玉米自交系吸收利用磷素的差异及其相关性

大田选取11份玉米自交系，在两个供磷水平下研究了玉米自交系籽粒产量基因型差异及吸收效率、利用效率与磷效率的相关关系。试验结果表明：在磷胁迫的条件下，不同玉米自交系不仅产量存在较大的差异，而且对磷的响应度也不相同，产量最高的基因型中宗2号为最低的忻9005的5．15倍，将这些品种在二磷水平下以产量进行磷效率双向划分可以分为4种类型：双高效型(太411、KH12、58、中宗2号)；高磷高效型(187)；低磷高效型(冀257)；双低效型(478、冀35、XL12、忻9005、H21)，成熟期吸收、利用效率与磷效率的关系表明，在同一供磷条件下，11份自交系吸收、利用效率均有显著的差异，在两个供磷水平下，吸收效率与磷效率存在显著的正相关关系，而利用效率仅在高磷条件下与磷效率存在正相关性，表明在低磷水平下，成熟期磷效率主要由吸收效率决定，在高磷水平下，磷效率是吸收效率和利用效率共同作用的结果。图2表1参7。     

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     

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     

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。     

酸胁迫对不同基因型玉米生长和钙镁养分吸收的影响

采用盆栽试验系统研究了不同耐酸特性的4个玉米自交系苗期、拔节期和散粉期的生长状况和钙、镁营养特性.结果表明,铝毒对玉米生长发育的影响贯穿于全生育期,但是影响强度随时间推移而减轻.在苗期,铝毒严重影响玉米对钙、镁营养的吸收,且对钙吸收的影响大于镁,不同基因型间存在明显差异.与酸敏感自交系相比,耐酸自交系苗期可保持较高的钙、镁浓度,地上部钙、镁耐酸指数显著高于酸敏感自交系.苗期之后,玉米钙、镁营养受酸胁迫的影响相对较小,除散粉期耐酸自交系功能叶中钙镁比表现较稳定外,其它钙镁营养特性没有表现出明显规律.     

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     

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。     

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