小麦根系联合固氮微生物的研究——1.菌种的分离和鉴定

我们从1979年研究小麦根系联合固氮的微生物,结果发现小麦根系固氮微生物有较高的固氮酶活力。本文报道从小麦根系固氮微生物中分离的菌株及其鉴定。材料和方法1.培养基:修改的Dbereiner无氮培养基     

不同磷水平下小麦-蚕豆间作根系形态的变化及其与内源激素的关系

采用水培方法,研究了不同磷水平下小麦-蚕豆间作体系根系形态变化及其与内源激素的相关关系。结果表明: 与单作小麦相比,在低磷(1/2P)水平下,小麦-蚕豆间作能显著增加小麦的根长,显著减少小麦根系的平均直径,显著增加根系的表面积;在常规磷(P)水平下,间作能显著降低小麦根系的平均直径,有增加小麦根长和根表面积的趋势;与单作蚕豆相比,间作能明显促进蚕豆根系的增长,同时增加蚕豆根表面积。在1/2P水平下,间作能显著提高小麦和蚕豆根系中的生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)含量;在P水平下,间作能显著提高小麦根系中的IAA、ABA和JA含量,单、间作小麦根系中的SA含量没有显著差异,间作显著增加了蚕豆根系中ABA和SA含量,单、间作蚕豆根系中的IAA和JA含量无显著差异。单作条件下,小麦和蚕豆根系中的内源激素(IAA、ABA、SA和JA)含量与其根系形态(根长、根平均直径和根表面积)无显著相关性;间作条件下,小麦和蚕豆根系中的IAA含量与根长和根表面积之间存在明显的正相关关系。由此可见,小麦-蚕豆间作能够诱导小麦和蚕豆根系IAA的增加。这种变化可能是驱动间作系统根系形态变化的重要因子。     

小麦-蚕豆间作对根系分泌低分子量有机酸的影响

通过盆栽试验收集了不同生育期单作和间作小麦、蚕豆的根系分泌物,用HPLC分析了根系分泌物中低分子量有机酸的含量和种类.结果表明: 小麦-蚕豆间作显著提高了有机酸的分泌量,在小麦分蘖期(57 d)、孕穗期(120 d)和灌浆期(142 d),间作使小麦根系有机酸分泌量分别提高155%、35.6%和92.6%;在蚕豆分枝期(57 d)和籽粒膨大期(142 d),间作使蚕豆根系有机酸分泌量提高87.4%和38.7%.小麦-蚕豆间作改变了根系分泌物中有机酸的种类,与单作小麦相比,在分蘖期,间作小麦根系分泌物中增加了乳酸;在拔节期(98 d),间作小麦根系分泌物中增加了柠檬酸,但未检测到乙酸;在蚕豆分枝期,间作蚕豆根系分泌物中增加了乙酸,但未检测到乳酸;在蚕豆籽粒膨大期,间作蚕豆根系分泌物中增加了乳酸.小麦-蚕豆间作提高了小麦根系有机酸的分泌速率,在小麦孕穗期,间作小麦分泌柠檬酸、富马酸的速率是单作小麦的179和184倍;在小麦灌浆期,间作小麦分泌乳酸的速率是单作的2.53倍.总之,小麦-蚕豆间作增加了有机酸的分泌量,改变了根系分泌物中有机酸的种类,提高了小麦根系有机酸的分泌速率.     

小麦根系三维形态建模及可视化

作物三维形态建模和可视化技术是数字植物研究的重要组成部分,本文旨在构建基于形态特征参数的小麦根系三维形态模型,并实现小麦根系生长的可视化.基于小麦根系生长的可视化技术框架,首先构建了小麦根轴的三维显示模型,包括根轴生长模型、分枝几何模型和根轴曲线模型;然后结合根系拓扑结构,确定相应的图元,利用根系形态模型输出的形态特征参数,对整个小麦根系进行三维重构;最后基于OpenGL图形平台,综合纹理映射、光照渲染、碰撞检测等真实感处理手段,实现了小麦根系生长的三维可视化表达.结果表明：模型输出的根系真实感较强,能较好地实现不同品种、水分和氮素条件下小麦根系的三维可视化表达.研究结果为进一步建立完整的可视化小麦生长系统奠定了技术基础.     

