、99327T和99186T的相对APase活性均较高,99270S和99152S的相对APase活性较低。相关性分析表明,缺磷条件下玉米自交系叶片中相对APase活性与叶片中相对无机磷(Pi)含量显著正相关,与磷吸收、利用效率不显著相关。【结论】低磷诱导玉米叶片、根组织和根系分泌APase活性升高,根组织和根系分泌APase活性的大小与玉米耐低磷能力不完全相关,叶片APase活性与玉米耐低磷能力有较好的一致性。     

低磷胁迫对不同基因型水稻阶段生物学特征的影响

采用盆栽试验研究了低磷胁迫下不同基因型水稻在分蘖期、孕穗期和成熟期的生物学特征。结果表明,不同基因型水稻在不同的生长发育阶段对低磷胁迫的反应存在明显差异。分蘖期,耐低磷基因型水稻的耐低磷特性主要表现在相对分蘖数、相对绿叶数和相对地上部干重三个性状上,其中以相对分蘖数的差异较大,但这个时期水稻的任一性状不足以反映其耐低磷特性;孕穗期,耐低磷基因型水稻的相对分蘖数、相对绿叶数和相对地上部干重虽仍表现出明显的优势,但与分蘖期不同的是相对分蘖数受低磷胁迫的影响程度趋于稳定,相对绿叶数的差异明显下降,相对干重的高低逐步成为区别耐低磷基因型的主要依据;成熟期,耐低磷基因型的相对地上部干重优势进一步加强,远远超过其它生物学性状。耐低磷基因型的相对经济产量显著高于低磷敏感基因型。在水稻生长的各个时期中,耐低磷基因型水稻的相对株高、相对叶宽和相对叶长与低磷敏感基因型水稻对应的指标相比均未表现出明显差异。     

玉米自交系苗期磷营养特性评价

利用一元线性回归模型对9种基因型玉米自交系在6叶龄苗期的磷(P)营养特性进行了评价。以幼苗的全株或地上部生物量(mg/plant)分别与培养介质对其供磷量(P.mg)建立线性模型,其回归系数作为全株或地上部磷效率的指标;以幼苗的全株或地上部生物量分别与相应的全株或地上部磷含量(P.mg/plant)建立线性模型,其回归系数作为全株或地上部磷利用效率的指标;以幼苗全株磷含量与培养介质对其供磷量建立线性模型的回归系数作为幼苗磷吸收效率的指标。结果表明,9种玉米基因型的磷效率,磷利用效率和磷吸收效率的平均值分别为53.95(全株)和42.61(地上部)、131.84(全株)和124.45(地上部)、0.41。自交系04419的磷效率比平均值约高出45%(全株)和59%(地上部),属于磷效率高效型;而自交系04065和04088的磷效率分别比平均值约低43%、38%(全株)和55%、51%(地上部),属于磷效率低效型;其余自交系的磷效率介于两者之间,为磷效率中间型。玉米自交系苗期的磷效率与磷吸收效率呈显著正相关,与磷利用效率关系不明显;磷吸收效率可作为苗期磷效率预筛选的生理指标。     

低磷胁迫对不同磷效率基因型烟草苗期生长及生理特征的影响

为揭示不同磷效率烟草对低磷胁迫的响应机理,以磷高效且耐低磷基因型K326和云烟105及磷低效且低磷敏感基因型G28和中烟101为试验材料,设置低磷(0.01 mmol·L^-1,LP)和正常磷(1.00 mmol·L^-1,NP)2个处理,研究不同磷效率基因型烟草苗期主要农艺性状及生理指标对低磷处理的反应。结果表明,磷高效基因型的农艺指标(株高、地上部干重、根系干重等)在2种处理中均显著高于磷低效基因型,表明磷高效基因型在LP和NP水平下均能较好生长,对磷素具有较高的吸收或利用效率;在LP下,磷高效基因型的主根长增幅较大,干重、株高等降幅较小,即磷高效品种的生长受低磷影响较小,耐低磷性较强。在生理指标方面,LP条件下磷高效基因型的3种保护酶[过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)]和酸性磷酸酶(ACP)活性及可溶性糖和游离脯氨酸含量的增幅较磷低效基因型大,丙二醛(MDA)含量的增幅较小,可溶性蛋白含量、根系活力的降幅较小,水培营养液的pH值降幅较大;磷高效基因型的农艺性状及生理指标的耐低磷指数均高于磷低效基因型。综上,在低磷胁迫中,磷高效基因型烟草具有较强的活性氧清除能力,可累积较多渗透调节物质以维持细胞渗透势,较好地保护细胞,增强体内ACP活性,提高对磷素的吸收利用效率,维持自身的正常生长与代谢。本研究结果为烟草磷素高效吸收利用提供了一定的理论依据。     

