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。     

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。     

低磷胁迫对不同品种高粱苗期形态及生理指标的影响

以14个高粱品种为材料,设置5个磷处理水平,对高粱苗期的形态和生理指标进行了研究。结果表明, 1）不同水平磷处理对高粱苗期各形态指标均有极显著影响,其中以0.25 mmol/L作为低磷处理较适合; 2)低磷胁迫对高粱幼苗各形态指标均有不利影响,干重、植株地上部含磷量受低磷的影响较大,可作为耐低磷高粱品种的筛选指标; 3)不同高粱品种对低磷的耐性存在明显的基因型差异, 聚类分析显示八月齐属相对耐低磷性强的品种,农858属低磷敏感型品种; 4)低磷下叶绿素和可溶性蛋白含量下降,丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性升高,除可溶性蛋白外,叶绿素、 MDA、 SOD和POD活性均表现为耐低磷性强的相对变化率较小,耐低磷性弱的相对变化率较大。     

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。     

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。     

外源K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)对3个玉米自交系萌发期和幼苗期耐盐性的影响

为了研究盐胁迫条件下营养元素K+、Ca2+和Mg2+对不同自交系玉米耐盐性影响的差异,探讨玉米耐盐胁迫的生理机制,以玉米耐盐自交系81162和8723及盐敏感自交系P138为材料,在盐胁迫条件下(180mmol/L NaCl),提高溶液中Ca2+和Mg2+的含量,比较营养元素K+、Ca2+和Mg2+浓度的变化对不同基因型玉米萌发期和幼苗期耐盐性的影响。结果表明,盐胁迫条件下提高溶液中Ca2+和Mg2+的含量,可显著降低萌发期和幼苗期植株体内Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,各项萌发指标、生长和生理生化指标都得到明显改善,明显减轻盐胁迫的危害,增强玉米耐盐胁迫能力,且Ca2+处理的效果优于Mg2+处理;提高溶液中K+含量的效果远远小于Ca2+和Mg2+处理,K+对玉米耐盐性的影响相对不明显,不能显著降低植株体内Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,这也是K+处理对玉米耐盐性影响相对不明显的内在原因。盐胁迫条件下,耐盐自交系(81162和8723)与盐敏感自交系(P138)相比,植株体内有较低的Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,有较高的K+含量,这些都是耐盐自交系耐盐胁迫能力高于盐敏感自交系的内在原因。因此,K+、Ca2+和Mg2+在植株体内的含量及其与Na+的比值变化都会影响玉米萌发期和幼苗期耐盐性;适当提高玉米生长环境的Ca2+和Mg2+浓度可以明显增强植株耐盐胁迫能力,营养元素Ca2+的效果比Mg2+明显;而K+对玉米耐盐性的影响相对不明显。     

硅、磷配施对玉米氮钾养分吸收利用的影响

以耐低磷品种(正红2号)和低磷敏感品种(正红115)为材料,研究低磷土壤条件下,不同硅、磷肥料组合对玉米氮、钾吸收、利用及产量的影响。结果表明:耐低磷品种和低磷敏感品种成熟期植株氮和钾积累总量无显著差异,耐低磷品种籽粒氮积累总量、籽粒中氮分配比例和经济产量均显著高于低磷敏感品种,而耐低磷品种籽粒中钾积累量和籽粒中钾分配比例均明显低于低磷敏感品种。两个品种磷肥、硅肥以及硅、磷肥配施处理成熟期植株氮和钾积累总量、籽粒中氮和钾积累总量及经济产量均显著增加,表现出一定的硅、磷促氮钾的效应,而且还表现出一定硅磷协同作用;硅、磷配施处理灌浆结实期叶片氮转运量会降低,灌浆结实期茎叶钾素转运量会增加;耐低磷品种硅、磷配施处理籽粒中氮素分配比例增加不显著,籽粒中钾素分配比例显著增加,而低磷敏感品种硅、磷配施处理籽粒中氮素分配比例明显增加,籽粒中钾素分配比例增加不显著。综上所述,选择耐低磷品种并进行硅、磷肥配施能显著增加玉米生育前期对氮、钾养分的积累量,优化生育后期氮、钾的转运和分配比例,最终提高氮、钾利用效率及玉米产量。     

