缺磷胁迫下的小麦根系形态特征研究

研究了缺磷条件下不同基因型小麦（Triticum aestivum L.)苗期根系形态学适应特征,以明确环境因子对根系不同组分（根轴和侧根）生长发育调控作用的强度和根系形态与磷营养效率关系。在缺P环境中,小麦根轴数量和侧根长度明显减小,同化物向根部的分配比例增加,根轴长度、侧根数量和根系长度等均有显著提高。供试基因型小麦的根轴数量及其长度的差异在每个供磷水平及不同供磷水平之间均呈显著,说明这两种性状的差异是由基因型和环境因素共同决定的;而侧根特征的差异只在不同供磷水平间显著,表明侧根性状主要受环境因素的控制。对6种基因型小麦的研究表明,根轴数量、根轴长度、根生长角度和根系长度根角之间存在着显著的基因型差异。相关分析表明,小麦的相对产量与缺磷条件下的小麦苗期根系形态指标的交互作用之间具有显著的线性关系。这种关系说明根系形态性状可作为早期有效地筛选磷高效小麦品种的指标。     

缺磷胁迫对小麦根细胞周期蛋白基因cyc1At表达的影响

用液培方法研究了缺磷胁迫对小麦(TriticumaestivumL.)根系生长的影响。结果表明,随着介质磷水平的提高,小麦根轴长度和植株生长素浓度均降低。在低磷条件下用生长素极性运输抑制剂三碘苯甲酸(TIBA)处理后,小麦的根轴长度明显降低,表明生长素参与了缺磷小麦根轴生长的调控。缺磷小麦根部生长素浓度的提高诱导了细胞周期蛋白基因cyclAt的表达,促进了根分生组织细胞的分裂并驱动了根的生长。     

缺磷胁迫对小麦根细胞周期蛋白基因cyc1At表达的影响

用液培方法研究了缺磷胁迫对小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）根系生长的影响。结果表明,随着介质磷水平的提高,小麦根轴长度和植株生长素深度均降低。在低磷条件下用生长素极性运输抑制剂三碘苯甲酸（ＴＩＢＡ）处理后,小麦的根轴长度明显降低,表明生长素参与了缺磷小麦根轴生长的调控。缺磷小麦根部生长素浓度的提高诱导了细胞周期蛋白基因ｃｙｃ１Ａｔ的素达,促进了根分生组织细胞的分裂并驱动了根的生长。     

不同磷效率小麦品种对缺磷胁迫反应的比较

在营养液培养条件下,以根据相对产量为指标筛选出的6个不同磷效率的小麦(Triticum aestivum L.)品种为材料,对其苗期在缺磷条件下生长、根冠磷含量及其分配,以及叶片韧皮部汁液中磷浓度等进行了比较研究。结果表明,缺磷抑制植株地上部生长,但刺激根系生长,导致植株根／冠比增加。无论在供磷或缺磷条件下,磷高效品种的根冠生长速率都低于磷低效品种。缺磷导致植株体内的磷含量下降与根系相比,地上部磷含量的下降速率更快。但在缺磷条件下,不同磷效率的小麦品种根冠间的磷分配变化没有差异。研究发现,在正常供磷条件下,磷高效小麦品种的叶片韧皮部汁液中磷浓度较低,而磷低效品种的叶片韧皮部汁液中磷浓度较高。但开始缺磷后,磷高效品种的叶片韧皮部汁液中的磷浓度下降较慢,使其相对磷浓度较高。缺磷后10天,磷低效品种叶片韧皮部汁液中的磷浓度为供磷对照的35．9％,而磷高效品种叶片韧皮部汁液中的磷浓度为供磷对照的59％。     

不同磷效率小麦品种对缺磷胁迫反应的比较

在营养液培养条件下,以根据相对产量为指标筛选出的6个不同磷效率的小麦(Triticum aestivum L.)品种为材料,对其苗期在缺磷条件下生长、根冠磷含量及其分配,以及叶片韧皮部汁液中磷浓度等进行了比较研究.结果表明,缺磷抑制植株地上部生长,但刺激根系生长,导致植株根/冠比增加.无论在供磷或缺磷条件下,磷高效品种的根冠生长速率都低于磷低效品种.缺磷导致植株体内的磷含量下降与根系相比,地上部磷含量的下降速率更快.但在缺磷条件下,不同磷效率的小麦品种根冠间的磷分配变化没有差异.研究发现,在正常供磷条件下,磷高效小麦品种的叶片韧皮部汁液中磷浓度较低,而磷低效品种的叶片韧皮部汁液中磷浓度较高.但开始缺磷后,磷高效品种的叶片韧皮部汁液中的磷浓度下降较慢,使其相对磷浓度较高.缺磷后1 0天,磷低效品种叶片韧皮部汁液中的磷浓度为供磷对照的35.9%,而磷高效品种叶片韧皮部汁液中的磷浓度为供磷对照的59%.     

