水稻耐低磷特性研究

选取3个耐低磷水稻基因型99011、580、99112和1个磷敏感基因型99056为供试材料，采用营养液和石英砂培养的方法，研究了与磷效率相关的一些指标．结果表明，99011和580均具有较高的磷吸收效率和利用效率，其中根长是99011高效吸收的重要贡献因子，其次它对难溶性磷有一定的活化吸收能力；580不仅对难溶性磷的活化吸收能力最强，而且善于从低浓度的磷环境中吸收较多的磷；而99112主要靠被动适应生态环境来表现它的耐低磷特性，与磷吸收效率相关的次级因子表现不佳，是99056对低磷反应敏感的主要原因．图3表4参16     

磷水平对不同耐低磷玉米基因型幼苗生长和养分吸收的影响

选取2个耐低磷玉米基因型M08和M11及1个低磷敏感基因型M05为材料,采用营养液培养,研究低磷和正常磷条件下不同基因型玉米苗期生长状况及对磷、钾、钙、镁、铁、锌的吸收情况.结果表明,耐低磷基因型适应低磷的能力较强,它们具有较长的根系和较大的根干重,其株高受低磷的影响明显小于敏感基因型M05.低磷胁迫增大了植株的根冠比,改变了植株对营养元素的吸收及其在地上部和根系的分配.磷敏感基因型M05吸收磷、钾、钙、镁、铁、锌的量随供磷水平的下降而减少,并且吸收各元素的量受磷水平变化的影响显著较2个耐低磷基因型大.图1表2参24     

低磷胁迫对水稻铁、锰吸收和积累的影响

在盆栽土培条件下,采用不同耐低磷基因型508、580、99011、99112和低磷敏感基因型99012、99056为材料,研究了不同生育时期低磷胁迫对水稻铁、锰吸收和积累的影响.结果表明,不同磷效率水稻基因型间茎叶相对铁、锰含量差异并不明显.分蘖期时,低磷胁迫条件下,低磷敏感基因型水稻茎叶铁含量显著下降,耐低磷基因型受到的影响明显小于低磷敏感基因型.孕穗期时,只有99056茎叶铁含量在低磷胁迫时显著降低;而茎叶锰含量除99112外其它基因型均显著降低.至成熟期,由于受转移效率的影响,水稻茎叶铁、锰含量变化明显比前期复杂.低磷胁迫条件下,耐低磷基因型水稻籽粒铁、锰含量呈下降趋势,低磷敏感基因型籽粒铁、锰含量呈上升趋势.低磷胁迫降低了铁、锰在水稻地上部的积累量.在生育前期,耐低磷基因的铁、锰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.图4表4参25     

砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根表铁膜及其各部位砷含量的影响

为探索缓解水稻砷毒害的农艺措施,以耐低磷水稻99011和低磷敏感水稻99012为材料,通过土培试验,研究水分、磷用量及其交互作用对不同砷浓度酸性土壤中水稻根表铁膜以及植物体内砷分配的影响。结果表明,节水灌溉(干湿交替)明显减少水稻根表铁膜量,降低铁膜、根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量。与30mg·kg-1P2O5相比,180mg·kg-1P2O5能明显减少两个品种水稻的根表铁膜量以及根系和秸秆中的砷含量;对耐低磷品种铁膜砷含量影响不大,但显著降低磷敏感品种铁膜砷含量;在50mg·kg-1砷处理中增加磷用量对水稻颖壳砷含量影响不大,在100mg·kg-1砷处理时能显著降低颖壳砷含量;增加磷用量可明显增加耐低磷品种的精米砷含量,降低磷敏感品种的精米砷含量。水、磷交互效应主要受水分效应的影响。加砷处理后,相同处理下耐低磷品种的根表铁膜量和铁膜中的砷含量显著高于磷敏感品种,而根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量则相反。研究表明,可以通过节水灌溉,并根据砷污染程度和植物磷营养特性确定适当的磷肥用量,从而减少砷在水稻体内的累积,提高食品安全。     

低磷胁迫对水稻地上部钙、镁吸收和积累的影响

采用瓮栽试验系统研究了低磷(P)胁迫条件下不同P效率水稻基因型在分蘖期、孕穗期和成熟期的钙(Ca)、镁(Mg)营养特性.结果表明,低P胁迫对不同基因型水稻Ca、Mg吸收的影响因生育期、基因型和部位不同而不同.分蘖期时,低P胁迫使水稻体内Ca含量增加,低P敏感基因型水稻地上部Mg含量增加,耐低P基因型则Mg含量降低.孕穗期时,低P胁迫使不同基因型水稻体内Ca、Mg含量下降.至成熟期,除99056外,其它基因型籽粒内Ca、Mg含量均降低;除99012外,其它基因型茎叶中Ca、Mg含量也降低.各个时期低P胁迫都降低了Ca、Mg在水稻地上部分的积累量,耐低P基因型只在孕穗期表现出相对的优势.低P胁迫同时降低了成熟期茎叶内Ca、Mg向籽粒的转移,但99056却例外.低P胁迫下,较之低P敏感基因型,耐低P基因型水稻对Ca、Mg的吸收和积累并没有表现出明显的优势.图4表7参26     

