根系分泌物对作物养分吸收利用的影响研究进展

根系分泌物是作物与土壤交流的主要媒介,对于土壤养分活化、作物养分吸收、作物生长等均有重要作用。为探究根系分泌物与作物、土壤和微生物之间的关系,利用不同的根系分泌物来实现种间促进、提高自然资源利用率和农业生产力,本文归纳总结了根系分泌物的分类、功能及对土壤养分(氮、磷、钾和铁)的活化、作物养分吸收和作物生长的影响,讨论了有关作物应对养分胁迫的不同机制,并提出研究展望:一是加强根系分泌物的鉴定手段,实现根系分泌物组分的原位无损伤鉴定和分析;二是运用多学科交叉知识进一步揭示根系分泌物所介导的作物养分高效利用的根土界面生物互作过程;三是加强验证根系分泌物影响植物应对生物和非生物胁迫的目标基因和微生物的功能定位研究,利用基因工程手段达到有效改善植物健康的目的;四是推进研究成果向科技应用转化的进程,利用仿生学原理将有益的根系分泌物应用到实际生产中。

甘蓝型油菜减氮增效潜力评价及种质资源筛选

为培育具有高潜力的减肥增效油菜品种,以不同甘蓝型油菜种质资源为材料,通过两年三点的田间肥效试验,研究了它们对氮肥的响应特征及节氮增产潜力。以产量平均值为分界线将供试材料划分为4种类型:低氮高效型、双高效型、双低效型和高氮高效型。在高氮条件下,双高效型和高氮高效型材料具有16.96%~36.50%的节氮潜力和21.57%~49.59%的增产潜力;在低氮胁迫下,低氮高效型具有12.23%和10.88%的节氮及增产潜力。同时筛选出低氮高效型材料中双9号、SV-pyriter,双高效型材料D4-15、中双11号、DH16、华双3号,双低效型材料D2-1、华双5号、加99H99-15HR、湘农油3号、DH17,以及高氮高效型材料84001。研究表明,甘蓝型油菜减氮增产增效的潜力较大,但存在较大的基因型差异。因此,选育双高效型和高氮高效型材料可能是今后油菜育种的重点。

甘蓝型油菜耐铝极端品种筛选及耐铝生理机制初步解析

为筛选不同铝敏感性油菜品种并探究油菜对铝毒的耐受机制,以997份甘蓝型油菜自然品种为材料,采用土培初筛和营养液复筛的两步筛选法,以地上部鲜质量和相对根系伸长率为指标筛选获得甘蓝型油菜不同铝敏感性品种,解析油菜耐铝的生理机制。结果显示,997份甘蓝型油菜自然品种苗期在酸性土壤上表现出显著的基因型差异,从中筛选出142个不同铝敏感性极端品种,含77份铝耐受品种和65份铝敏感品种;进一步利用营养液培养体系在加铝和不加铝处理下对142个油菜品种进行复筛,通过聚类分析发现,97个品种在2个培养体系中具有较好的生长一致性;经过多次表型重复试验最终确定2个铝耐受品种(806和985)和2个铝敏感品种(482和811)。在铝毒处理下铝敏感品种(482和811)生物量相比不加铝处理下降约45%,根系生长显著被抑制,而铝耐受品种则无明显差异。进一步分析发现,相比铝敏感品种,铝耐受品种在铝毒条件下根系中积累的铝更少,活性氧含量更低,且根系中抗氧化酶(CAT和POD)的活性相比无铝处理显著增加,这可能是油菜耐铝的重要生理机制之一。

甘蓝型油菜苗期耐酸性综合评价及耐酸种质筛选

为探究在酸性土壤环境下油菜苗期耐酸特性,采用盆栽试验对113份油菜品种进行酸胁迫处理和酸性土壤改良处理,在苗期测定根长、株高、地上部鲜质量、根系鲜质量、总鲜质量、地上部干质量、根系干质量、总干质量、根冠比和SPAD共10项性状指标,利用相关性分析、主成分分析、隶属函数法、聚类分析、灰色关联度和逐步回归分析对不同油菜品种进行耐酸综合评价,建立油菜耐酸评价模型并筛选耐酸油菜品种。结果显示:113份油菜品种在2个处理下10个性状均呈现极显著差异;10项指标的变异系数范围为10.09%~78.68%,将10个单项指标转换成4个相互独立的综合指标,代表了原始指标88.688%的信息量;基于113份油菜的耐酸综合评价值(D值)聚类分析,将油菜品种分为5个类群,分别为极耐酸型(2份)、耐酸型(16份)、中间型(41份)、敏感型(50份)、极敏感型(4份);通过D值和10项指标构建最优回归方程:D=-0.075+0.0403X_(总干质量)+0.100X_(根系鲜质量)+0.188XSPAD+0.099X_(株高)+0.092X_(根系干质量)(R^(2)=0.982,F=1154.562^(***)),筛选出适宜的油菜苗期耐酸鉴定指标。综上,酸胁迫会严重抑制油菜苗期的生长,不同油菜品种耐酸性存在较大差异,通过测定总干质量、根系鲜质量、SPAD、株高、根系干质量并结合回归方程可评价判断油菜耐酸性。