低磷胁迫对‘浙粳22’等8个晚粳稻品种苗期性状和养分吸收的影响

低磷胁迫对‘浙粳22’等8个晚粳稻品种苗期性状和养分吸收的影响 低磷胁迫对‘浙粳22’等8个晚粳稻品种苗 期性状和养分吸收的影响 浙江农业ActaAgricuhuraeZhejiangensis22(6):818,823,2010 低磷胁迫对'浙粳22'等8个晚粳稻品种苗期性状和养分吸 收的影响 周涯一,修芬连一,石建尧.,叶胜海,赵宁春,陈萍萍一,金庆生,张小明' (浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江省种 子总站,浙江杭州310020) 摘要:以浙江省晚粳稻主栽品种'浙粳22','浙粳27','秀水110','秀水09','秀水128','秀水63','嘉 991'和'嘉花1号'为材料,研究了低磷胁迫(0.5mg/L)下根系和秧苗生长情况.结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,不同品种的根 长,干物质重,氮,磷,钾养分吸收,根系磷素吸收动力学参数I…(最大吸收速率),K(吸收速率=1/2I…时 介质中离子的浓度)和C…(根系净吸收速率为零时介质中离子的浓度)均存在显着差异,'浙粳22','浙粳 27','秀水t10','秀水O9'和'秀水63'低磷胁迫时K和Ci较小,I…较大,对磷的亲和力和利用效率较 高,具有一定的耐低磷特性;相反,'嘉花1号','嘉991'和'秀水128'的K和c…较大,Im=较小,对磷的亲 和力较低,对低磷胁迫表现较为敏感. 关键词:水稻;低磷胁迫;苗期性状;养分吸收 中图分类号:S511.22文献标识码:A文章编号:1004—1524(2010)06—0818—06 Effectofphosphorusdeficiencystressonseedlingcharactersandnutrientab- sorptionofjaponicaricevarieties ZHOUYa,,XIUFen—lian,,SHIJian—yao,YESheng—hat,ZHA0Ning— chun,CHENPing— ping.', JINQing—sheng,ZHANGXiao—ming' (CollegeofChemistryandLifeSciences,ZhejiangNormalUniversity,Jinhua321004,China;InstituteofCrop andNuclearTechnologyUtilization,ZhejiangAcademyo,AgriculturalSciences,Hangzhou310021,China;Zhe— fiangSeedManagementStation,Hangzhou310020,China) Abstract:Ahydroponicexperimentwasconductedtostudytheeffectoflowphosphorus(0.5mg'L)onroot length,dryweight,nitrogen,phosphorus,potassiumuptakeandrootphosphorusuptakekineticparametersofjaponi— caricevarietiesZhejing22,Zhejing27,Xiushui110,Xiushui09,Xiushui128,Xiushui63,Jia991andJiahua1. Theresultsshowedthatthereweresignificantdifferencesamongvarietiesinrootlength,biomass,nitrogen,phos— phorusandpotassiumuptakeandrootphosphorusuptakekineticparameters(I…,KandC…) .Zhejing22,Zhe— jing27,Xiushui110,Xiushui09andXiushui63showedlowerKandC…,buthigherI… valuesunderphosphorus deficiencystress,andtheyalsoshowedlongerrootlength,higherdryseedlingweightandphosphorusutilizationeffi— cieney.Meanwhile,Jiahua1,Jia991andXiushui128showedhigherKandC.,butlowerI… valuesandlower