部分根系供磷对黄瓜根系和幼苗生长及根系酸性磷酸酶活性影响

通过分根处理研究了部分根系供磷对黄瓜幼苗生长、植株体内的含磷量及根系酸性磷酸酶活性的影响。结果表明 ,2 0 %根系缺磷 (1条根缺磷 ,4条根供磷 )可以促进根系及植株地上部的生长 ,其根系及地上部的生物量分别是正常生长植株的 1.39倍和 1.2 1倍。2 0 %根系缺磷 ,还可以促进其它供磷根系对磷的吸收。分根处理后 ,2 0 %根系缺磷不影响植物对磷营养的需要 ,但却表现出了R/S比增大的典型缺磷反应 ,说明植物感应缺磷根系起着比地上部更为重要的作用。分根处理后不供磷根系的酸性磷酸酶活性显著高于供磷根系的酸性磷酸酶活性 ,并且根系的酸性磷酸酶活性只与根系的含磷量显著相关 ,与地上部的磷营养状况关系不明显。这说明 ,缺磷条件下 ,黄瓜植株根系分泌酸性磷酸酶活性的增高 ,是黄瓜根系对低磷胁迫的适应性机理 ,而不是地上部改善体内磷营养的调控机理。     

部分根系供磷对黄瓜根系和幼苗生长及根系酸性磷酸酶活性影响

通过分根处理研究了部分根系供磷结黄瓜幼苗生长、植株体内的含磷量及根系酸性磷酸酶活性的影响。结果表明,２０％根系缺磷（１条根所磷,４条根系地上部的生物量分别是正常生长植株的１．３９倍和１．２１倍。２０％根系缺磷,唯心论促进其它供磷系对磷的吸收。分根处理后,２０％根系缺磷不影响植物对磷营养的需要,但却表现出了Ｒ／Ｓ比增大的典型缺磷反应,说明植物感应缺磷根系起飞丰比地上部更为重要的作用。分根处理后不供磷     

营养液不同磷浓度对柠条苗期植株生长发育的影响

在室内营养液培养条件下,研究了不同磷浓度对柠条苗期植株生长发育的影响.结果表明,不同磷浓度对植株主根长度、侧根数、株高、根冠比、鲜重、干重、茎叶中含磷量、吸收量和磷的利用效率等都产生显著的影响.通过不同的磷浓度对植株生长发育的影响和综合植株主要生长发育性状指标,发现柠条苗期营养液培养的适宜磷浓度为10～500μmol·L-1,最适宜磷浓度为100μmol·L-1,缺磷的临界浓度在1～10μmol·L-1间.柠条苗期植株地上部含磷量随外界营养液中磷浓度的增加呈现先增加后减少的趋势,当外界磷浓度达到1000μmol·L-1时对植株生长产生一定程度的抑制作用.     

不同养分水平对飞机草生长与生物量分配的影响

采用温室盆栽模拟实验研究了不同养分水平对外来入侵植物飞机草(Chromolaena odorata)的生长性状、生物量积累以及生物量分配格局的影响。实验共设置5 种养分浓度处理, 分别为Hoagland 标准营养液的10%、25%、50%、100%和200%溶液。结果表明: 养分水平对飞机草植株的生长性状以及生物量的积累、分配产生显著影响。随着养分水平的增加, 飞机草的总分枝数量、长度以及一级分枝数量、长度持续增加, 并且100%、200%处理还能促进二级分枝的萌发生长。飞机草的叶片数、总叶面积、总生物量以及茎、叶两器官生物量随养分水平的上升显著增加, 但株高、根生物量不受养分浓度变化的影响。根生物量比、根冠比随养分水平的提高显著下降, 叶生物量比则显著上升, 但茎生物量比在各养分浓度保持稳定。叶面积比、叶根比、RGR 亦随养分含量的上升显著增加。说明养分资源丰富的环境将促进飞机草的地上部生长, 而生物量分配格局的变化可能是其在入侵蔓延过程中适应养分异质性生境的重要生态策略。     