不同pH低磷土壤上水稻磷营养特性研究

通过盆栽试验,研究了不同磷效率水稻在不同pH土壤和不同磷处理水平下的磷营养特性。结果表明,低磷条件下,分蘖期耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收效率最高,孕穗期3个耐低磷品种磷吸收量和利用效率均较高;到成熟期1574品种的相对磷吸收量最高,达到65%,而相对磷利用效率则以1574和850品种最高。不同pH土壤上,分蘖期,各水稻品种在碱性土壤上磷吸收量和利用效率最低,相对磷吸收量和相对磷利用效率却最高;耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收量高于鄂晚13和敏感基因型99012。在孕穗期,各水稻品种在碱性土壤上的磷吸收量高于其它两种土壤,但相对磷利用效率却最低;耐低磷基因型850和1574在3种土壤上磷吸收量均最高,成熟期各水稻品种磷利用效率则明显高于孕穗期。可见,不同耐低磷基因型在不同pH土壤上表现出的磷营养特性不同,在耐低磷品种的筛选过程中应该考虑土壤pH因素,生产中应根据不同土壤酸度类型选择合适的品种。     

耐低氮小麦基因型筛选指标的研究

以12个小麦基因型为研究对象,采用溶液培养与田间试验的方法,设低氮胁迫和正常供氮2个水平,对耐低氮小麦基因型的筛选指标进行了探讨,为氮高效基因型小麦育种提供理论依据。结果表明,小麦植株干重在低氮胁迫和正常供氮条件下都有较大的基因型变异(变异系数CV分别为29.03%和18.21%);在所有调查性状的相对值中,相对植株干重(低氮胁迫/正常供氮)基因型变异较大(CV为22.76%)。相关性分析表明,相对植株干重与相对株高、相对植株吸氮量和相对氮利用效率间呈极显著正相关(P0.01),且溶液培养试验中相对植株干重和田间试验中相对子粒产量(不施氮/施氮)间呈极显著正相关(r=0.77**,n=12)。因此,以小麦苗期相对植株干重作为筛选指标,然后进行田间验证,是筛选耐低氮小麦基因型行之有效的途径。     

不同耐低磷玉米自交系生长发育特征研究

采用盆栽和田间试验方法研究了低磷胁迫对不同耐低磷玉米基因型全生育期生长发育的影响。结果表明,不同自交系在生长发育过程中对低磷胁迫的反应存在明显差异,在苗期耐低磷自交系植株干重和缺磷症状的相对值显著高于敏感自交系;到拔节始期,耐低磷自交系仍无缺磷症状,而敏感自交系症状加剧;进入生殖生长期后,耐低磷自交系孕穗期上部叶干重、茎干重受低磷影响的程度显著低于敏感自交系;至吐丝期,不同自交系间的耐低磷差异除了表现在植株干重上外,穗位高、雄花分枝数、功能叶面积也出现显著差异,低磷胁迫下耐低磷自交系这几个性状的相对值均显著高于敏感自交系;在成熟期,低磷胁迫下耐低磷自交系的相对产量较大,敏感自交系的相对产量较小。受低磷影响,敏感自交系的抽雄期、抽穗期、吐丝期和散粉期都显著延迟,而耐低磷自交系受影响较小或几乎不受影响。     

不同基因型棉花磷效率的差异特征

以水培方法研究不同施磷水平对不同基因型棉花4个生育期干物质积累和磷效率的影响。结果表明,无论低磷条件或是高磷条件磷高效基因型棉花的生物量明显高于磷低效基因型,磷高效基因型含磷量显著低于磷低效基因型,说明高效基因型棉花能以较低的磷积累较多的干物质。各基因型棉花均表现出高磷条件下磷吸收效率大于低磷,而低磷条件下磷利用效率大于高磷;磷高效型品种的磷吸收效率和磷利用效率均高于磷低效型。其中磷吸收效率表现突出的是磷高效品种新陆早19号,4个时期中,低磷和高磷条件的平均值分别是14.62、137.48 mg/株;磷利用效率能力较强的是磷高效品种中棉42号,低磷和高磷条件下4个时期的平均值分别是590.71、182.27 g/g。     