小麦根系研究现状及展望

小麦(Triticum aestivum L.)是中国三大粮食作物之一,在持续保障国家粮食供给中起着举足轻重的作用。根系是小麦生长发育不可或缺的器官,直接影响小麦地上部产量、品质、抗逆性等诸多性状的表现。小麦根系不仅是小麦对矿物质养分和水分吸收传导的重要器官,还是小麦地上与地下各部分物质及信息交换的关键系统,也是小麦适应各种逆境首要反应部位。近年随着对小麦地上部分的深入研究,也更加重视小麦地下根系形态结构、土壤中生长动态、构型优化、抗逆性研究。本研究简要介绍了小麦根系形态及抗性研究进展,为小麦根系创新性研究提供参考。     

小麦根系与土壤水分胁迫关系的研究进展

几十年来,大量科学工作者为拓宽小麦根系对土壤水分的吸收能力和调控根系对干旱的适应能力,挖掘干旱地区的生产潜力,实现高产做了大量细致的研究工作,取得了许多重要研究成果,综述了土壤水分胁迫对小麦根系形态、构型建成和生理指标影响的影响。过去进行的研究表明,干旱胁迫条件下,不仅表达小麦根系形态和构型建成指标的根系数量、根系比表面积、根冠比、根生长势、根水势,导管直径等发生显著变化,而且表达根系生理指标的伤流流、根呼吸速率、根系质膜透性、膜脂过氧化水平、保护酶及其同工酶等也发生相应改变,虽然不同的研究者所获得的研究结果不同,有的甚至相互矛盾,但从总体看,各种变要是对干旱胁迫的一种适应性反应,有利于提高小麦的抗旱能力,对干旱条件下产量的形成具有重要作用。     

核桃-小麦复合系统中细根生长动态及竞争策略

以核桃(Juglans regia)-小麦(Triticum aestivum)间作复合系统为研究对象,用微根窗和根钻相结合的方法采样,研究复合系统中核桃和小麦细根年内年际的生长动态和竞争适应策略,为农林复合系统的经营管理和竞争模型的建立提供理论依据和技术支持。结果表明,间作核桃和小麦根系均在上半年有一个大的生长高峰(5月和4月),在下半年有一个小的生长高峰(9月和11月),二者的竞争主要发生在上半年的大生长高峰期。在各年份各土层,间作核桃的根长密度均低于单作核桃,且在从第7年开始存在显著差异。在0—20 cm土层间作小麦根长密度在第3—7年间获得迅速提高,从第7年开始显著高于单作小麦,但在20 cm以下土层则相反。间作使核桃和小麦细根生态位实现了分离,11年的观察期内间作核桃比单作核桃细根的垂直分布中心下移了6.59 cm,间作小麦比单作小麦的上移了8.59 cm。在根系竞争策略方面,小麦根系是通过短期内的快速生长,迅速占据土壤空间获得竞争优势;而核桃根系是通过根系的逐年积累,逐步占据土壤空间从而获得竞争优势。可以干扰核桃根系积累过程的"竞争-干扰-再平衡"农林复合经营管理策略可以让复合系统中核桃和小麦保持各自竞争优势的情况下实现共存。在根系形态方面,自身细根直径较小者小麦在剧烈竞争区域以增加细根直径减小比根长来适应竞争,而自身细根直径较大者核桃则相反。     

小麦与蚕豆间作体系根系形态与磷吸收的定量解析

豆科与禾本科作物间作能够改变作物根系生长,但不同施磷水平下间作-根系形态-磷吸收之间的关系尚未明确.本研究通过田间定位试验和根箱模拟试验,研究不同种植模式(小麦单作、蚕豆单作和小麦-蚕豆间作)和不同磷水平下小麦和蚕豆的产量、生物量、磷吸收及根系形态特征,分析探讨不同施磷条件下小麦-蚕豆间作对根系形态和磷吸收的影响.结果...     