水培条件下不同磷水平对毛竹实生苗生长发育的影响

以毛竹(Phyllostachys edulis)实生苗为材料,采用Hoagland营养液水培方法,研究不同磷浓度下毛竹生长、根系发育、激素含量等的差异。结果表明:磷浓度较低时,可以促进毛竹实生苗根系长度及根系总表面积的增长。随着磷浓度的增加,实生苗生物量干重及根冠比呈先上升后下降趋势,磷浓度为1 mmol L-1时达到最大。无磷处理时,根中的IAA、ZR、GA3和ABA等4种内源激素含量随着处理时间的延长均先升高再降低;其他浓度磷处理根中IAA、ZR和GA3(0.5 mmol L-1磷除外)含量随着处理时间的延长大致呈先降低后升高的趋势,而ABA(0.5 mmol L-1磷除外)含量随着处理时间的延长变化不明显。不同浓度磷处理,叶片中IAA、GA3和ABA含量总体上呈下降趋势,ZR含量总体上呈上升趋势。以上结果表明不同浓度的磷处理对毛竹内源激素含量的变化有显著的影响,而内源激素含量变化与毛竹实生苗根系变化密切相关。     

长期施肥对石灰性土壤磷素肥力的影响 Ⅱ.无机磷和有机磷

采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级方法和灼烧法、Bowman-Cole的土壤有机磷分组方法,研究了定位试验23年的0～100cm土壤无机磷和有机磷的形态组成.结果表明,无机磷含量为厩肥>休闲>化肥>低秸>高秸>中秸>无肥.不同施肥处理土壤无机磷各组分的IP_i值呈现以下特点:Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P的IP_i值较低,Ca₁₀-P、Fe-P、O-P的IP_i值较高.与无肥处理的无机磷各组分IP_i值相比,厩肥与休闲处理Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P的IP_i值显著增大,Ca₁₀-P、Fe-P、O-P的IP_i值减小,其中以Ca₁₀-P的IP_i值减小较大.单施化肥处理Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、O-P的IP_i值也增大,Ca₁₀-P、Fe-P的IP_i值减小,显示长期单施化肥不仅可明显提高Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P含量,而且对O-P的增长有显著作用.3种秸秆处理基本上呈现Ca₂-P、Ca₈-P、AlP的IP_i值增大,Ca₁₀-P、Fe-P、O-P的IP_i值减小趋势.从就有效磷(Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P)含量而言,厩肥处理高于化肥处理,而单施化肥处理高于玉米秸秆处理.玉米秸秆配施化肥可显著增加土壤有机磷含量.对土壤有机磷库的贡献,玉米秸秆处理大于厩肥处理.施入有机肥,可增加土壤有机磷各组分的含量,而化肥则主要是促进土壤稳定性有机磷向活性、中活性有机磷转化.长期不施肥处理的土     

长期施肥对石灰性土壤磷素肥力的影响Ⅱ．无机磷和有机磷

采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级方法和灼烧法、Bowman-Cole的土壤有机磷分组方法,研究了定位试验23年的0～100cm土壤无机磷和有机磷的形态组成．结果表明。无机磷含量为厩肥>休闲>化肥>低秸>高秸>中秸>无肥．不同施肥处理土壤无机磷各组分的IPi值呈现以下特点：Ca2-P、Ca8-P、Al-P的IP值较低,Ca10-P、Fe-P、O-P的IPi值较高．与无肥处理的无机磷各组分IPi值相比,厩肥与休闲处理Ca2-P、Ca8-P、Al-P的IPi值显著增大,Ca10-P、Fe-P、O-P的IPi值减小,其中以Ca10-P的IPi值减小较大．单施化肥处理Ca2-P、Ca8-P、Al-P、O-P的IPi值也增大,Ca10-P、Fe-P的IPi值减小,显示长期单施化肥不仅可明显提高Ca2-P、Ca8-P、Al-P含量,而且对O-P的增长有显著作用．3种秸秆处理基本上呈现Ca2-P、Ca8-P、Al-P的IPi值增大,Ca10-P、Fe—P、O-P的IPi值减小趋势．从就有效磷(Ca2-P、Ca8-P、Al-P)含量而言,厩肥处理高于化肥处理,而单施化肥处理高于玉米秸秆处理．玉米秸秆配施化肥可显著增加土壤有机磷含量．对土壤有机磷库的贡献。玉米秸秆处理大于厩肥处理．施入有机肥,可增加土壤有机磷各组分的含量,而化肥则主要是促进土壤稳定性有机磷向活性、中活性有机磷转化．长期不施肥处理的土壤活性、中活性有机磷含量较低,而稳定性有机磷含量相对较高;休闲处理土壤有机质和有机磷含量均较低,而其活性有机磷、高稳性有机磷含量相对较高．     

