耐低磷水稻基因型筛选指标的研究

采用溶液培养试验,并结合大田试验,研究和探讨了耐低磷水稻基因型的筛选指标.结果表明,溶液培养试验中,在正常供磷和低磷胁迫条件下,在所有调查性状中水稻单株干重都具有较大的基因型间变异(CV分别为21.73%和19.54%).在所有调查性状的相对值中,相对单株干重(低磷胁迫/正常供磷)也具有较大的基因型间变异(CV为19.60%);相关分析表明,相对单株干重与相对根干重、相对株高、相对单株吸磷量、相对地上部磷积累、相对磷利用效率和相对植株磷浓度均呈极显著正相关(P＜0.01).因此,水稻相对单株干重可以作为苗期筛选水稻耐低磷基因型的一个筛选指标.溶液培养试验中水稻的相对单株干重和大田试验中水稻的相对稻谷产量(不施磷/施磷)没有显著相关性,因此溶液培养试验的相对单株干重不能作为评价大田试验中水稻耐低磷能力的指标.低磷营养液培养的水稻体内磷利用效率与缺磷土壤生长的水稻体内磷利用效率呈极显著正相关.因此,直接以低磷营养液培养水稻苗期体内磷利用效率作为筛选指标,然后进行大田试验验证,是一条筛选水稻磷高效利用基因型的有效途径.     

苦荞耐低磷基因型筛选及评价指标的鉴定

土壤缺磷是限制我国黄土高原作物高产的主要因子之一,苦荞是黄土高原区优势杂粮作物且不同基因型苦荞对低磷胁迫的响应存在显著差异,因而筛选磷高效利用苦荞基因型成为提高苦荞产量、促进当地农业可持续发展的重要途径.以14份不同基因型苦荞为材料,采用砂培试验,对正常供磷(2 mmol·L^-1)和低磷胁迫(0.2 mmol·L^-1)下苦荞苗期的农艺性状、生理生化指标以及植株磷利用情况进行测定,通过计算苦荞苗期耐低磷特性,筛选出耐低磷苦荞品种及其评价指标,为苦荞磷高效育种及黄土高原瘠薄土壤栽培提供理论依据.结果表明:低磷胁迫下,各基因型苦荞苗期地上部受影响程度大于根系,地上部形态指标、根系平均直径、根系表面积和根系体积降低,而主根长伸长;苦荞根系活力、可溶性蛋白含量均下降,其他生理生化指标升高;植株全磷含量与磷积累量均降低,但磷利用效率升高.主成分分析将22个单项指标转化成4个相互独立的综合指标(累计贡献率达90.1%),聚类分析将14种苦荞划分成3类:耐低磷型、中间型和磷敏感型.为探讨苦荞苗期耐低磷鉴定指标,以耐低磷性综合评价值(D值)为因变量,各单项指标耐低磷系数为自变量,建立最优回归方程,进行耐低磷预测.最终筛选出根表面积、根长、株高、地上部干质量、酸性磷酸酶、磷积累量、过氧化物酶活性7项指标,可用于苦荞苗期耐低磷能力的快速鉴定.     

32个切花菊品种的耐低磷特性

本研究利用砂培试验对32个切花菊品种进行了苗期耐低磷筛选和鉴定。结果表明,供试切花菊品种耐低磷能力存在明显的基因型差异,表现在幼苗相对干重（低磷胁迫/正常供磷）、相对磷含量和相对磷积累量存在较大的基因型间变异(CV分别为12.14%、20.99%和26.41%),相对干重、相对磷含量和相对磷积累量之间均呈极显著正相关(P<0.01)。通过聚类分析可将32份供试品种的耐低磷胁迫能力分为极强、强、中等、弱、极弱5个级别,‘南农银山’对低磷的忍耐能力最强,属耐低磷能力极强的品种;‘南农红枫’、‘南农香槟’和‘优香’对低磷胁迫的忍耐能力最差,属耐低磷能力极弱的品种。相对干重、相对磷含量和相对磷积累量可作为切花菊耐低磷特性的筛选指标,为切花菊育种、栽培管理、磷营养学研究提供参考。     