biomass,phosphorusutilizationefficiencyunderphosphorusdeficiencystress. Keywords:rice;phosphorusdeficiencystress;seedlingcharacters;nutrientabsorption 收稿日期:2010—06—04 基金项目:浙江省科技厅项目(2004C12020;2008C22068) 作者简介:周涯(1986一),四川雅安人,女,硕士研究生,研究方向为植物分子生物学 与基因工程.Tel:0571—86404100;E—mail:zhouya- blue@163.COI1] 通汛作者,张小明,E-mail:xmzhang@mail.hz.zj.cn 周涯等:低磷胁迫对'浙粳22'等8个晚粳稻品种苗期性状和养分吸收的影响 近年来,磷肥在水稻生产中的使用量不断增 加….我国南方酸性红壤,强烈的化学固定作用 使其中的磷极易被转化为水稻难以吸收利用的 无效磷.Bolland等认为磷肥的当季利用 率只有10%,20%,但品种问存在一定的差 异,选育磷高效利用的水稻品种已成为当前的 重要课题. 水稻磷营养的敏感期在苗期,磷缺乏将显着 影响生物学产量.本文通过对8个浙江省 晚粳稻主栽品种苗期的低磷胁迫,探讨对其根 ,磷素动力学参数和氮,磷,钾养分 长,干物质重 吸收的影响,以了解浙江省晚粳稻品种对磷的利 用情况,为合理施肥,降低农业污染,保护生态环 境提供参考. 1材料与方法 1.1试验材料 试验于2009年进行,试验材料为'浙粳22', '浙粳27','秀水110','秀水09','秀水128', '秀水63','嘉991'和'嘉花1号'等8个浙江省 生产推广的晚粳稻品种. 1.2试验设计 选成熟的饱满种子,0.1%次氯酸钠溶液浸 泡24h消毒后用超纯水洗净,30?(新苗生化培 养箱SPX一250BS—IlI)催芽,根长达2,3cm时,选 择长势基本一致的芽谷于培养盒中培养,每盒40 粒放置在浮于培养液的网格中,30~C培养至2叶 期时移栽到25L塑料培养槽中(含10mg/L的常 磷培养液?..),每槽每品种各10株共80株,3次 重复.2d后进行低磷处理,磷浓度为0.5mg/L (用P表示),以常磷为对照(用P..表示),磷以 NaHPO形态供应.每5d换1次营养液,每天 用0.1moL/L的HC1和NaOH调pH至5.0.每 10L营养液中加3%H:O溶液1,3mL,每隔3 d加1次,50d后取样.试验在浙江省农业科学 院晴雨晒场进行. 秧苗用蒸馏水洗净后分地上和地下两部分 测量苗高和根长,105oC杀青30rain,75?烘干48 h至恒重,测定干物质重.研钵磨细过60目筛, 用浓Hs0一HO消煮,凯氏定氮法测氮含量,钼 兰比色法测全磷含量,原子吸收法测钾含量. 根系吸收动力学参数的测定,每处理取5 株,移植到装有2L无磷营养液(其他营养元素 浓度均为对照营养液的1/4)的塑料桶内饥饿36 h,然后将磷浓度换为2.5mg/L(其他营养元素浓 度均为对照营养液的1/4)开始磷素耗竭试验,在 0.5,1.0,1.5,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,8.0, 9.0,10.0h时,分别取培养液1mL,用钼兰比色 法测所取营养液的磷浓度.取根系75(?烘48h 至恒重,测干物质重.将培养液的磷浓度(C)对 时间(t)作消耗曲线?,C=a+b+ct(a,b,c为 一 元二次多项式的系数)拟合获得a,b,C值. I…(离子最大吸收速率)=b×培养液体积(L)/ 根系干重;反映载体蛋白对离子亲和力的K(吸 收速率=1/2I…时介质中离子的浓度)=a一 3b/16c;C是离子吸收速率等于零时(即培养 液的磷浓度保持相对稳定时)的磷浓度,表示根 系对低养分的忍受能力. 1.3数据统计 数据用MicrosoftExcel和SPSS软件分析. 2结果与分析 2.1低磷胁迫对苗期生物学性状的影响 2.1.1苗高和根长 低磷处理的苗高均较对照矮,其中'浙粳 22','秀水128','秀水63'和'嘉花1号'均达 显着差异.低磷胁迫对'嘉991'的苗高影响较 小,相对苗高为92.88%,而对'秀水63'影响较 大,相对苗高仅79.54%.相反,低磷处理后的根 长受到一定的促进,均较对照长,其中'浙粳 22','浙粳27','秀水110','秀水09','嘉 991'和'嘉花1号'达显着水平.'