不同磷效率玉米自交系根系形态与根际特征的差异

通过三室根袋栽培试验,对3种磷高效型和3种磷低效型的玉米自交系在2种不同磷水平下的植株生物量、吸磷量、根系形态、根际pH值以及根际磷酸酶进行研究,比较不同磷利用率基因型玉米自交系的根系形态及根际特征的差异。结果表明,在低磷情况下,磷利用率高的玉米自交系其植株生物量中的根干重、植株的吸磷量、根系形态中的根尖数与根长以及根际磷酸酶的活性方面均高于磷利用率低的玉米自交系。植株的根部干重:磷高效的1号品种（hp1）显著高于磷低效的2号品种（lp2）,hp2显著高于lp1、lp2、lp3;hp1、hp2的地上部与根系的吸磷量均显著高于lp2、lp3。hp1、hp2根尖数、根长显著高于磷低效型的lp2、lp3。hp1、hp2、hp3根际土壤的酸性磷酸酶活性显著高于lp2、lp3。其他指标如植株地上部分干重、pH值,磷高效型玉米自交系也存在一定优势。所有品种中hp2与lp3的差异最为显著。     

铝胁迫对不同耐铝大麦基因型干物质积累与铝和养分含量的影响

以苗期表现为耐铝性具有明显差异的 10份大麦基因型为材料 (耐铝和铝敏感基因型各 5个 ) ,研究铝胁迫条件下生育后期植株生物量、铝和养分元素含量的差异。结果表明 ,铝胁迫抑制植株干物质积累 ,但抑制程度因基因型而异 ,上 70 119等铝敏感基因型受影响较大 ,且两类基因型之间的差异成熟期明显大于乳熟期。铝胁迫显著降低敏感基因型的子粒产量 ,但对耐性基因型的影响较小。铝胁迫增加所有基因型根系和地上部的Al含量 ,但增加幅度基因型之间存在着明显差异 ,耐铝基因型增加较少 ,而铝敏感基因型表现显著增加。酸性土壤上 ,根系和地上部N、P、K、Ca、Mg和Zn等养分含量 ,铝敏感基因型显著减少 ,耐铝基因型受影响较小。     

不同耐铝性玉米自交系的营养特性

采用溶液培养方法,研究了三类不同耐铝性玉米自交系的营养特性。耐铝自交系根系对Ca2+、Mg2+的平均吸收速率与对照相同或略有提高,而多数敏感自交系显著下降。铝处理后,各自交系对磷的吸收能力均呈下降趋势,铝敏感自交系降幅相对较大。各自交系对钾的吸收表现不一,与自交系耐铝性无明显关系。根系和地上部铝含量随铝处理浓度增加而增加,且敏感自交系根系铝含量增幅较大。植株吸收的铝主要集中在根系部位,自交系地上部相对铝含量与耐铝性无相关关系。铝处理可使多数自交系根系钙、镁含量降低,但耐铝自交系与对照无显著差异。铝处理后,地上部钙含量均高于根系;铝处理可显著降低耐铝自交系根系镁含量,但地上部相对镁含量高于敏感自交系。铝处理下,多数自交系根系钾含量有所降低,但与耐铝性无相关性。铝处理可使多数自交系根系和地上部铁、锰、铜、锌含量降低,不同耐铝性自交系类型间具有差异。     

硅磷配施对低磷土壤春玉米干物质积累、 分配及产量的影响

以玉米品种‘正红2号’和‘正红115’为材料,通过2014年和2015年的田间小区定位试验,研究低磷土壤条件下,硅磷肥配施对玉米拔节期和吐丝期的净光合速率、蒸腾速率和叶面积指数,拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累和分配,产量及产量构成因素的影响,探讨施硅及硅磷配施的增产效果。结果显示,与对照(不施磷肥和硅肥)相比,施磷、施硅和硅磷配施处理均可提高玉米拔节期和吐丝期的叶面积指数和净光合速率,增加拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期各生育阶段的干物质积累量,降低灌浆期和成熟期叶片的干物质分配比例和灌浆期茎鞘的干物质分配比例,提高籽粒干物质分配比例和收获指数,降低秃尖长度,增加穗长,最终提高穗粒数、千粒重和籽粒产量;其中施用磷肥增加或降低上述指标的效应明显大于施用硅肥,硅磷配施增加或降低上述指标的效应又明显大于单施磷肥或单施硅肥,硅和磷表现出明显的协同作用和配合效应。2014年和2015年玉米籽粒产量均与拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累量呈显著正相关;与单施磷肥相比,硅磷配施处理分别增产1 288.57 kg·hm~(-2)(2014年)和1 313.61 kg·hm~(-2)(2015年),且2015年的增幅明显大于2014年,硅、磷表现出稳定的增产效应。综上所述,在四川丘陵低磷土壤条件下,合理进行硅磷肥配施,既能提高玉米生育前期物质生产能力和干物质积累量,又能改善生育后期干物质在玉米各器官中的分配,促进籽粒灌浆结实,最终提高籽粒产量。     

