植物营养学第十章

豫麦18
小偃54
Plants adapted to P-deficient stress
Plants adapted to B-deficient stress
不同基因型小麦在缺锌条件下 籽粒产量(t/ha)比较
基 因 型 Aroona Durati
供 锌 状 况
供锌 1.42 1.12 不供锌 1.31 0.45
根分泌物是植物适应其生态环境的主要物质， 依据诱导因子的专一性，可划分为非专一性和专一 性两类。
1、非专一性根分泌物
通过根系进入根际的非专一性分泌物可占植物 光合作用同化碳5%~25%。这些物质包括碳水化合 物、有机酸、氨基酸和酚类化合物等，其分泌量受 许多植物体内部和外部条件的影响。就养分状况而 言，缺乏磷、钾、铁、锌、铜和锰等都可能影响植 物体内某些代谢过程，是低分子量的有机化合物累 积并有根系分泌到根际。缺磷导致油菜分泌柠檬酸； 缺钾导致玉米分泌碳水化合物。
养分效率基因型差异的可能机理
养分吸收效率既取决于根际养分供应能力及养 分的有效性，同时也取决于植物根细胞对养分的选 择性吸收和运转能力。 在养分胁迫时，植物可通过根系形态学和生理 学的变化机理来调节自身活化和吸收养分的强度。 对于磷、锌等土壤中弱移动性的养分，根系形态特 征如根系体积、分布深度、根毛数量等的改变对养 分吸收有明显的影响。根际 pH值和氧化还原电位的 改变，根分泌的还原性和螯合性物质以及微生物能 源的种类和数量等都是衡量不同基因型植物吸收效 率的标准。
施铜量（mg/盆） 0 0.1 0.4 40 0 0 9.5 100 1.6 7.1 52.0 100 0 25.5 44.0 100 100 114 114 100 98.6 95.2 93.6 100
在表述不同植物营养形状的基因型差异时常用 到养分效率这一概念，但目前对养分效率（Nutrient efficiency）尚无统一定义。
广义遗传率（%）=
基因型方差 基因型方差+环境方差 基因加性方差 基因型方差+环境方差
×100
狭义遗传率（%）=
×100
二、植物营养性状基因型差异的例证
1 、生长在石灰性土壤上的有些大豆品系易出现 典型的失绿症；而另外一些则无失绿症状。 （Weiss，1943） 2 、芹菜对缺镁和缺硼的敏感性存在着基因型差 异。（Pope & Munger，1953） 3、小麦锌营养效率存在基因型差异（Graham）
锌效率 * （%） 92 41
缺锌处理的产量 *锌效率（%）= ×100 施锌处理的产量
4、植物铜利用效率在不同植物种类 和不同品种之间都有明显的基因 型差异。小麦一般对缺铜比较敏 感，而黑麦对缺铜有较强的抗性。
在缺铜土壤上不同基因型对铜的反应
植 物 品 种 种 类 小 麦 Cabo Halberd Chinese spring 黑 麦 Imperial 小黑麦 Beagle
植物基因型（所有基因）
环境因素影响基因表达
DNA
转录
RNA
翻译 蛋白质 分化生长 植物表现型（基因型+环境作用）
植物基因型与表现型的关系
由于分离、重组和突变等原因，某一群体 的不同个体间在基因组成上会产生差异。群体 中个体间基因组成差异而导致的表现型差异通 常被称之为“基因型差异”。
对于单基因控制的质量性状，可以根据表 现型的分离和重组规律来确定其基因型；对于 多基因控制的数量性状，往往只能通过一些间 接的方法来估测多基因综合作用的结果。在实 践中，通常用遗传率（或称遗传力）作为估测 数量性状的遗传变异程度的一个指标。
第十章
植物营养的遗传特性与改良
一直到本世纪中期，农业生产的年增长率基 本上是通过扩大种植面积来实现的。随着人口的 不断增长，人均耕地将越来越少，要在有限的耕 地上生产出足够养活众多人口的粮食，只有提高 单产。为此，必须增加生产投入、改善植物生长 环境。这一途径既要消耗大量的人力和财力，同 时也可能破坏生态平衡，甚至导致资源退化、环 境污染和投入效益下降等。另一条途径就是充分 发掘和利用植物自身的抗逆能力，通过遗传和育 种的手段对植物加以改良，以提高作物产量。这 一途径被称为生物学途径，它能克服前一途径的 种种弊端，因此越来越显示出其重要性。
养分效率Baidu Nhomakorabea
运输效率
根-地上部运输 （长距离运输） 根内运输（短距离运输）
吸收效率
根系形态学特性
根系
对养分缺乏的反应
根系生理生化特性
吸收系统的亲合力（Km）
菌根
临界浓度（Cmin）
遗传特性
根际特性
对养分缺乏的主动反应 （如：分泌螯合性、还 原性物质、质子等）
对养分缺乏的被动反应 （如：阴-阳离子吸收的 不平衡）
人们常以植物获得最佳或最大养分供 给量时的生长量或产量与植物在某一或 某些矿质养分胁迫时的生长量或产量的 比率，即相对生长量或相对产量来表达 养分效率。 从养分种类来看，对养分效率的研究 大都集中在一些土壤中化学有效性较低 的元素如铁、磷、锰、锌和铜上，特别 对磷和铁研究较多。
第二节
植物营养效率基因型差异的
一般认为，养分效率应包括两个方面的含义： 其一、当植物生长的介质，如土壤中养分元素的有 效性较低，不能满足一般植物正常生长发育的需要 时，某一高效基因型植物能正常生长的能力；其二、 当植物生长介质中养分元素有效浓度较高，或不断 提高时，某一高效基因型植物的产量随养分浓度的 增加而不断提高的基因潜力。
形态学、生理学和遗传学特性
一、形态学和生理学特性
植物营养效率的基因型差异不仅体 现在不同基因型植物的形态学特征方面， 而且体现在一系列生理学和遗传学特征 方面。高效基因型的吸收效率、运输效 率、和利用效率都较高，或者其中一两 个效率特别高。
利用效率
细胞水平上的需要 地上部的利用效率 （如：再转移效率） 定位/根内结合形态
第一节
植物营养的遗传变异性和基因潜力
一、植物营养性状的表现型、基因型 和基因型差异
基因是控制生物生长发育性状的基本功能 单位。它既是染色体的一个特定区段，又是 DNA的一段特定碱基序列。 基因型（ genotype ）是生物体内某一性状 的遗传基础总和。 表现型（phenotype）是指生物体在基因型 和环境共同作用下表现出的特定个体性状。