磷处理对不同磷效率棉花产量及碳代谢的影响

【目的】探明不同基因型棉花品种产量及碳同化物代谢响应低磷胁迫的差异机理,为生产上提高低磷胁迫下的棉花产量品质的生理调控途径提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,以低磷耐受基因型(BX014和LuYuan343)和低磷敏感基因型(FJA和DLNTDH)为试验材料,设置低磷(P1,15 mg/kg)、中磷(P2,50 mg/kg)、正常磷(P3,150 mg/kg)和高磷(P4,300 mg/kg)4个处理,研究不同施磷水平对棉花的干物重、磷素吸收利用、产量性状及棉铃对位叶碳水化合物代谢的影响,及其碳同化物代谢酶活性与产量之间的相关性。【结果】①低磷胁迫条件下,棉花不同器官干物重积累、磷素积累量、株高、果枝数、果节数、铃数、铃重、籽棉产量、皮棉产量及衣分显著降低,而磷素利用效率及棉铃脱落率显著上升;且在不同磷处理和品种之间存在显著的互作效应。②棉铃对位叶中碳水化合物的含量是响应低磷胁迫的关键物质;低磷处理下,随着磷含量的增加,棉花棉铃对位叶蔗糖和可溶性糖含量总体呈下降趋势,且蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SuSy)活性呈先增加后降低趋势。③在P1、P2和P4处理下,低磷耐受基因型棉花干物重、磷积累量和磷利用效率及产量指标都显著高于低磷敏感基因型,对低磷胁迫的响应程度并不一致,表现出较强的耐低磷特性;且SPS和SuSy活性都显著高于低磷敏感基因型,酶活性的差异可能是低磷耐受基因型耐低磷的原因之一。④性状相关性分析表明,皮棉产量分别与铃重(相关系数为0.95)、SPS(相关系数为0.96)和SuSy活性(相关系数为0.99)呈极显著正相关。【结论】低磷胁迫下低磷耐受基因型棉铃对位叶中较高的SPS和SuSy活性,保持蔗糖合成能力,进而促进糖的再分配,从而保证低磷条件下干物质的生产和累积,进而提高皮棉产量。

棉花苗期耐低磷种质筛选及耐低磷综合评价

【目的】建立棉花品种(系)耐低磷能力评价体系,筛选耐低磷型棉花种质和评价不同磷效率类型,为研究棉花耐低磷生理机制和挖掘耐低磷基因奠定基础。【方法】以来自国内外不同棉区的140份棉花品种(系)为材料,采用水培试验方法,在低磷(10μmol·L^(-1)KH2PO4)和正常磷(500μmol·L^(-1)KH2PO4)处理下,测定各棉花品种生物量、根系相关指标和磷效率相关指标等21个性状表征值,计算各指标耐低磷胁迫指数。利用综合隶属函数法,进行主成分分析、回归分析和聚类分析,对各棉花品种进行耐低磷能力的划分,综合评价各棉花品种耐低磷能力和磷效率类型。【结果】与正常磷处理相比,低磷处理下,供试棉花品种的总磷积累量、总磷含量、地上部干重和总干物重等指标的均值降幅较大,而根平均直径、比根面积、根尖数和磷素利用效率等指标的均值会有所上升;低磷处理下,各指标变异系数范围为6.04%-47.79%,比根尖密度、根尖数、比根长和根平均直径等根系指标变异系数较正常磷处理均提高,变异系数分别为47.49%、42.13%、40.19%和19.16%;对21个指标的耐低磷胁迫指数进行主成分分析,6个主成分的累计方差贡献率达77.21%,利用隶属函数法计算综合耐低磷综合评价值(D);采用多元回归分析方法,建立D值回归方程,确定6个耐低磷性鉴定指标并进行系统聚类,将不同棉花品种(系)划分为耐低磷型、中间型、低磷敏感型3类。【结论】筛选出棕絮1号、鲁原343、LambrightGL-N、巴西014、南丹里湖大棉、苏远1028和gL2g13等品种为耐低磷型棉花品种,陕2812、FJA、孝2168和东兰那亭大花等品种的耐低磷能力较差,为低磷敏感型;确定总干物重、磷素利用效率、地下部鲜重、总根长、根系表面积和总磷积累量作为棉花耐低磷能力评价的指标。