嘉991'的相 对根长达到了165.62%,而'秀水63'的相对根 长仅114.40%(表1).说明不同品种的苗长和 根长对低磷胁迫的敏感度不同,品种间差异较 大. 2.1.2干物质重和根冠比 苗期干物质积累量,在一定程度上反映了品 种对养分的吸收,转运以及利用效率.结果表明 低磷条件下所有品种的苗重(指地上部分干重) 均低于对照,而根重和根冠比均高于对照,说明 低磷胁迫明显抑制了苗,促进了根的生长,但不 (2010年11月) 浙江农I第22卷第6期 同品种对低磷胁迫的反应程度不同(表1).相 对苗重最小的'秀水63'为74.90%,而最大的 '秀水110'为96.93%;相对根重最小的'秀水 63'为101.26%,而最大的'嘉991'为174.34%; 相对总干重最小的'秀水63'为78.35%,而最大 的'浙粳27'为106.40%;相对根冠比最小的'秀 水09'为109.92%,而最大的'嘉991'为 198.71%. 2.2低磷胁迫对苗期氮,磷,钾吸收的影响 2.2.1对磷吸收,利用效率的影响 植株的磷吸收量可定义为植物对磷的吸收 效率,反映作物从介质中获取磷的能力;磷吸收 效率=单株干物质量×磷含量;单位吸收的磷量 所产生的干物质重可定义为植株体内磷的利用 表1不同供磷条件下8个晚粳稻品种的苗高和根长 TableIEffectsofdifferentconcentrationsofphosphorusonseedlingheightandrootlengthofe ightjaponicaricevarieties 注:相埘量=(处理值/对照值)×100;同一列不同行数据后没有相同小写字母表示差 异达5%水平;P为低磷处理,P.为对照.下同. 周涯等:低磷胁迫对'浙粳22'等8个晚粳稻品种苗期性状和养分吸收的影响 效率,磷利用效率=地上部干物质量/地上部磷 积累量=1/磷含量.随着施磷量的减少,磷吸收 量显着降低(表2).'嘉991'和'秀水128'的磷 相对吸收效率在20%以上,而'秀水110'仅 12.03%,其余品种介于两者之间.低磷处理的 磷利用效率明显高于对照,说明低磷胁迫提高了 表2不同供磷条件下8个晚粳稻品种的磷吸收和利用效率 Table2Effectsofdifferentconcentrationsofphosphorusonphosphorusuptakeandutilizatio nefficiencyofeightjaponicarice varieties 项目浙粳22浙粳27秀水110秀水O9秀水128秀水63嘉991嘉花1号 磷吸收效率/(mg?株) P050.38?0.07a0.43-+0.04a0.35?0.09a049?0.10a0.48?0.08a0.39?0.06a0.39?0.04a041-+005a P206?009c2.68?0.10ef291?006f2.65:tO08el99?007be1.92?002bc179?0. 03b2.32?0.05d 磷利用效率/(mg?mg) P05657.62?3.20l P】0 相对量/% 相对磷吸 收效率 相对磷利 用效率 53723?4.56j653.34?3.671488.19-+3.34i431.67?4.32h753.39-+5.23m43009?3.56h550.27?4.52k 173.61?124b15905?342a183.37?2.54C22667?452e323.8?552g18657?2.32c217.16?1.73d 268.20d309.45e410.79f266.23d190.44a232.67b230.53b253.40c 磷的利用效率.'秀水110'的磷相对利用效率 为410.79%,'秀水128'仅190.44%. 绝对吸磷量是磷效率高低的关键,只有吸收 足够的量才能保证正常生长.从磷的绝对吸收 量来看,无论是低磷处理还是对照,'浙粳22', '浙粳27','秀水09'和'嘉花1号'的磷吸收效 率都高于其他品种. 2.2.2对氮,钾含量和累积量的影响 低磷处理显着降低了'浙粳22'等8个晚粳 稻品种的氮,钾含量和累积量(表3),但不同品 种间表现出一定的差异.所有品种的相对氮含 量和积累量均达到50%以上,8个水稻品种钾含 量和累积量表现出类似的趋势,但是相对钾含量 和钾积累量差异显着;'秀水63'的相对钾含量 为85.15%,'秀水110'的钾含量和积累量与其 他7个水稻品种差异显着,仅58.65%和 56.69%.说明低磷胁迫下,氮,钾吸收和积累特 点随品种而异,除'秀水110'外,各水稻品种的 相对养分含量均大于60%. 