有机肥对铅胁迫下小麦生长的影响

采用盆栽方法,研究了不同程度铅胁迫条件下施用有机肥对小麦生长的影响.结果表明:无论施肥与否,随着铅胁迫程度的加剧,小麦均表现出株高下降、次生根数减少、总根质量下降、总根长缩短、根系活力和吸收面积降低、根系SOD和POD活性下降、MDA含量增高的趋势,但在不同施肥处理下的下降幅度不同.施用有机肥可以不同程度地缓解铅胁迫对小麦生长的影响,延缓小麦根系衰老,促进根系发育与生长,最终使小麦产量增加,籽粒中的铅含量降低.     

果农复合系统根系分布格局与生长动态研究

对苹果、小麦复合系统根系分布格局生长动态的研究表明：（１）４年生苹果根系垂直分布这１００ｃｍ,其主要分布在２０～６０ｃｍ,可占总根量的８０％以上;小麦根系垂直分布可达８０ｃｍ,０～１０ｃｍ占５５．２％,与苹果根系在空间尺度上不复重叠;而不间作时,苹果根系有上浮趋势。（２）苹果幼树根系的水平分布达２５０ｃｍ,大多在０～１００ｃｍ范围,占４２．４％;间作时两边各留１００ｃｍ的保护行,基本不影响小麦生长     

普通小麦根系建成相关性状的全基因组关联分析

根系建成(RSA,Root system architecture)决定根系系统的构成,在作物生长发育过程中起着不可替代的作用。解析小麦根系建成遗传机制、选育具有较好根系建成的品种对于小麦高产、抗逆育种具有十分重要的意义。全基因组关联分析(GWAS)是解析小麦复杂数量遗传性状遗传机制的有效方法。本研究基于全基因组关联分析方法,发掘根系建成相关性状关联位点,以期为小麦根系建成分子育种提供参考。对160份来自于河南和山东等地的小麦品种根系建成相关性状(总根长、总根表面积、总根体积、平均根直径和根尖数)进行统计评价,并结合660K SNP芯片数据进行全基因组关联分析。检测到23个关联位点,分布于1A、2A、2B、3B、4A、5A、5B、5D、6A、6B和7B染色体上,解释7.2%～12.8%的表型变异。其中,11个位点与已报道的位点一致,其他12个位点为新的位点。本研究对于解析根系建成遗传机制,选育高产、抗逆小麦品种具有重要意义。     

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。     

燕麦/小麦间作对小麦生长和锰营养的影响

通过根系分隔的盆栽试验,研究了燕麦,小麦间作对小麦生长及其锰营养的影响。结果表明：根系不分隔处理,小麦地上部干重和植株吸锰量都高于其他两种分隔方式;而根系完全分隔处理,小麦地上部植株锰含量高于其他两种分隔方式;根系不同分隔方式对川麦28土壤DTPA-Mn含量几乎没有影响,小麦9023土壤DTPA-Mn含量则以完全分隔处理高于另外两种分隔方式。推测在该间作体系中,燕麦可能通过根系分泌物来活化土壤难溶性的锰氧化物,从而促进了小麦的生长,改善了小麦的锰营养,但因其竞争能力不如小麦而消弱了自身的生长。具体原因有待于进一步试验验证。试验还发现,种植燕麦后土壤的DTPA-Mn含量要高于种植小麦后的土壤,而且燕麦地上部植株锰含量也比小麦高,表明燕麦活化、吸收土壤锰的能力强于小麦。不同间作组合时,小麦各项研究指标无一致的规律性,说明在促进小麦生长、改善小麦锰营养的能力方面,本试验采用的3个燕麦品种之间无明显差异。     

