耐低磷玉米自交系磷營養(yǎng)特征.pdf

1、土壤低磷是制約作物產量和質量的重要因素之一，雖然施用磷肥能夠改善作物磷營養(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久之計，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，研究了來自細胞工程的耐低磷玉米自交系和對照自交系齊319的磷素營養(yǎng)特征，初步揭示了其耐低磷機制，為在農業(yè)上篩選、培育磷高效育種材料提供理論依據和育種材料。主要工作內容與結果如下： (1)以4份耐低磷玉米自交系(

2、SD-A、SD-B、SD-C和SD-D)和對照自交系齊319為材料進行了大田試驗，研究了正常磷供應和低磷條件下苗期、拔節(jié)期、籽粒成熟期的磷營養(yǎng)特征。結果顯示，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磷的吸收和累積能力提高是形成較多的干物質重的營養(yǎng)基礎。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，來自細胞工程的4份玉米自交系與齊319相比不僅

3、產量存在差異，而且對磷的響應度也不相同。在低磷條件下產量最高的自交系SD-B為對照自交系齊319的1.40倍。以兩個供磷水平下的產量進行磷效率雙向劃分，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系分析表明，在同一供磷條件下，5個自交系吸收、利用效率均有顯著的差異。在兩個供磷水平下，吸收效率與磷效率存在顯著的正相關關系，而利

4、用效率與磷效率不存在相關性。這些結果表明在本試驗條件下，成熟期磷效率主要由吸收效率決定；來自細胞工程技術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。結果表明：低磷脅迫使玉米幼苗葉片無機磷含量、光合速率下降。但耐低磷自交系SD-C、SD-D的無機磷含量、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的光能轉換和利用效率降低，耐低磷玉米自交系SD-C、SD-D的光能轉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熒光產生差異的原因。 (3)以水培方法對低磷脅迫條件下自交系齊319和SD-C根系有機酸分泌、根尖 組織有機酸含量及其根尖組織PEPC、MDH、ME酶活性進行了測

6、定。研究結果表明，自交系SD-C和齊319的根系分泌物中檢測到草酸、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酸分泌量，說明這三種有機酸的分泌受低磷脅迫的誘導，并且自交系SD-C根系的三種有機酸的分泌量也均高于齊319。根尖組織有機酸的變化趨勢與根系分泌有機酸的變化趨勢相同。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根系分泌有機酸的差異可能與二者PEPC活性差異有關。綜上所述，利用細胞工程獲得的四個耐低磷玉米自交系和對照自交系齊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、體內磷水平維持、光合作用、有機酸分泌等方面均有所提高。這為玉米磷耐受機理的研究及玉米耐低磷新種質的培育提供