基于相对叶绿素含量的玉米自交系氮敏感性鉴定与评价

氮敏感性鉴定与评价是培育耐低氮与氮高效利用玉米品种的重要的研究内容。本研究采用前期建立的快速无损伤测定SPAD值分析相对叶绿素含量的模型,于低氮与正常供氮大田试验处理下,对我国玉米育种与生产上重要的 189 份玉米自交系开展了低氮与正常供氮条件下不同时期与不同部位叶片的相对叶绿素含量分析。方差分析结果表明,低氮与正常供氮条件下,叶绿素含量均存在极显著的基因型与环境差异,基因型差异是氮敏感性差异的重要原因之一。开花期和开花后10天玉米主要功能叶穗三叶(穗位上第1叶、穗位叶、穗位下第1叶)叶绿素含量之间具有极显著正相关;大喇叭口期玉米全展叶叶绿素含量与各时期各部位叶绿素含量之间呈现极显著中度相关。将正常供氮条件下的性状值与低氮胁迫下性状值的差值占正常供氮条件下性状值的百分比定义为氮敏感性。189份玉米自交系氮平均氮敏感指数变幅为23.86%- 36.00%,表现高度耐低氮的材料有合344和昌7-2等40份自交系,高度敏感的材料有CML206和CA375等40份自交系。本研究提供了一种快速高效的种质资源氮敏感性鉴定与评价方法,并为玉米耐低氮与氮高效育种的遗传育种提供了重要分析结果与基础数据。     

耐低磷山羊草基因型的筛选与鉴定

为研究小麦近缘属种的耐低磷特性,本试验通过砂培法,以9种山羊草为供试材料,对低磷和正常供磷2个处理下山羊草苗期的相对地上部干重、相对根干重、相对生物量、相对根长、相对根冠比、相对磷积累量、相对磷吸收效率进行研究。结果表明,不同基因型山羊草对低磷胁迫的反应存在一定的差异。相关分析和主成分分析结果表明,相对地上部干重、相对根干重、相对生物量和相对磷积累量可作为耐低磷基因型山羊草筛选的指标。筛选结果表明,双角、粘果、小伞和拟斯卑尔脱山羊草为耐低磷型山羊草,尾状山羊草为磷敏感型山羊草。     

玉米苗期耐低铁能力的综合评价及其预测

为了筛选和鉴定耐低铁玉米品种应用于生产,本研究以23个玉米品种为材料,测定低铁胁迫和正常供铁(对照)玉米幼苗的株高、茎粗、可见叶、展叶、叶面积、根长、根体积、总干重、活性铁、含铁量、铁积累量和叶绿素含量等15个性状,以各性状的相对值作为衡量指标,利用主成分分析、隶属函数分析和聚类分析对其进行耐低铁能力的综合评价。结果表明不同玉米品种耐低铁能力存在明显的基因型差异;邡玉1号、福康玉909、正大619、正红102、福得2号、正红2号耐低铁能力较强;展叶数、叶面积、根长、根干重、铁积累量可作为玉米耐低铁品种苗期筛选指标;可利用玉米苗期耐低铁能力的回归模型:D=(-384.23+2.71X4+2.50X5+3.22X6+1.70X9+4.86X14)×10-3对玉米苗期耐低铁能力进行预测。     

水稻苗期磷高效基因型筛选研究

采用难溶性磷酸盐Ca3 (PO4) 2 为唯一磷源 ,在pH值为 5 .5条件下产生相对高浓度低磷胁迫及以NaH2 PO4为磷源配制P浓度为 0 .5mg·L-1的相对低浓度低磷胁迫的两个水培环境 ,分别对不同基因型水稻的磷效率进行评价 .以相对分蘖干重 (RTW )、相对总生物量 (RPW )、相对分蘖数 (RTN)、相对根系干重(RRW )、相对地上部干重 (RSW )、相对叶龄 (RLA)和相对株高 (RPH)作为耐性指标进行相关分析 .结果表明 ,供试材料的磷效率存在极显著差异 ,若以能产生分蘖的相对高浓度低磷胁迫进行筛选时 ,相对分蘖干重、相对地上部干重、相对总生物量可作为较好的筛选指标 ,其中相对分蘖干重不仅与其它指标间的相关性强 ,且品种间差异和变异系数均较大 ,能准确、灵敏地反映不同基因型间的耐低磷胁迫能力 ;若采用相对低浓度的低磷胁迫对不同基因型水稻进行耐低磷种质筛选时 ,筛选指标则不同 ,最好的单一筛选指标应是相对地上部干重或相对总生物量 .     