2.3低磷胁迫对磷素吸收动力学特征的影响 不同供磷条件下水稻根系磷素吸收动力学 特征如图1所示.低磷处理的C…除'秀水128' 外,其余品种未达显着差异;各品种I…均达显着 差异;除'秀水128','嘉991'和'嘉花1号'的 K外,其余品种未达显着差异. 3.0 25 2.0 15 E 1.0 O5 O0 3?0 2?5 — 2?0 15 呈 '?0 o0 .5 O.0 e AL)匕FGH 品种 A,浙粳22;B,浙粳27;C,秀水110;D,秀水09;E,秀水128; F,秀水63;G,嘉991;H,嘉花1号.同一处理栏中没有相同 小写字母表示差异达到5%显着水平. 图1不同供磷下8个水稻品种I,K和c…的差异 Fig.1DifferenceinI,KandC…of8ricevarietiesat differentphosphorusconcentrations e工??????口. ?J,l!,?-_________fL???????a口 0???Ib一一 ?????????b一 ??????Ib壬一 0????????bi乜一 d????I 一一一一一 匝 浙江农业第22卷第6期(2010年11月) 表3不同供磷条件下8个水稻品种的氨和钾含量 Table3Effects.fdifferentconcentrationsofphosphorusonnitrogenandpotassiumcontentso feightjaponic口ricevarieties 3讨论 低磷胁迫下,水稻植株在形态解剖和生理生 化等方面都会发生了一系列的变化.本研究 表明,'浙粳22'等8个晚粳稻品种低磷胁迫的根 长,根重,根冠比,磷利用效率和对磷的亲和力明 显提高,这与李海波等,郭再华等…的结果相 似,其原因可能是低磷胁迫使水稻植株通过改变 根系形态提高了吸收养分的能力并维持代 谢,然而不同品种问差异明显,反映出品种 问不同的耐低磷能力. 水培是进行苗期耐低磷品种筛选的较好方 法,对低磷的 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 指标有根据相对地上部 干重或相对总生物量,或以磷利用效率博】,或 以相对根长和相对根冠比各占权重50%的综合 指数,或选择某些与磷效率有关的生理和形态 指标,或根据秧苗的长势强弱?等来评价其 耐低磷特性.曹黎明等通过对水稻耐低磷机 理的初步研究表明,根系形态特征对磷素吸收至 关重要.缺磷时,耐低磷品种仍能保持强大的根 系,维持较高养分吸收强度.结合前人的研究成 果,作者认为耐低磷品种在低磷条件下仍能保持 强大的根系,且对磷利用效率和磷亲和力较高. '浙粳22'和'秀水63'的苗重,根重和单株 重都较大,变幅较小,对磷的亲和力,利用效率和 氮,钾的积累量都较高,从而表现出较强的耐低 磷特性.'浙粳27','秀水110和'秀水O9在 相对单株重,相对苗重,相对根长,相对苗长和相 对磷利用效率上变化幅度较大,对磷的亲和力较 高,磷利用效率居中.在低磷胁迫下通过改变地 上部和地下部干物质分配,增加磷利用效率,从 而保证了一定的耐低磷特性. '嘉991'的根重,相对根冠比,相对单株重, 相对苗长和相对根长的变幅较大.低磷时表现 出较大的根长,根重,对磷的亲和力较弱,从而导 致磷利用效率,氮和钾积累量较小.'嘉花1号' 的多项指标居中,与'嘉991'一样在低磷下表现 出较大的K,cj和较小的I…,对磷的亲和力较 弱,但在磷吸收和利用效率,氮和钾积累量方面 周涯等:低磷胁迫对'浙粳22'等8个晚粳稻品种苗期性状和养分吸收的影响?823? 优于'嘉991'.'秀水128'的单株重,根重,苗 重,平均根长,磷利用效率,氮和钾积累量较小, 对磷的亲和力低,对低磷胁迫表现敏感. 参考文献: [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] 张清,陈智文,刘吉平,等.提高磷肥利用率的研究现状及 发展趋势[J].世界农业,2007,(2):50—52. 张浩,曾亚文,杜娟,等.云南水稻地方品种磷高效种质的 筛选及生态分布规律研究[J].植物遗传资源,2007,8 (4):442—446. 李永夫,罗安程,吴良欢,等.两个基因型水稻利用有机磷 的差异及其与根系分泌酸性磷酸酶活性的关系[J].应用 生态,2009,20(5):1072—1078. 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