干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

小麦根系分泌物对黄瓜生长及土壤真菌群落结构的影响

以黄瓜为受体,以不同化感效应(促进/抑制)小麦品种为供体,采用PCR-DGGE技术,研究了小麦根系分泌物及伴生小麦对黄瓜生长及土壤真菌群落结构的影响.结果表明： 在处理第6天和第12天,化感促进效应小麦根系分泌物分别显著提高了黄瓜幼苗株高和茎粗;在处理第18天,化感促进和抑制效应小麦根系分泌物均显著提高了黄瓜幼苗株高;在处理第6天,不同化感效应小麦根系分泌物均显著降低了黄瓜幼苗根际土壤真菌群落条带数、Shannon指数及均匀度指数,有苗对照(W)显著高于无苗对照(Wn);在处理第18天,各处理的真菌群落结构条带数、Shannon指数及均匀度指数均显著高于无苗对照(Wn).伴生化感抑制效应小麦显著降低了黄瓜根际土壤真菌群落Shannon指数和均匀度指数,说明小麦根系分泌物及伴生小麦改变了土壤真菌群落结构.DGGE图谱及其主成分分析结果表明,伴生不同化感效应小麦对土壤真菌群落结构影响较大.     

植物动力2003对旱地小麦花后根系衰老的影响

小麦拔节和抽穗期喷施植物动力２００３（ＰＰ２００３）能显著提高花后根系超氧物歧化酶和过氧化氢酶活性及根系活力与可溶性蛋白质含量,抑制丙二醛含量的增加,从而延缓了花后小麦根系衰老。     

薄壳山核桃根系水浸提液对2种作物种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨薄壳山核桃根系水浸提液对小麦、大豆的影响,采用蒸馏水浸提法收集薄壳山核桃根系化感物质,并运用室内生物测定法检测不同浓度(0.025、0.05和0.1 g·mL~(-1))根系水浸提液对小麦、大豆种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:各浓度处理的根系水浸提液对小麦、大豆萌发及幼苗生长的化感抑制作用较为显著,且具有显著的浓度效应(浓度低抑制作用弱,浓度高抑制作用强);薄壳山核桃根系水浸提液对小麦、大豆种子发芽率、发芽指数、发芽势和活力指数的抑制作用分别依次为:活力指数发芽势发芽指数发芽率和活力指数发芽势发芽率发芽指数;薄壳山核桃根系水浸提液各浓度处理对小麦、大豆幼苗根长、苗高、鲜质量和干质量的化感效应均为:根长苗高鲜质量干质量,其中薄壳山核桃根系水浸提液对2种受体植物幼苗根长均有显著的抑制作用,而对幼苗干、鲜质量的影响则因受体植物种类的不同而不同;薄壳山核桃根系水浸提液对2种受体植物的综合化感效应顺序为:小麦大豆;生长7 d的幼苗体内,SOD活性降低,MDA含量、POD活性和CAT活性与对照相比均随浓度的增加而增加。综合分析认为:小麦对薄壳山核桃根系水浸提液更为敏感。     

供磷水平对间套作物根系酸性磷酸酶活性的影响

选择小麦／大豆和小麦／玉米２种模式,用盆栽法和根系栽培法研究了不同供磷水平对间套作物根系酸性磷酸酶（ＡＰase)活性的影响,试验得出：间套种植种植根系Ａpase的分泌量,套作大表兄弟经单作大豆平均提高３５．９％,而小麦和玉米在间套种植时也有不同程度地提高,说明间套种植有利于土壤有机磷向有效化方向转化,大豆不论单作还是间套作其根系ＡＰase都远高于相应小麦,而小麦又高于玉米,说明大豆利用土壤的潜在的能力大于小麦,而小麦又高于玉米,可见,禾谷类的小麦与大豆间套后不但能改善小麦的氮素营养状况还使磷素营养也得以好转。     

植物动力2003对旱地小麦花后根系衰老的影响(简报)

小麦拔节和抽穗期喷施植物动力２００３（ＰＰ２００３）能显著提高花后根系超氧物歧化酶和过氧化氨酶活性及根系活力与可溶性蛋白质含量,抑制丙二醇含量的增加,从而延缓了花后小麦根系衰老。