耐低磷玉米自交系磷營(yíng)養(yǎng)特征.pdf

1、土壤低磷是制約作物產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素之一，雖然施用磷肥能夠改善作物磷營(yíng)養(yǎng)狀況，但是由于磷肥利用效率低下和磷資源的不可再生性，僅依賴施用磷肥并非長(zhǎng)久之計(jì)，因此培育耐低磷作物新材料已迫在眉睫。本工作通過大田、砂培和水培試驗(yàn)，研究了來自細(xì)胞工程的耐低磷玉米自交系和對(duì)照自交系齊319的磷素營(yíng)養(yǎng)特征，初步揭示了其耐低磷機(jī)制，為在農(nóng)業(yè)上篩選、培育磷高效育種材料提供理論依據(jù)和育種材料。主要工作內(nèi)容與結(jié)果如下： (1)以4份耐低磷玉米自交系(

2、SD-A、SD-B、SD-C和SD-D)和對(duì)照自交系齊319為材料進(jìn)行了大田試驗(yàn)，研究了正常磷供應(yīng)和低磷條件下苗期、拔節(jié)期、籽粒成熟期的磷營(yíng)養(yǎng)特征。結(jié)果顯示，在苗期低磷條件下，磷素的吸收效率是不同基因型玉米苗期磷效率的主要變異來源，耐低磷自交系苗期植株對(duì)磷的吸收和累積能力提高是形成較多的干物質(zhì)重的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)。與苗期不同，拔節(jié)期磷效率的變異主要來源于吸收效率和利用效率的差異。在成熟期低磷條件下，來自細(xì)胞工程的4份玉米自交系與齊319相比不僅

3、產(chǎn)量存在差異，而且對(duì)磷的響應(yīng)度也不相同。在低磷條件下產(chǎn)量最高的自交系SD-B為對(duì)照自交系齊319的1.40倍。以兩個(gè)供磷水平下的產(chǎn)量進(jìn)行磷效率雙向劃分，這些自交系可以分為3種類型：雙高效型(自交系SD-B、SD-C)；高磷高效型(SD-D)；雙低效型(齊319、SD-A)。成熟期吸收效率、利用效率與磷效率的關(guān)系分析表明，在同一供磷條件下，5個(gè)自交系吸收、利用效率均有顯著的差異。在兩個(gè)供磷水平下，吸收效率與磷效率存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，而利

4、用效率與磷效率不存在相關(guān)性。這些結(jié)果表明在本試驗(yàn)條件下，成熟期磷效率主要由吸收效率決定；來自細(xì)胞工程技術(shù)的耐低磷自交系與齊319相比在磷素吸收能力上明顯提高。 (2)采用砂培的方法，研究了自交系SD-C、SD-D和齊319葉片光合作用的特征。結(jié)果表明：低磷脅迫使玉米幼苗葉片無機(jī)磷含量、光合速率下降。但耐低磷自交系SD-C、SD-D的無機(jī)磷含量、凈光合速率下降幅度小于齊319。SD-C和齊319葉片光合速率的降低是由非氣孔因素限制

5、，而SD-D是由氣孔因素限制；低磷處理使玉米葉片PSII的光能轉(zhuǎn)換和利用效率降低，耐低磷玉米自交系SD-C、SD-D的光能轉(zhuǎn)換和利用效率高于齊319，受磷脅迫的影響小于齊319；玉米幼苗葉片無機(jī)磷含量的差異是自交系SD-C、SD-D和齊319之間光合作用和葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)生差異的原因。 (3)以水培方法對(duì)低磷脅迫條件下自交系齊319和SD-C根系有機(jī)酸分泌、根尖 組織有機(jī)酸含量及其根尖組織PEPC、MDH、ME酶活性進(jìn)行了測(cè)

6、定。研究結(jié)果表明，自交系SD-C和齊319的根系分泌物中檢測(cè)到草酸、蘋果酸和檸檬酸，在正常供磷條件下，自交系SD-C的有機(jī)酸分泌量顯著高于齊319。低磷脅迫9d后，自交系SD-C和齊319的根系均增加該三種有機(jī)酸分泌量，說明這三種有機(jī)酸的分泌受低磷脅迫的誘導(dǎo)，并且自交系SD-C根系的三種有機(jī)酸的分泌量也均高于齊319。根尖組織有機(jī)酸的變化趨勢(shì)與根系分泌有機(jī)酸的變化趨勢(shì)相同。與+P相比，低磷脅迫使根尖組織PEPC酶活性增加，ME、MDH酶

7、活性降低。在-P條件下自交系SD-C根尖PEPC、ME酶活性顯著高于齊319，而MDH酶活性在二者之間差異不顯著。-P條件下SD-C和齊319根系分泌有機(jī)酸的差異可能與二者PEPC活性差異有關(guān)。綜上所述，利用細(xì)胞工程獲得的四個(gè)耐低磷玉米自交系和對(duì)照自交系齊319在正常供磷和低磷條件下，在磷效率上存在顯著差異，其中SD-C在磷素吸收、體內(nèi)磷水平維持、光合作用、有機(jī)酸分泌等方面均有所提高。這為玉米磷耐受機(jī)理的研究及玉米耐低磷新種質(zhì)的培育提供