长期施肥下三类典型农田土壤小麦磷肥利用效率的差异

对我国北方长期施肥下三类典型农田土壤（塿土、潮土和褐潮土）的小麦产量、小麦磷肥农学利用效率、小麦磷肥利用率进行了研究.结果表明：长期施用磷肥处理（氮磷化肥配合施用、氮磷钾化肥配合施用、氮磷钾化肥和秸秆配合施用、氮磷钾化肥和有机肥配合施用）的小麦产量为2914～6219 kg·hm^-2,较不施磷肥处理（不施肥对照、单施化肥氮、氮钾化肥配合施用）提高了2～4倍,各施磷肥处理之间无显著差异.试验起始年施用氮磷钾化肥处理的塿土、潮土和褐潮土上的小麦磷肥农学利用效率分别为17.0、20.3和13.3 kg·kg^-1,小麦磷肥利用率分别为15.3%、31.2%和23.8%;施肥15年后,小麦磷肥农学利用效率每年分别增加3.9、2.5和2.8 kg·kg^-1,小麦磷肥利用率每年分别增加1.3%、0.9%和1.0%.同一类型土壤不同施磷处理间的磷肥农学利用效率和利用率差异不显著.在我国北方地区,长期施用磷肥可以显著提高小麦产量和磷肥利用效率;氮磷钾化肥和有机肥配施处理下,塿土平均每年增长的小麦磷肥农学利用效率和磷肥利用率较潮土和褐潮土高.     

磷模型在千岛湖水体污染预测中的应用研究

运用国际上通用的多个经验统计磷模型预测千岛湖目前的磷浓度水平,其中第6个模型最适合用于千岛湖的预测预报．利用该模型预测了磷负荷量分别减少1/4、1/2、3/4情况下,千岛湖水体中总磷浓度的响应．同时针对千岛湖营养水平控制的短、长期目标,利用模型计算出了所允许的总磷负荷量及入湖磷浓度．     

武汉东湖磷含量的变动及其分布

本文总结了武汉东湖水体中磷含量（均以PO4计算）的周年逐月季节和年际变动及其分布上的差异（1973－1985年）。按面积加权法计算总磷的平均含量为0．244毫克／升（1983－1985年）,总溶解磷和溶解活性磷的平均含量分别为0．121毫克／升和0．051毫克／升（1981－1984年）,总磷和总溶解磷周年中出现两次高峰含量,即春季（3－5月）和夏末秋初（8－9月）。低含量出现在水温最低的冬季（12－2月）,周年中溶解活性磷高峰含量出现在冬末春初（1－3月）,低含量多数出现在春天夏初（5－7月）。东湖水体中磷含量平面分布有明显的差异,而垂直分布表层和底层差异小,各种形态磷的组成中颗粒磷所占比较最大（1983－1984年平均值）,平均占总磷63．4％,溶解非活性磷所占比较最小,平均占总磷12．0％。     

N-Phosphoryl Amino Acids and Biomolecular Origins. Review Paper in Honor of the 50th Anniversary of the Publication of ``A Production of Amino Acids under Possible Primitive Earth Conditions' (Miller, 1953)

The possible role of phosphoryl amino acids for biomolecular origins is briefly reviewed. Peptide formation, ester formation, ester exchange on phosphorus and N to O migration occurred when the N-phosphoryl amino acid was incubated at room temperature. Short nucleotides and peptides were formed when nucleoside was reacted with N-phosphoryl amino acid at room temperature. Serine and threonine residues in their conjugate with different nucleosides (mediated with phosphorus) showed different self-cleavage activities. N-phosphoryl Histine and Ser-His dipeptide could cleave nucleic acids, proteins and esters in neutral medium. Based on a simple model, a pathway of 'co-evolution of protein and nucleic acid' was proposed.     

Functions of Calcium-bound Phosphorus in Relation to Characteristics of Phosphorus Releasing Bacteria in Sediment of a Chinese Shallow Lake (Lake Wabu)

