贾绪存-低磷胁迫对玉米侧根密度的影响

低磷胁迫对玉米侧根密度的影响

汇报人：贾绪存

导师：刘鹏教授董树亭教授

山东农业大学

2017.8.18 哈尔滨

汇报提纲

一．前言

二．材料与方法三．主要研究结果四．小结

一、前言

磷是植物生长发育必需的大量元素，全世界30%-40%的耕地粮食生产受

低磷限制。虽然我国磷肥用量持续增长，但粮食作物磷肥利用率仅为11.6%。

且我国耕地严重缺磷土壤(有效磷<5 mg kg-1)占全国耕地面积的50%左右。土壤缺磷成为粮食生产的主要限制因素之一。

Jaramillo-Velastagui, 2011

全球土壤可用性磷素分布图

Cordell et al (2009)

1800-2000年全球磷肥来源

☐全球磷矿资源有限，全球商业磷储量将在50-100年内耗尽。

☐提高植物对磷素的吸收与利用对经济、环境和粮食生产至关重要。

☐植物根系可对低磷胁迫产生一系列的生理、形态方面的响应。研究表明，较高的根长密度、根毛长度和浅根型根系构型可提高低磷胁迫下植物对磷素的吸收。

☐侧根由主根上的侧根原基分化、伸长形成。侧根的形成和生长影响根系对土壤探索能力、根系吸收面积和土壤磷溶解。研究表明，较高的侧根密度有利于形成浅根型根系。SimRoot模型分析表明，当土壤中有效磷含量较低时，较高的侧根密度有利于根系吸收表层土中的磷，促进植物生长发育。

FL

MS

Postma et al., 2014

不同侧根密度玉米根系构型SimRoot模拟

☐验证高侧根密度玉米根系有利于土壤磷素吸收的假设。研究不同侧根密度玉米自交系根系构型、根长密度、根代谢与植株磷素吸收、光合速率、干物质和产量形成间的关系。

☐低磷胁迫下不同表型玉米侧根密度的表现

☐低磷胁迫对不同表型玉米根系呼吸的影响

☐低磷胁迫对不同表型玉米根系通气组织的影响

☐低磷胁迫对不同表型玉米磷素吸收的影响

☐低磷胁迫对不同表型玉米光合速率的影响

☐低磷胁迫对不同表型玉米地上部生物量和产量影响

二、材料与方法

2.1 试验设计

重组自交系B73 ×Mo17中筛选出2种表型玉米品种，试验采用2个磷素水平×8个品种随机区组设计，每个品种4次重复：

☐高侧根密度表型玉米(MS)：Mo79, Mo295, Mo301, Mo321

☐低侧根密度表型玉米(FL)：Mo67, Mo86, Mo98, Mo327

MS FL

●高磷(HP)：200 μM；

●低磷(LP) ：20μM

采用高160 cm、内径为15.7 cm 的PVC管，填入混合的细沙，蛭石，珍珠岩和土壤(比例为0.5:0.35:0.05:0.1)

于大口期测光合，取样，冲根，测定根

呼吸。

LP67 HP67LP86 HP86LP98HP98LP327HP327

LP79 HP79LP295 HP295LP301HP301LP321HP321

LP67 HP67LP86 HP86

LP79 HP79LP295 HP295

大田试验：

●高磷(HP) ：37.50 ±1.76 mg kg-1

●低磷(LP) ：10.25 ±0.48 mg kg-1

于开花期测定叶片光合、测定D95、冲根成熟期收获籽粒测产。

2.2 测定项目与方法

•单叶光合：Licor-6400光合仪测定净光合速率

•叶绿素含量：参照Arnon’s (1949) 方法

变化速率

•根呼吸：采用Li-6400 红外线气体分析仪测定根段CO

2

•根段解剖：采用激光烧蚀层析成像技术解剖根段，RootScan进行图片分析•根系形态：EPSON700进行根系扫描，WINRhizo图片分析

•干物质：将植株分为茎叶两部分，烘干称重

•磷含量：磷钼酸比色法

•产量：成熟期取2米2行玉米穗考种

Mo334 HP Mo86 HP Mo98 HP Mo301 HP

Mo327 HP Mo67 HP Mo295HP Mo321 HP

Mo 67 HP and LP Mo 86 HP and LP Mo 98 HP and LP Mo 327 HP and LP Mo 295 HP and LP Mo 301 HP and LP Mo 321 HP and LP Mo 334 HP and LP

三、主要研究结果

温室大田

图1 不同表型玉米侧根密度差异

☐低磷胁迫未显著影响初生胚根和种子根的侧根密度，但显著降低节根侧根密度☐MS型玉米节根侧根密度显著高于FL型玉米

图2 不同表型玉米侧根长度差异

☐低磷胁迫显著降低玉米总侧根长度

☐低磷水平下MS型玉米节根的总侧根长度显著高于FL型玉米

低磷水平下MS型玉米节根的轴根长度显著小于于FL型玉米

图4 不同表型玉米特异性根呼吸

☐高磷水平下不同类型玉米轴根和侧根的呼吸速率无显著差异

☐低磷水平下MS型玉米轴根、侧根及整体根呼吸速率显著低于FL型玉米

低磷水平下玉米轴根和侧根根呼吸速率与侧根密度显著负相关

图6 不同表型玉米RCA(通气组织)

差异

HP LP

FL

MS

温室大田

图7 不同表型玉米RCA(通气组织)差异

☐高磷水平下不同类型玉米RCA无显著差异

☐低磷水平下MS型玉米RCA显著高于FL型玉米