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。     

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.     

汞、砷复合污染对水稻生长及吸收汞、砷的影响

在温室条件下,采用水培方法研究汞、砷复合污染对水稻的生长及对汞、砷吸收的影响.实验结果表明:1)汞、砷复合污染可以显著地降低水稻生物量,汞、砷具有显著的交互作用.2)营养液中汞浓度大于0.5mg·L-1时,可显著降低水稻光合速率、二氧化碳气孔导度、蒸腾速率(p<0.001),而砷的影响不显著.3)随营养液中汞浓度的增加,水稻根部和地上部汞含量显著增加,砷对水稻吸收汞的影响不显著,二者无交互作用.随营养液中砷浓度的增加,砷在水稻根部和地上部的累积显著提高,营养液中的汞显著抑制了水稻根部对砷的吸收,二者表现为拮抗作用;而汞对砷在水稻地上部累积的影响则较复杂,随着汞浓度由0.5mg·L-1增加到1.5mg·L-1,水稻地上部砷含量表现出先降低再升高的趋势.     

磷水平对不同耐低磷水稻苗根系生长及氮、磷、钾吸收的影响

选取3个耐低磷水稻基因型99011、580和99112及1个磷敏感基因型99056为材料，采用营养液培养，比较了它们在不同磷水平下苗期根系的生长状况及对氮、磷、钾的吸收情况，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、较大的根体积和根干重，其中99011和580表现尤为突出，且它们的根系受磷水平变化的影响明显小于敏感基因型99056；0．081～0．161mmol／L的磷处理更有利于耐低磷基因型根系的发育，并且促进氮和钾的吸收，此时，植株能够吸收较正常磷处理更多的氮和钾；而磷敏感基因型99056吸收氮和钾的量随供磷水平的下降而减少，并且吸收磷的总量受磷水平变化的影响显著较3个耐低磷基因型大。     

水稻磷高效重组自交系群体的筛选鉴定

水稻耐低磷RILs群体培育可为磷高效育种和基因定位提供材料.该试验利用强耐低磷杂交组合合系41×大白稻产生的永久性重组自交系(RILs)群体,设低磷(有效磷6.26 mg·kg-1)胁迫和非低磷(有效磷40 mg·kg-1)胁迫两种处理,全生育期测定了相关的耐低磷形态性状,利用相关分析和多元逐步回归分析等方法探索RILs群体耐低磷筛选指标以筛选优良株系.结果表明:(1)12个主要农艺性状均呈连续性变异, 耐低磷性状发生了明显的重组和分离,说明利用重组近交系可以筛选并培育出强耐低磷的水稻品系.重组近交系是水稻耐低磷特性进行遗传研究的良好材料;(2)6个相对性状:株穗产量、地上干物质量、实粒数、有效穗、剑叶长、穗长,综合评价RIL 群体各株系的耐低磷强弱;(3)在RILs群体选出综合性状表现优良的5个大穗、大粒的耐低磷株系,具有良好的推广前景.     

土壤中铜、砷对水稻生长发育影响的研究

通过田间小区试验，研究了广州近郊冲积土添加重金属铜、砷对水稻生长发育的影响．结果表明，随着铜、砷浓度的增加，水稻的株高、生物产量和经济产量均明显下降；铜、砷在水稻各器官的含量分布是根＞茎叶＞糙米；糙米对铜、砷的吸收累积量很少，均未超过食品卫生标准．若以产量下降10％作为水稻受害的临界点，则铜的临界浓度为100mg／kg，砷为30mg／kg．     