Sediment phosphorus (P) release accelerates lake eutrophication, while retention capacity and release potential of different P fractions, calcium-bound P (CaCO₃～P) in particular, still remains unclear. Fractionation and sorption behaviors of phosphorus were studied in sediment of a Chinese shallow lake (Lake Wabu) and two inflowing rivers from December 2011 to December 2012. Abundance of P releasing bacteria was analyzed, and their main species were isolated using a culture-dependent method and identified by their 16S rDNA sequences. CaCO₃～P release abilities of these bacteria were also tested. In sediments of both the lake and rivers studied, the rank order of the different P extracts was CaCO₃～P > iron-bound P > acid-soluble organic P > hot NaOH-extractable organic P. At the same time, CaCO₃～P content and equilibrium P concentration (EPC₀) values in river sediments were significantly higher than those in the lake. Additionally, EPC₀ changes non-monotonically with increasing CaCO₃～P content, forming a V-shaped curve, with the lowest EPC₀ at an intermediate CaCO₃～P content (around 180 mg kg^?1). Below this threshold, CaCO₃～P was a component strengthening P retention; moreover, CaCO₃～P became an active species responsible for P release. Noticeably, between the two parts divided by this threshold, the differences in abundance of inorganic phosphorus solubilizing bacteria (IPB) and organic phosphorus mineralizing bacteria (OPB) were insignificant and the dominant IPB species clustered together. By contrast, OPB was distinguished from each other, whose dominant species isolated from the part with higher CaCO₃～P content, namely Novosphingobium sp., exhibited a stronger ability to solubilize CaCO₃～P. Shortly, with lower content, CaCO₃～P tends to stabilize P in sediment; while with higher content or under eutrophic condition, it shifted into P source, with some OPB species becoming the main factors to drive its release.     

Phosphorus characteristics correlate with soil fertility of albic luvisols

The information on phosphorus (P) characteristics of albic luvisols and their effect on plant P uptake is limited. Twelve soils representing typical albic luvisols were collected from farmland of four regions in northeast China, each with various levels of soil fertility. Phosphorus fractions, P adsorption and P supply capacity of the soils were analysed and were correlated with soil fertility and plant P nutrition. Total P in these soils ranged from 0.62–0.91 g kg^–1, and comprised 37–51% organic P, and 49–63% in inorganic forms among which the percentage of occluded P was the greatest, followed by Fe-P, Ca-P, Al-P and loosely bound P was the lowest (<1%). Whereas the % of organic P was not clearly affected by fertility, the % of occluded P increased with fertility. By contrast, both % and contents of other P forms decreased with decreasing soil fertility. Soil P adsorption maxima calculated from Langmuir isotherm ranged from 484 to 912 mg kg^–1. Soils with low fertility had the strongest P adsorption, and those with medium fertility had the weakest in all collection regions. The supply capacity of P was positively related to soil fertility. Plant growth correlated positively with P forms with available P correlating best, followed by Fe-P and P supply capacity. Organic C correlated with available P, Fe-P, total P, Al-P and P supply capacity but not with organic P. The results suggest that though the albic luvisols contained high total P, they had low P availability, and P application is required for optimal crop production on these soils.     

不同退耕年限下菜子湖湿地土壤磷素组分特征变化

选取菜子湖区不同退耕年限(2、5、8、10a和20a)湿地为研究对象,以仍耕作油菜地和原始湿地为参照,分析了土壤全磷(TP)、有效磷(AP)、有机磷(OP)和无机磷(IP)各形态含量,探讨退耕还湖后湿地土壤磷素组分特征变化规律。结果表明:研究区土壤无机磷各形态含量大小顺序为:铁磷(Fe-P:73.55—391.76 mg/kg)钙磷(Ca-P:21.64—108.04 mg/kg)闭蓄态磷(O-P:17.15—29.57 mg/kg)铝磷(Al-P:5.84—25.97 mg/kg),其中Fe-P占了土壤无机磷总量的54.20%—74.13%;退耕还湖2—8a期间,湿地土壤Al-P、Fe-P和O-P含量有逐渐降低趋势,而退耕8—20a后逐渐上升,以Fe-P为主的这3形态磷左右着退耕后土壤无机磷的变化;Ca-P随退耕年限增加整体呈上升趋势,对土壤无机磷的贡献逐渐增加;无机磷占土壤全磷的比例为35.90%—67.27%,主导着退耕后湿地土壤全磷变化;有机磷占土壤全磷的17.82%—50.51%,在退耕2a后下降,随后开始逐渐上升,对退耕后湿地土壤磷库恢复的贡献逐渐增加;其中Fe-P、O-P和Al-P控制着退耕后土壤磷素有效性变化。退耕后水文条件、植被生长和土壤黏粒含量变化不仅影响退耕后湿地土壤磷素组分特征,也影响着退耕后湿地土壤磷素有效性。     

解磷微生物的研究进展

磷是植物生长必需的矿质元素之一,而土壤中可溶性磷的含量比较低。土壤中有大量的微生物存在,其中有一些微生物能够将土壤中的不溶性磷转化成可溶性磷,主要对解磷微生物的种类、数量、分布、解磷机制及应用方面的有关情况进行综述。