不同玉米基因型的磷效率和相对生物性状的差异及其回归模型研究

以32个不同玉米基因型为材料,在低磷和高磷两个供磷水平下,分析不同玉米基因型生物学性状和磷效率的基因型差异,根据相对生物学性状与磷效率,磷吸收效率和磷利用效率与磷效率进行多元线性回归分析,分别建立它们的最优回归方程,同时进行耐低磷基因型的筛选。结果表明,相对株高、相对地上部干重、相对地下部干重和相对叶龄基因型间变异范围分别为0.3090～0.9780、0.3140～0.947、0.3671～1.400和0.4550～0.790;磷效率、磷吸收效率和磷利用效率基因型间变异范围分别为0.1960～0.935、0.8794～4.235和0.6211～1.764。相对地下部干重对磷效率的回归系数显著,建立磷效率与相对地下部干重的最优回归模型为:Y=-0.087+0.702X3,(P0.05;R2=0.6549);磷吸收效率和磷利用效率对磷效率的偏回归系数均显著,建立磷效率与磷吸收效率和磷利用效率二者的最优回归模型为:Y=-0.379+0.274.X1+0.301.X2,(P0.05;R2=0.7390)。耐低磷基因型的筛选结果表明,待选材料中,磷效率和相对生物性状都优良的只有178和082两个基因型,其他大部分基因型的磷效率和相对生物性状都是中低类型。     

郑州市夏玉米生物量积累与增长分配规律分析

根据郑州市1994—2006年夏玉米生物量观测资料分析了不同生育期单株各器官的生物量变化和增长分配规律，得出：在玉米整个生长期，单株各器官的重量变化在不同生育阶段不同，结果导致各部分干重占全株干重百分比的差异。总体上看，拔节前叶片增长较快，占比率最高，达68％～88％；叶鞘增长也快但所占比例一直不大，最高时占20％；茎在拔节一抽雄期增长较快，最高时占41％；果穗在抽雄后直线增长，最高时占63％。同时，通过定量分析得到了各器官在整个生育期增长分配率的变化过程，模拟取得不同气候年型生物量积累曲线，研究结果可为当地玉米生长的定量化模拟提供参考。     

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。     

低磷胁迫下不同基因型玉米籽粒磷含量及品质性状分析

从我国北方和西南各地共收集129个自交系玉米品种,通过田间试验,研究了正常磷（120kg P₂O₅/hm2）和低磷（0kg P₂O₅/hm2）2种施磷水平下,依据百粒重筛选出的15个耐低磷基因型玉米品种及5个磷敏感基因型玉米品种的籽粒磷含量及品质性状的变化情况。结果表明,低磷胁迫对于磷敏感基因型玉米籽粒中磷含量、粗淀粉、粗油分含量变异程度的影响明显大于耐低磷基因型玉米,对粗蛋白含量变异程度的影响则低于后者。相关性分析结果表明,在2种施磷水平下的籽粒粗淀粉与籽粒粗蛋白质含量都呈极显著负相关,籽粒粗淀粉与籽粒粗油分含量不相关。低磷胁迫下,各典型自交系玉米品种的磷含量与粗淀粉、粗油分、粗蛋白之间,粗蛋白与粗油分之间的相关性都比正常施磷水平增加。通过研究筛选出的20个典型自交系玉米品种,籽粒中粗淀粉、粗油分、粗蛋白含量在不同磷水平下的变化有着极显著的基因型差异（P＜0.01）,具有进一步的研究价值。     

IDENTIFICATION OF MAIZE GENOTYPES WITH HIGH TOLERANCE OR SENSITIVITY TO PHOSPHORUS DEFICIENCY

Soil culture containing phosphorus (P) supply of different levels may be used to screen maize genotypes for resistance to P deficiency. Relative dry weight and P-deficiency symptom level were proven to be fast and efficient indicators for screening of the P-deficiency tolerant genotypes at the stage of seedling. Two maize genotypes, HZS15 and HZS03 were identified as highly sensitive genotypes under P deficiency, simultaneously, HZT32 and HZT33 had extremely high tolerance to P deficiency. The yield experiment confirmed the reliability of this selecting strategy at the stage of seedling. The yield analysis revealed that HZT32 and HZT33 had higher average yield of each plant and thousand-grain weight than those of HZS15 and HZS03. Successively, responses of four genotypes to P deficiency were investigated with simplified hydroponic culture system. Elongated taproot and increased ratio of root to shoot were observed in all four genotypes. However, two P-deficiency-tolerant genotypes had higher ratio of root to shoot than those in P-deficiency-sensitive genotypes. Phosphorus efficiency analysis revealed that under P deficiency HZT33 had higher P absorption efficiency than those of other three genotypes, and two P-deficiency-tolerant genotypes had higher P use efficiency than that of two P-deficiency-sensitive genotypes. These results indicated that the tolerance of HZT32 and HZT33 to P deficiency might primarily be ascribed to high P use efficiency. Moreover, high P absorption efficiency contributed partially to the tolerance of HZT33 under P deficiency. Further research is needed to elucidate the complex correlation between other physiological traits and P efficiency.