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     

水稻砷耐性差异及砷高耐性材料的筛选

为探讨不同水稻材料对砷吸收、积累的差异性,聚类筛选获取砷高耐性材料,以85份水稻亲本材料为研究对象,通过水培实验,分析砷处理下不同水稻植株生长性状和砷积累特征,比较不同水稻材料的砷耐性和砷积累量差异,并以3种耐性指数为指标,综合筛选砷高耐性材料.结果表明:(1)与对照相比,砷处理下水稻的生物量、总根长和株高受到不同程度的抑制.水稻地上部砷含量和积累量在2 mg/L砷处理下最大值分别是最小值的7.41倍和18.21倍,而在8 mg/L砷处理下最大值分别是最小值的10.01倍和49.90倍,说明材料间耐性差异显著,有利于砷高耐性水稻材料的筛选.(2)综合3种耐性指数进行聚类分析,得到华航35号、五山丰占、蒲江抗源-5-2、CHETUMALA-86、雅康2A和雅康3A等6种砷高耐性材料以及雅恢2119、Wxj-74、Wxj-380、MR183-2和IR28153等5种砷低耐性材料.在2 mg/L砷处理下,砷低耐性材料平均砷含量、积累量和生物量分别为高耐性材料的3.11、1.71和0.49倍,8 mg/L砷处理下,砷低耐性材料分别为高耐性材料的1.85、1.34和0.77倍,说明高耐性材料较低耐性材料能更好适应砷胁迫.(3)高砷浓度处理下的水稻地上部平均砷含量和积累量显著高于低砷浓度处理;两类耐性水稻材料在砷处理下地上部平均砷含量、积累量和生物量差异显著,表现为高耐性材料平均砷含量、积累量显著低于低耐性材料,而生物量显著高于低耐性材料.综上所述,通过不同砷浓度处理,根据耐性指数差异进行聚类,得到6种砷高耐性材料,可作为砷抗性育种的亲本材料,可为中轻度砷污染农田水稻生产提供砷耐性种质资源.     

云南稻核心种质耐低磷性状与籼粳亚种间的关系

在土壤有效磷含量6．26mg／kg和40mg／kg条件下对548份云南地方稻核心种质进行形态性状与籼粳亚种鉴别性状间的耐低磷特性研究．以明确籼粳亚种及其中间型耐低磷特性有无明显差异以及耐低磷特性和籼粳分化相互关系。结果表明：（1）相对分蘖力、相对有效穗、相对总干物质量和相对地下干物质量4个耐低磷指标性状可作为水稻耐低磷能力强弱评价的理想指标；低磷胁迫下耐低磷指标性状可作为水稻磷高效基因型筛选指标。（2）云南稻核心种质由95份籼、178份偏籼、85份偏粳和190份粳稻组成．籼粳亚种间平均耐低磷能力存在明显差异：相对分蘖力、有效穗、地下干物质量、总干物质量平均值由大到小依次为籼、偏籼、偏粳、粳．耐低磷能力随程氏指数的增大，呈现递减趋势。（3）云南稻核心种质6个籼粳分类性状和耐低磷指标性状多数呈显著负相关．耐低磷特性和籼粳分化密切相关。     

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     

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     

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．     

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。     

Growth responses of the newly-discovered Cd-hyperaccumulator Rorippa globosa and its accumulation characteristics of Cd and As under joint stress of Cd and As

Rorippa globosa has been identified as a newly-found Cd-hyperaccumulating species. In the present study, growth responses of Rorippa globosa and its accumulation characteristics of Cd and As were examined under joint stress of Cd and As. The results showed that Cd and As had an antagonistic effect on enhancing the growth of Rorippa globosa plants and Cd uptake and accumulation under the low concentration Cd and As treatments. When the concentration of Cd in the soil was 10 mg/kg and the concentration of As was 50 mg/kg, the highest growing height of the plant was up to 35.9 cm and the dry weight of the shoots was up to 2.2 g/pot, respectively. Meanwhile, the accumulation of Cd in the leaves under the joint stress was higher than that at the same level under single Cd pollution. However, there were synergic adverse effects on plant growth and Cd uptake under the combined pollution from a high concentration of Cd and As. Meanwhile, the accumulation of As in the roots was greater than that in the shoots, the translocation factor (TF) was ?0.3 and the bioaccumulation factor (BF) was ?0.6, thus showing that Rorippa globosa had an excluding effect on As uptake. These results confirmed that Rorippa globosa had a strong tolerant ability to the joint stress of Cd and As, and the potential for phytoremediation of soils contaminated by Cd and As.     