磷铝协同作用对玉米苗期生物学性状和营养学特性的影响

采用盆栽试验系统研究了不同酸、磷处理下玉米自交系苗期生物学及营养学特性.结果表明,低磷和酸铝严重抑制玉米植株的生长,低磷胁迫下植株干重受影响较大,酸铝对下部叶叶色和干重影响显著.低磷处理抑制玉米植株对K、Ca的吸收,酸铝胁迫使各自交系P、K、Ca、Mg含量显著下降,加磷可缓解酸铝对玉米生长的毒害作用.不同自交系之间存在耐低磷和耐酸铝基因型差异,并且耐低磷和耐酸铝之间存在一定的关系.自交系M12属于酸铝低磷双敏感类型;耐酸铝自交系,如M02和M08同样耐低磷,耐低磷自交系M01也较耐酸铝,为双耐基因型.表5参15     

低磷胁迫下不同水稻品种根系吸收能力差异的生理与遗传本质

在低磷（1mg L-1)和适磷水平（10mg L^-1)下，分别以混合培养方式研究了粳稻京系17（Oryza sativa ssp.japonica)(JX17)和粘稻窄叶青8号（Oryza sativa ssp.indica)(ZYQ8)对磷营养的反应。结果表明，低磷胁迫下，JX17较ZYQ8吸收更多磷素，干物重也显著增加。相反，ZYQ8则受到更强的磷胁迫，吸磷量和干物重降低，主要是因为JX17具有较高的吸磷速度，单位根长吸磷量大，即根系高亲和力磷酸盐转运蛋白表达强，最大限度地吸收可能利用的磷素，从而改善植株营养状况，同时又有较多的磷被分配到根系，使根第，根表面积和根干重相应提高，进一步增加了其在低磷胁迫条件下的竞争磷营养的优势。图3表2参17     

养分(磷)吸收机理模型的应用研究──Ⅱ.模型参数的敏感性分析

采用Claassen的养分吸收机理模型探讨了玉米与大豆幼苗磷吸收过程中的参数敏感性，结果表明：在一般土壤与施肥条件下，玉米与大豆幼苗吸收磷的高度敏感性参数或重要限制因素为根系伸长速率与根半径；在相同土壤供磷条件下，供试大豆幼苗根系的磷摄取能力远低于玉米幼苗根系的磷摄取能力，其原因归结于两者在根系最大养分流Imax与根系伸长速率K两个敏感性参数上的差异；玉米与大豆幼苗磷吸收过程中三种根毛参数的敏感性均较低，这主要与土壤供磷水平较高有关；土壤含水量在玉米幼苗磷吸收过程中表现了极高的敏感性,当土壤含水量降低时，土壤养分供应参数对玉米幼苗磷吸收的敏感性与限制作用均增大。     

磷、砷双重胁迫对不同耐低磷水稻苗期生长及磷、砷吸收的影响

以1个耐低磷和1个低磷敏感水稻为材料,通过土培试验研究磷、砷双重胁迫对水稻苗期生物学特性及磷、砷吸收的影响,并比较不同品种之间的差异.结果表明,相同磷水平下,外加砷浓度为小于25 mg/kg时,水稻的生物量、叶宽、株高、SPAD值及磷吸收量均随砷浓度的增加而增加,当砷浓度达到50 mg/kg时开始下降,两个品种表现相同趋势.说明少量砷可以刺激水稻生长,促进磷的吸收,砷用量过多则抑制水稻的生长及磷的吸收.相同砷水平下,水稻生物学性状及磷、砷吸收量随磷用量的增加而增加,两个品种亦表现相同趋势.说明适当施磷肥可以缓解砷对水稻生长的抑制作用.上述结果表明,低浓度的磷、砷具有协同效应,高浓度的磷、砷表现拮抗作用.此外,相同磷、砷水平下,供试耐低磷水稻的生物学性状及其相对值较低磷敏感水稻大;但相对磷吸收量(除磷处理为150 mg/kg外)比低磷敏感水稻小,而砷吸收量及其相对值均比低磷敏感水稻多,这可能与二者的磷营养特性及水稻对磷和砷的竞争吸收有关.图7表1参19     