水稻耐低锌基因型的生长发育和若干生理特性研究

在不同Zn2+活度（pZn2+9.7,pZn2+11.0和pZn2+＞11.5）的溶液培养条件下,研究了水稻耐低锌基因型的生长发育和若干生理特性。结果表明:水稻锌营养存在明显的基因型差异,降低锌离子活度会增加地下部于物质的积累,当Zn2+活度从pZn2+9.7下降到pZn2+11.0时,耐低锌品种的地上部干重虽下降,但因地下部干重显著增加,故总干重相近;锌敏感品种则地上部干重显著下降,而地下部干重增加不明显,总干重显著下降。当严重缺锌（pZn2+＞11.5）时,所有基因型水稻的干重构极显著地下降,但锌敏感品种比耐低锌品种下降得更多。降低Zn2+活度使水稻秧苗的出叶速度减慢,在极度缺锌条件下,敏感品种只能生长到3.5叶,而耐低锌品种能生长到4.5叶左右。对叶绿素和根系氧化力的测定结果表明,轻度缺锌或缺锌初期会使叶绿素含量上升和根系氧化力下降,但严重缺锌时,则使叶绿素含量显著降低,而使根系氧化力明显增加。锌敏感品种比耐缺锌品种的变化更为明显。锌离子活度对秧苗的含水量也有明显的影响。因此,耐低锌基因型在低Zn2+活度条件通过保持较低的根氧化作用,促进根系生长以维持地上部新叶生长,达到低锌适应稳态。     

低磷胁迫对水稻地上部氮、钾吸收和积累的影响

在盆栽土培条件下,采用耐低磷水稻基因型508T、580T、99011T和99112T及低磷敏感基因型99012S和99056S为材料,研究了不同生育时期,低磷胁迫对水稻氮、钾吸收和积累的影响。结果表明,在分蘖期,低磷处理对水稻体内氮、钾含量的影响较小,但低磷敏感基因型水稻受影响较大;孕穗期,除508T的氮含量变化不明显外,其它基因型体内氮、钾含量均显著增加。在这两个时期,低磷敏感基因型99012S氮、钾含量的变化幅度在所有基因型中最高,而另一个低磷敏感基因型99056S则相反。至成熟期,由于受吸收效率和转运效率的共同影响,不同基因型水稻体内氮、钾含量的变化趋势明显比生育前期复杂,耐低磷基因型水稻茎叶的氮、钾含量与低磷敏感基因型没有明显的差异。在生育前期,耐低磷基因的氮、钾积累量显著高于低磷敏感基因型;生育后期,耐低磷基因型的绝对积累量优势消失,但相对积累量优势变大。     

陕A群、陕B群选育的玉米自交系氮效率评价

为阐明不同类型玉米自交系氮效率差异特征,筛选氮高效的玉米自交系,以陕A群、陕B群选育的33份玉米自交系为材料,以4份骨干自交系(‘郑58’、‘昌7-2’、‘PH6WC’和‘PH4CV’)为对照,调查了2种施肥条件下[0 kg(N)·hm?2、180 kg(N)·hm?2]玉米自交系的穗位叶SPAD值、叶面积、干物质积累量、叶片、茎秆和籽粒氮含量等生理指标。利用主成分分析和模糊隶属函数,采用逐步回归分析方法建立最优回归方程,筛选耐低氮性综合评价指标。结果表明:穗位叶SPAD值、吐丝期绿叶面积、吐丝期茎干重、吐丝期叶干重和籽粒氮含量,可作为玉米自交系耐低氮能力的第2性状筛选指标。以产量作为第1性状指标,可将37份玉米自交系划分为14份高产氮高效型,5份低产氮高效型,15份低产氮低效型和3份高产氮低效型。以耐低氮能力综合值D值筛选,将37份玉米自交系可分成3种类型,其中耐低氮能力较强的15份(D值≥0.5),耐低氮能力中等的15份(0.35≤D值0.5),耐低氮能力较差的7份(D值0.35)。综合分析,2种施氮条件下,‘KB215’、‘KB417’、‘KA225’、‘KB081’和‘L123098-2’5份玉米自交系具有吐丝期绿叶面积大,吐丝期茎叶干重、籽粒氮含量高和籽粒产量高,耐低氮能力强的特点。因此,强化育种环境的选择压力,实施低氮选择策略,可有效提高玉米种质对氮肥的利用效率。     

低磷胁迫下溶液培养大豆生长和磷素营养特性及其与土培下磷效率特性的关系

采用无磷 (P0 )和低磷 (P1 )溶液培养方法 ,对 1 9份经田间和盆栽土培试验中磷效率特性表现不同的大豆基因型进行研究 ,探讨低磷溶液培养条件下大豆基因型生长和磷素营养特性及其与土培条件下磷效率特性的关系。结果表明 ,在低磷溶液培养下 ,不同大豆基因型吸收溶液中可溶性磷的能力存在差异 ,吸收的磷量可达到自身固有磷量的 5 %～ 80 %左右。土培条件下磷效率比值相对值较小 (即在酸性红壤耕地上适应性较好 )的基因型 ,在低磷溶液培养下 ,不同基因型吸收溶液中可溶性磷的能力有强有弱 ;而磷效率比值相对值较大 (即在酸性红壤耕地上适应性较差 )的基因型 ,亦有相似的表现。低磷处理的不同大豆基因型植株鲜重净增量为无磷处理的 17.79%～99.09% ,植株干重净增量为 15.64 %～11.6 67%。无磷处理的植株干、鲜生物量 ,地上部干、鲜量 ,磷效率比值和低磷处理的磷效率比值以及种子重与土培条件下大豆基因型磷效率比值相对值呈显著、极显著正相关。     