岷江干旱河谷灌木幼苗的土壤养分适应性研究

岷江上游干旱河谷地区的植被恢复是目前急需解决的问题,小马鞍羊蹄甲（Bauhinia faberi var. microphylla）是干旱河谷地区的优势乡土灌木,并作为当地植被恢复过程中的重要备选物种,因而进行小马鞍羊蹄甲种群在土壤贫瘠的干旱河谷的养分限制研究十分必要。针对性地进行施肥将影响到小马鞍羊蹄甲幼苗存活、生长和定殖,而如何有效提高该物种的存活和生长速率对于干旱河谷植被恢复将具有重要的意义。采用野外调查与模拟实验相结合的方法,分别研究了干旱河谷地区3个典型群落（干旱河谷的核心区——飞虹,干旱河谷灌丛与亚高山森林的过渡区——北部的石大关、干旱河谷灌丛与温性森林的过渡区——南部的蓝新镇）中小马鞍羊蹄甲幼苗叶片的化学计量特征,和施肥试验[w（有效氮）分别为100、280、460 mg·kg–1、w（有效磷）分别为12、24、48 mg·kg–1、w（氮）分别为40、70、100 mg·kg–1、w（磷）分别为12和24 mg·kg–1]中叶片化学计量特征及幼苗生长参数（叶片数、基径和株高）和各器官（根茎叶）生物量。结果表明：在野外各演替阶段的小马鞍羊蹄甲幼苗生物量和营养元素质量分数都随着磷肥的增加而增加,表明磷素是植物生长的限制因子,同时N∶P比均大于16,也暗示其受到P养分的限制;在室内施肥试验中,施加N肥没有促进小马鞍羊蹄甲生物量的积累,反而抑制了幼苗生长;施加P肥促进了幼苗生物量的积累,表明幼苗缺乏P元素,养分限制类型为P限制。     

氮钾配合施用对亚种间杂交水稻养分吸收及产量影响的研究

氮促进亚种间杂交稻的分蘖和对磷、钾的吸收,钾也能促进氮、磷的吸收,但对分蘖似有抑制的趋势。稻株各生育期氮、磷、钾含量以分蘗盛期最高。随后迅速下降,至幼穗形成期下降速率减缓。齐穗后,累积在茎、叶的氮、磷大部分向穗部转移,而钾则很少运送到穗部。每生产100kg稻谷约需吸收1.71kg N、0.77kg P_2O_5、2.30kg K_2O,三者比例为1:0.45:1.35。氮、钾配合施用的增产效果大于单施氮或钾的效果;在施用量为82.5kg N ha~(-1)和75.0kg K_2O ha~(-1)的基础上,增施氮肥或钾肥,其增产效果相近,表明在施用适量氮肥的前提下,亚种间杂交稻对钾的反应甚为敏感。     

Role of phosphate solubilizing bacteria on rock phosphate solubility and growth of aerobic rice

Use of phosphate-solubilizing bacteria (PSB) as inoculants has concurrently increased phosphorous uptake in plants and improved yields in several crop species. The ability of PSB to improve growth of aerobic rice (Oryza sativa L.) through enhanced phosphorus (P) uptake from Christmas island rock phosphate (RP) was studied in glasshouse experiments. Two isolated PSB strains; Bacillus spp. PSB9 and PSB16, were evaluated with RP treatments at 0, 30 and 60 kg ha(-1). Surface sterilized seeds of aerobic rice were planted in plastic pots containing 3 kg soil and the effect of treatments incorporated at planting were observed over 60 days of growth. The isolated PSB strains (PSB9 and PSB16) solubilized significantly high amounts of P (20.05-24.08 mg kg(-1)) compared to non-inoculated (19-23.10 mg kg(-1)) treatments. Significantly higher P solubilization (24.08 mg kg(-1)) and plant P uptake (5.31 mg plant(-1)) was observed with the PSB16 strain at the highest P level of 60 kg ha(-1). The higher amounts of soluble P in the soil solution increased P uptake in plants and resulted in higher plant biomass (21.48 g plant(-1)). PSB strains also increased plant height (80 cm) and improved root morphology in aerobic rice. The results showed that inoculation of aerobic rice with PSB improved phosphate solubilizing activity of incorporated RP.