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不同春小麦和春蚕豆基因型对低磷胁迫的适应机理

王惠珍

  本试验于2002年3~8月在甘肃农业大学校内网室中进行,选用4个不同的春小麦基因型和3个不同的春蚕豆基因型作为研究对象,利用盆栽和水培方法,研究了在不同供磷水平下不同基因型小麦和蚕豆的根系形态特征、酸性磷酸酶活性(APase)、磷素分布特点、吸收和转移规律以及磷素利用效率等,系统地比较了不同基因型之间磷素吸收利用效率的差异,为快速筛选磷高效基因型和耐低磷基因型提供筛选指标和理论依据。主要研究结果如下:1.缺磷胁迫导致根系酸性磷酸酶活性显著增加。4个不同小麦基因型中,缺磷比施磷根系酸性磷酸酶活性增加最多的是甘春20号,为49.27%~121.73%,陇春16号次之,为25.68%~44.60%;蚕豆基因型中增加最多的是临蚕5号为25.45%。2.土壤供磷水平明显影响着小麦和蚕豆根系形态变异程度的大小。缺磷胁迫条件下,作物主要通过减小根半径、提高根冠比、增加根系比表面积和根系长度来实现对缺磷胁迫的适应,并且不同基因型对缺磷胁迫的适应能力不同,即增加或减小的程度不同。在小麦4个生长时期根长平均变动幅度最大的是定西33号,平均为36.22%,根半径和根比表面积平均变动幅度最大的是陇春16号,分别为26.23%和26.01%,根冠比平均变动最大的是甘春20号为31.32%。在拔节期缺磷比施磷根比表面积和根冠比增加最多的是陇春16号,分别为71.43%和32.85%,根半径减少最多的也是陇春16号为71.53%;而在成熟期,根半径减小最多、根比表面积和根冠比增加最多的是甘春20号,分别为37.50%、36.15%和70.82%。说明陇春16号和甘春20号对缺磷的反应比定西33号和会宁18号敏感,属磷敏感型基因型,定西33号只是根长增加的比较明显,而其它根系形态指标增加幅度并不是太明显。在蚕豆整个生长过程中根长、根半径、根比表面积和根冠比变动最明显的是临蚕5号,分别为36.40%、65.10%、65.27%和13.46%。说明临蚕5号在供试的三个蚕豆基因型中对磷素的反应最敏感,属磷敏感型基因型。3.不同基因型作物的自身调节能力不同,对磷的吸收和利用有较大的差异。从成熟期的植株磷浓度比较,甘春20号在三个磷水平下各器官磷浓度均最高,陇春16号次之,说明甘春20号和陇春16号吸收磷的能力较强;从三个磷水平地上部磷的平均利用效率来看,定西33号和会宁18号利用磷的能力高于甘春20号和陇春16号,但甘春20号运输至籽粒的磷明显高于其它基因型,陇春16号的根效率比显著高于其它供试基因型。而在缺磷胁迫条件下,甘春20号的根效率比最高,说明甘春20号在缺磷后期表现出较高的根系磷吸收效率。从蚕豆成熟期磷浓度和磷利用效率来比较,临蚕5号和8409植株体各器官中磷浓度均显著高于8354,但8354的地上部磷素利用效率显著高于临蚕5号和8409。说明临蚕5号和8409属于磷高效吸收基因型,而8354属磷高效转运利用基因型。4.磷素水平和遗传因素对产量均有显著的影响。缺磷导致作物减产,并且基因型不同减产的幅度也不同。甘春20号和陇春16号在P:的基础上减产36.32%和24.45%,而定西33号和会宁18号的变动幅度不大,说明定西33号和会宁18号属磷迟钝型基因型,而甘春20号和陇春16号属磷敏感基因型;临蚕5号缺磷比施磷减产30.98%,而8354的产量在两个磷水平下变化不明显,说明临蚕5号对磷素的反应最强烈,而8354反应比较迟钝。5.蚕豆成熟期土壤中残留的有效磷、根半径与产量之间具有显著的正相关关系(二0.822*;:=0.919**),根比表面积与产量呈极显著的负相关关系(r=o.933**),而根干重、根长与产量的相关性不显著。小麦根中酸性磷酸酶活性与根中磷浓度呈显著的负相关关系(r=0.639*),而与籽粒中磷浓度呈极显著的负相关关系(r=0.788**)。6.对成熟期不同作物基因型的地上部性状比较分析表明:缺磷胁迫下,地上部生物学产量有很大遗传差异,8409和定西33号生物学产量最高,但8354和定西33号的籽粒产量最高。施磷肥后,临蚕5号和甘春20号增产幅度最大,说明这两个基因型对磷素的反应较敏感。在缺磷条件下,会宁18号的穗粒数明显多于其它3个基因型,定西33号和会宁18号的千粒重明显高于甘春20号和陇春16号;施磷后,甘春20号和定西33号的穗粒数明显多于会宁18号和陇春16号;陇春16号定西33号的千粒重明显高于甘春20号和会宁18号,陇春16号的千粒重受施磷水平的影响较大。8354在缺磷和施磷条件下的每夹粒数和百粒重均明显大于临蚕5号和8409。由此看出,不同基因型间产量性状的差异较大,可供确定耐低磷性状选择指标的参考。7.种子根角作为缺磷前期一个磷素营养效率的根系形态特征在不同小麦基因型间也存在明显差异。缺磷胁迫导致种子根角增大,供试基因型中甘春20号的变化最明显,说明甘春20号对缺磷的早期反应较敏感。……   
[关键词]:春小麦;基因型;缺磷胁迫;磷素利用效率;根系;酸性磷酸酶活性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:甘肃农业大学2003年