水稻磷效率差异的生理生化特性

以磷效率差异显著的IR71379—2B—10—2—3-1(磷低效型)、IR7133l-2B-2-1(中间型)及IR74(磷高效型)3个品种为供试材料，采用水培法研究了它们对磷的吸收效率、运输效率及植株体内磷的利用效率，进而研究了其对低磷胁迫的根系形态学和生理生化机制的适应性反应．结果表明：水稻磷效率的高低是由基因型对磷的吸收效率，运输效率及利用效率综合作用的结果．磷高效基因型IR74和磷效率表现为中间型的IR71331-2B-2-1具有高的磷吸收效率．旺盛的根系生长，高的根系活力，Km、Cmin小，Imax大及相对酸性磷酸酯酶(APase)活性高等是水稻对磷高效吸收的特征．但品种不同特征也有别，本试验中的IR74对磷高的吸收效率主要是由于根系生长旺盛，根系吸收面积大所致，而IR71331-2B-2-1高的磷吸收效率则主要缘于根系活力强，Imax大．低磷胁迫下，叶片中核糖核酸酶的活性也大大升高，约是对照的10～15倍，但品种间无显著差异．图2表6参21     

磷胁迫对水稻基因型根系形态及吸收铁锰铜锌的影响

采用营养液培养方法研究了缺磷胁迫下4种水稻基因型(90-90—1、金23A、90-68-1、CDR22)的根系形态变化情况及其吸收微量元素铁、锰、铜、锌的影响。结果表明，(1)磷胁迫下，每个基因型在磷胁迫下其根系形态发生了明显变化、如根长、根冠比均呈增加趋势，并且根表有红棕色铁氧化物膜包被。(2)磷胁迫下根系形态的变化影响了水稻对生长介质中铁、锰、铜、锌的吸收：正常水稻植株中铁、锰、锌的含量高于磷胁迫植株，其中磷营养状况对水稻吸收铁、锰影响最明显；而磷营养状况对水稻植株铜含量的影响与铁、锰、锌正好相反，且影响程度较小。     

水稻对低磷反应的基因型差异及其生理适应机制的初步研究

选取构建水稻分子连锁图谱的两个亲本ＪＸ１７和ＺＹＱ８为材料，在３低磷胁迫下，对磷营养效率有关指标进行分析，结果表明，ＪＸ１７在与磷吸收效率有关的生理指标，如根干重、根分泌质子、根分泌有机酸等方面，都明显优于ＡＹＱ８，说明ＪＸ１７表现较高的相对干物重，低磷胁迫反应不敏感。     

不同磷水平对不同种源尾叶桉的生长和养分吸收的影响

选定4个尾叶桉种源在不同的施P水平下盆栽，研究它们之间在生长和P、N吸收上的遗传差异．结果显示：施P肥对尾叶桉4个种源的生长高度、生物量积累、P及N吸收有着明显的作用，种源之间在上述指标上也有着明显的差异．在低P和高P施肥条件下，这种差异不明显，最大差异出现在土壤P的临界供给范围内（每kg土壤施15－20mg的P）．施P肥还会改变苗木地上部分和地下部分的干重之比、地上部分和地下部分的P、N吸收量之比．     

不同磷浓度下水稻短根突变体与野生型对五价砷吸收和转运的差异

为研究水稻根形态及磷营养状况对水稻吸收和转运五价砷的调控作用,采用水培的方法,研究了在不同外部磷浓度(0、10、50、150、300μM KH2PO4)下水稻(Oryza sativa L.)短根突变体与野生型短期内对五价砷(10μM Na3AsO4)吸收和转运的差异.结果表明,水稻根形态(短根突变体与野生型)和磷营养状况均能对水稻吸收和转运五价砷产生显著影响:1)磷能竞争性抑制水稻对五价砷的吸收,随营养液中磷浓度的增加,水稻地上部和地下部五价砷含量、单位根干重砷吸收量(根系砷吸收能力)均显著降低;2)水稻短根突变体对五价砷的吸收能力低于野生型,但转运能力高于野生型.     

不同磷效率基因型小麦对VAM真菌依赖性的影响因子及机理

以高、中、低效３ 个磷效率基因型小麦为试材,在ｗ（Ｐ２Ｏ５） ＝２０ ｍｇｋｇ 和６０ ｍｇｋｇ 的水平下,接种或不接种两个ＶＡ菌根真菌Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅａｅ 和Ｇｌｏｍｕｓｖｅｒｓｉｆｏｒｍｅ,研究了影响小麦菌根依赖性的因子及机理．结果表明,在低磷水平下,小麦菌根依赖性的大小顺序为中效＞ 低效＞ 高效;对Ｇ． ｖｅｒｓｉｆｏｒｍ 的依赖性大于对Ｇ． ｍｏｓｓｅａｅ 的依赖性;而在高磷水平下,接种菌根表现出不同程度的生长抑制作用．相关分析发现,菌根依赖性与根冠比、根长、根毛长度、根毛密度、磷利用效率之间的相关性不显著;在低磷水平下,菌根依赖性与磷效率、根吸收效率之间呈极显著的负相关,与韧皮部蔗糖运输速率之间呈显著或极显著的正相关．认为影响不同磷效率基因型小麦菌根依赖性的主要因子是根的吸收效率;菌根依赖性、磷效率和韧皮部蔗糖运输速率均受根吸收效率影响