玉米磷转运蛋白基因ZmPht3;1的克隆和功能分析

Pht3(phosphate transporter 3)磷转运子家族属于一类低亲和力磷转运蛋白,在调节植株体内磷素的动态平衡中发挥重要作用。为了初步探讨玉米中Zm Pht3;1基因的结构特征及其磷饥饿的响应机制,利用同源克隆的方法从耐低磷玉米自交系Mo17中分离得到Zm Pht3;1基因,并运用实时荧光定量PCR和亚细胞定位的方法对其进行深入研究。结果表明,Zm Pht3;1的编码区全长1 101 bp,编码366个氨基酸,含有典型的线粒体转运家族(mitochondrial carrier family,MCF)结构特征与6个疏水跨膜结构。荧光定量PCR分析表明,该基因在两个极端材料的根系与叶片中均有表达,而表达模式差异显著,在耐低磷玉米自交系Mo17的根系和叶片中表现为缺磷胁迫前期的一般性反应和后期的特异性反应。转化烟草的亚细胞定位结果显示,Zm Pht3;1主要分布于细胞膜上,可能是一个双亲和转运体,在玉米响应磷饥饿胁迫过程中发挥重要的适应性调节作用。     

营养胁迫下东乡野生稻生物学特性鉴定初报

以东乡野生稻中东塘、东塘西侧2个居群和耐低磷品种大粒稻、低磷敏感品种新三百粒为材料,采用砂培法和土培法,鉴定营养胁迫下东乡野生稻的生物学特性。砂培试验表明,在低氮、低磷、低钾胁迫下,东塘、东塘西侧地上部干重、生物学产量降低;根冠比显著增大,其中低氮胁迫下表现尤为明显。土培试验表明,低氮胁迫下株高和分蘖动态变化与无肥基本一致;各胁迫下,大粒稻和新三百粒分蘖后期有分蘖数下降阶段,东塘和东塘西侧的分蘖数基本保持不变;低磷胁迫下,东塘叶重、根重、茎鞘重和东塘西侧剑叶长、叶重、茎重、总产量性状与全肥处理相比差异显著。其他性状与全肥处理无显著差异。低钾胁迫下,东塘除叶重、根重外其他11个性状与全肥处理无显著差异;东塘西侧除着粒密度、穗重外其他11个性状与全肥处理无显著差异。初步表明,东塘和东塘西侧2个居群无耐低氯特性,具有耐低磷、低钾特性,且不同居群时低磷、低钾的忍耐能力有一定差异。     

小麦亲缘种属添加系耐低磷胁迫性状鉴定与基因染色体定位

采用苗期缺磷和全营养对照处理,以70个中国春—野生亲缘种属二体添加系及中国春为材料,根据苗期表观遗传性状、磷吸收率和利用率相对生物量对其进行耐低磷胁迫能力筛选鉴定和基因染色体定位。结果表明:大麦4H和长穗偃麦草7E染色体上携带有耐低磷胁迫的优异基因;长穗偃麦草6E、黑麦1R和6R、卵穗山羊草4Ug和6Mg、易变山羊草4Sv染色体携带促进小麦根系生长发育的基因;拟斯比尔托山羊草5S和簇毛麦4V染色体分别携带高磷吸收率和磷利用率的基因。通过染色体工程技术,可以将携带耐低磷胁迫基因的外源染色体片段导入普通小麦,为小麦耐低磷胁迫育种和了解植物耐低磷胁迫的分子机理奠定基础。