大豆根系表型性状可塑性及其对低磷胁迫的适应特征

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang_jun
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磷是作物生长发育所需的三大矿质营养元素之一,参与生命基本活动的全部过程,也是维持现代农业生产和发展所需肥料的主要成分之一。尽管人们向土壤中施用了大量磷肥,但是大部分磷肥在进入土壤后极易被固定,转化为不被植物直接吸收利用的形式,导致磷肥的投入收益较低,造成磷资源浪费和环境污染。作为连接植物地上和地下过程的“桥梁和纽带”,植物根系的“源-汇”关系调节对于植物的生长发育具有重要的作用。本论文先借助半水培根系表型性状观测系统,分析了78个不同基因型大豆在苗期的根系对低磷胁迫的响应,评价各基因型的磷效率,筛选出不同磷效率基因型大豆;在此基础上,通过在两个大田试验进行试验,进一步验证筛选出的不同基因型大豆品种应对低磷胁迫的响应特征。主要结果如下:(1)移栽至半水培21天后,78个不同基因型大豆根系性状差异显著(CV≥0.25),总根长变化范围为1.1-41.76 m(平均15.62 m),根表面积变化范围平均为12.02-321.04cm~2(平均119.96 cm~2)。磷处理和基因型对根长无显著交互作用,但对总根长、根表面积、根体积和根干重有显著影响(P<0.05)。低磷胁迫显著抑制了低磷敏感基因型大豆(#65,徐豆14)的总根长,降低了41%,却能促进总根长(#25,冀豆12;#30,徐豆18)。磷高效基因型通过促进根系伸长来提高吸磷效率,表现在总根长、根表面积和根体积的增加。此外,高效磷基因型大豆还通过提高氮素吸收促进大豆生长,从而减少低磷胁迫的影响。(2)以总生物量、总根长、总磷含量、生理磷利用效率和磷有效比为筛选指标,从78个大豆品种中筛选出5个磷效率基因型(东豆88、冀豆12、徐豆18、皖豆15和石豆7号)和5个在筛选出磷敏感基因型(山东农家大豆、黄豆高产攻关、金大豆888、灌豆1号、徐豆14)。低磷胁迫显着降低了大豆的总磷含量、磷浓度和全氮含量。(3)利用半水培试验中筛选出的大豆品种(5个磷高效品种和5个磷低效品种)在曹新庄和乾县进行了2个田间试验。结果表明,田间试验与水培试验一致。在低磷胁迫下,磷高效率的大豆基因型通过增加侧根长度来增加总根长,从而提高了植物的生长和磷效率,增强了抵抗低磷胁迫的能力。本研究探讨了不同基因型大豆根系响应低磷胁迫的应答机制,评价了各基因型的磷效率。结合大豆苗期的总生物量、总根长、总磷含量、生理磷利用效率和磷有效比,筛选出东豆88、冀豆12、徐豆18、皖豆15和石豆7号为磷高效基因型,山东农家大豆、黄豆高产攻关、金大豆888、灌豆1号、徐豆14。结果表明,高效磷基因型可以通过改变根系形态如总根长、根表面积和根体积来响应低磷胁迫。部分研究成果在理论和实践上对农业生产具有一定的现实指导意义。
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