Yield and Yield Components and Phosphorus Use Efficiency of Lowland Rice Genotypes

Phosphorus deficiency is main constraints for lowland rice production in various rice producing regions of the world. A greenhouse experiment was conducted using lowland (Inceptisol) soil with the objective to determine response of seven lowland rice (Oryza sativa L.) genotypes to phosphorus fertilization and to evaluate their phosphorus (P) use efficiency. Phosphorus treatments included control (0 mg P kg^?1) and 200 mg P kg^?1 of soil. Plant height and shoot dry weight were significantly (P < 0.001) influenced by P treatments. Phosphorus X genotypes interaction was significant for shoot dry weight, indicating different response of genotypes under two P levels. At low P level, none of the genotypes produced grain yield, indicating original P level in the soil was too low for lowland rice yield. However, genotypes differed significantly in grain yield at high P level. Panicle number, panicle length, and thousand grains weight had a significant quadratic association with grain yield. However, spikelet sterility had a significant linear negative association with grain yield. The P use efficiency expressed as agronomic efficiency (AE), physiological efficiency (PE), agro-physiological efficiency (AP), apparent recovery efficiency (ARE), and utilization (UE) were significantly different among genotypes. These efficiencies were having significantly positive association with grain yield, with exception to ARE, indicating improving grain yield with improved P use efficiencies in rice.     

不同小麦基因型耐铝性的差异及筛选方法的研究

采用了大体积溶液培养法、培养皿快速鉴定法和小盆钵土培筛选法对小麦基因型进行了耐铝性筛选。供试的 24个小麦基因型的耐铝性存在极显著的差异。所采用的各项筛选指标间呈极显著的正相关 ,且都能不同程度地区分基因型间的耐铝性差异。其中相对根长的SD、CV及分布范围最大 ,可以灵敏、可靠地反映不同基因型的耐铝性差异 ;其次是相对根系干重 ;相对株高和相对地上部干重的SD、CV及分布范围较小 ,反映基因型间耐铝性差异的灵敏度较低。 3种筛选方法能克服传统筛选方法如小体积溶液培养、土培和田间试验的繁琐、费时和筛选效率低等缺点 ,具有快速简便 ,一次可筛选较多样本 ,且条件易于控制等优点 ,大大地提高了筛选的可靠性和筛选效率。     

酸胁迫对不同基因型玉米生长和养分吸收的影响

采用盆栽试验研究了4个不同耐酸特性的玉米自交系在几个关键生育期的氮、磷、钾营养特性和生长状况。结果表明,耐酸自交系在苗期、拔节期和开花期对氮、磷、钾的吸收和累积均高于酸敏感自交系;不同生育期耐酸自交系的营养利用率和再分配特征存在差异,苗期表现为氮的利用率较高,开花期表现为磷、钾营养的再分配能力强。不同耐酸材料对酸胁迫土壤反应不同,耐酸自交系在不同生育阶段始终能较好生长,尤其是Z01,即使在pH4.6的酸性土壤上干物质累积几乎不受酸胁迫影响;中等耐酸自交系则受酸的危害,且随着发育进程而加剧,而酸敏感自交系表现出与中等耐酸材料相同的趋势,但各生育阶段受到的危害更大。     

Evaluation of common bean genotypes for phosphorus use efficiency

A greenhouse experiment was conducted to evaluate phosphorus (P)‐use efficiency of 10 promising genotypes of common bean (Phaseoius vulgaris L.) with short and normal growth duration. The genotypes were grown on an Oxisol at 25 mg P kg^‐1 (low P) and 150 mg P kg^‐1 (high P) of soil. Shoot and root dry weight, root length, P concentration in the shoot, and P uptake in the shoot were significantly (P<0.01) affected by soil P concentration and genotype. However, P level did not effect root length and genotype had no effect on root dry weight. On the basis of P‐use efficiency (mg dry weight of shoot/mg P accumulated in the shoot) genotypes were classified as efficient and responsive (ER), efficient and nonresponsive (ENR), nonefficient and responsive (NER), and nonefficient and nonresponsive (NENR). From a practical point of view, genotypes which produce a lot of dry matter in a soil with a low P level, and respond well to added P are the most desirable because they are able to express their high yield potential in a wide range of P environments. Novo Jalo and Pérola genotypes fall into this group. Genotypes Irai, Jalo Precoce and L93300166 fall into the ENR group. Genotypes Carioca, Rosinha G‐2, and Xamengo were classified NER, whereas, genotypes L93300176 and Diamante Negro were classified as NENR. There were no differences between short and normal growth duration genotypes in P‐use efficiency.