论文部分内容阅读
本研究收集了我国玉米育种中40个自交系和24个推广杂交种，通过设置施磷(对照)和低磷两个处理，采用池栽和大田试验，分别在苗期和成熟期对参试玉米基因型的磷效率进行了分类。在此基础上，选择自交系KH5(代表磷高效型)和西502、齐201(代表磷低效型)两类磷效率差异较大的基因型为试验材料，进行盆栽、沙培试验，研究了基因型间磷效率差异的机理，包括根系形态和生理学指标、磷素吸收与再利用、氮钾素的吸收与分配、光能转换与利用及过剩光能耗散等内容。同时，还初步分析了玉米磷效率的杂交效应及其受供磷水平的影响。主要研究结果如下： 1 玉米磷效率的差异及基因型筛选 玉米不同基因型在苗期和成熟期的磷积累量、产量(生物产量、经济产量)均存在显著差异，并受供磷水平的显著影响。不同基因型间干物质向籽粒中的分配比例基本相同，施磷后对杂交种的经济系数影响较小，但自交系的经济系数增长幅度较大。磷素向籽粒中的分配比例(磷收获指数)存在明显的基因型差异，且不同基因型玉米的磷收获指数对施磷的反应也有所不同，但总体上保持稳定。 以低磷处理下玉米的磷利用效率和相对产量(或施磷增产率)为指标，分别在苗期和成熟期将参试玉米基因型分为磷高效型和磷低效型，发现苗期和成熟期筛选结果基本一致，表明可在苗期进行玉米磷效率的早期选择。苗期筛选结果显示，参试的40个自交系中只有6个属于耐低效胁迫的磷高效型，而绝大多数(34个)属于磷低效型，反映出目前我国玉米自交系中耐低磷基因型的缺乏。 2 磷效率的杂交效应及其受供磷水平的影响 施磷后自交系的磷积累量、干物质产量以及经济产量的增幅普遍高于杂交种的增幅。玉米苗期的磷积累量、干物质产量和磷利用效率都表现出不同程度的杂交优势，甚至超高 亲优势，但其发挥受组合选配和供磷水平的影响很大。成熟期玉米的磷积累量、干物质重、经济产量、经济系数以及磷利用效率也都具有不同程度的杂交优势，且低磷条件更能显示出杂交种的优势。 3 不同磷效率玉米根系特征及其与磷素吸收和干物质积累的关系 低磷处理在4叶期以前就抑制了根系的生长，随着叶龄的增长，抑制作用加剧。在 李绍长：玉米不同基因型的用效率差异及其机理研究施磷对照处理下，磷高效型与磷低效型玉米根系特征相近，但在低磷处理下，磷高效型玉米更大的根系体积和吸收面积，有利于吸收介质中的磷。除了根系形态学上的差异外，无论施磷对照还是低磷处理下，磷高效型玉米单位体积的根系吸磷量均显著高于磷低效型，表现出更高的吸磷效率。 由于根系形态学和吸磷效率上的差异，无论是在对照还是低磷处理下，磷高效型玉米的磷积累量和磷净吸收量均显著高于磷低效型玉米。统计分析表明，玉米苗期的根系体积与植株干重的相关程度达显著水平，其对干重的直接贡献率最大。从生理学角度考虑，植株磷积累量是植株吸磷能力的最终体现，与植株干重的相关性达极显著水平，而且与根系单位体积吸磷量也显著相关。因此，可以分别用苗期的根系体积和植株磷积累量作为评价玉米耐低磷特性的形态学和生理学指标。4不同磷效率玉米对磷再利用效率的差异 低磷胁迫使玉米对磷的吸收和积累量减少。沙培试验的3～5叶龄期间，磷高效型玉米在施磷对照和低磷处理下磷素吸收和积累量均显著高于磷低效型玉米，表现出较强的耐低磷能力。 低磷处理使玉米叶片中有机磷降解和总磷输出率均增加，无论是低磷处理，还是施磷对照处理，磷高效型玉米叶片中磷的再分配利用效率高于磷低效型玉米，表现在酸性磷酸酶活性、有机态磷的降解利用率和总磷的输出率均高于磷低效型。 淀粉和蔗糖合成时释放出的无机磷可被重新利用，因此这二者的变化也可从一个方面了解不同基因型玉米受低磷胁迫的程度和磷再利用状况。低磷处理下，磷低效型玉米淀粉含量的增幅高于磷高效型，表明其受低磷胁迫的影响更大。玉米叶片中蔗糖含量的变化方向因基因型而异，其中磷低效型玉米的蔗糖含量下降，而磷高效型玉米的蔗糖含量却增加。5供磷水平对不同磷效率玉米的氮钾素吸收与分配，以及蛋白质代谢的影响 不同磷效率玉米基因型对氮素和钾素的吸收和积累有较大的差异，且对供磷水平的反应各不相同。磷低效型玉米氮。钾素的吸收和积累量对供磷水平反应敏感，在正常供磷水平下，氮。钾素的吸收和积累量显著高于磷高效型玉米；低磷处理下相反，磷低效型玉米的氮、钾素吸收和积累量显著低于磷高效型。表明磷高效型玉米不仅对磷的吸收和积累效率较高，而且在低磷条件下对氮和钾的吸收和积累能力也更强。低磷处理使氮、钾素在玉米根系中的分配比例增加，而向地上部分配的比例减少。磷低效型玉米这种趋势更明显。 低磷处理使玉米未展叶中蛋白质合成量减少。虽然在施磷对照中，磷低效型玉米未展叶中蛋白质含量高于磷高效型玉米，但低磷处理下，其蛋白质合成减少幅度更大，蛋白质含量反而显著低于磷高效型。低磷胁迫还加速了老叶中蛋白质的降解，磷?