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大豆(Glycinemax(L)Merr．)起源于中国。在我国南方，发展大豆种植有着一定的优势和潜力，但土壤缺磷可能是华南地区大豆生产的主要限制因素之一，仅靠传统的改土、施肥措施往往不能有效地解决土壤缺磷问题。引种或培育能较好地适应低磷酸性红壤环境的优良大豆品种，结合利用土壤微生物如菌根真菌来改善作物磷素营养，是既经济又环保地提高缺磷耕地中的大豆产量、促进农业可持续发展的有效途径。研究低磷条件下大豆的根部形态、构型变化对磷效率的影响及其与菌根的相互作用机理，可为提高大豆磷效率提供重要的理论根据。本研究采用具有不同根构型和磷效率的51个大豆品种，分别在博罗和英德两个试验地点，分春播和夏播两个季节进行田间试验，研究了田间条件下大豆对低磷胁迫的反应及基因型差异，探讨了低磷胁迫下大豆的根形态、根构型变化与大豆生长和磷效率的关系。在此基础上，筛选出30个具有不同磷效率的大豆基因型，在温室盆栽条件下研究了接种丛枝菌根真菌(Glomusmosseae，简写为G1．m)对大豆磷效率的影响及其与根形态、构型之间的相互关系。研究结果表明：
(1)田间条件下施用磷肥对大豆生长和产量具有显著的影响。两个试验地点、两个季节中的大豆生物量和产量的磷处理间差异均达到极显著水平，证明缺磷确实为供试酸性红壤上大豆生长主要的限制因子。不同供试大豆材料间生物量和产量具有极显著的基因型差异，表明大豆具有适应低磷土壤的遗传潜力。
(2)供试大豆材料的根构型与磷效率密切相关。浅根构型(A型)大豆供试材料的单株磷累积量、生物量和籽粒产量均显著高于深根构型(C型)，而中间类型根构型(B型)介于两者之间，说明低磷条件下，浅根型大豆根系具有合理的三维空间分布，有利于对耕层土壤中有效磷及其它营养元素的吸收，从而显著提高了大豆的磷效率以及生物量和产量。
(3)土壤中磷的有效性等环境因素对根构型具有调节作用。在土壤表层施磷条件下，大豆根系普遍变浅，表明植物根系具有明显的趋肥性。低磷条件下，极浅根构型(A+型)和极深根构型(C+型)的大豆供试材料根构型的可塑性小，稳定性很高。中间型(B型)的大豆供试材料根构型最不稳定，根系可塑性最大。表明大豆的根构型既是一种遗传特性，又可适应外界环境的变化而改变根系的空间分布，以在逆境条件下获得更多的水、肥供应。
(4)供试大豆材料的根形态也与磷效率密切相关。其中总根长与磷效率呈极显著的正相关，说明总根长对提高大豆磷效率起关键作用，是大豆磷效率的重要因素之一。
(5)温室盆栽试验条件下，低磷土壤接种菌根真菌效果显著，而且不同根构型大豆的菌根侵染率差异显著，B型及C型大豆的菌根侵染率显著高于A型；高磷土壤接种菌根真菌效果不明显，菌根真菌的生长被强烈抑制，菌根侵染率大大降低，三种根构型大豆之间菌根侵染率差异均不显著。说明土壤含磷状况对菌根真菌的侵染具有明显的调节作用。
(6)不同根构型的大豆基因型可与菌根真菌形成不同程度的共生关系。低磷下，总的侵染趋势为：根构型为中间型(B型)及深根型(C型)的大豆品种与菌根真菌形成的共生体最多，浅根型(A型)大豆最低。这可能说明中间型(B型)和深根型(C型)根构型的大豆品种与菌根形成共生关系的可塑性最强，而浅根型大豆对菌根的依赖程度最低。而高磷条件下，菌根真菌侵染率在不同根构型的大豆材料之间差异不显著。
(7)不同根构型的大豆基因型的磷吸收效率不同，而且与菌根侵染率之间关系密切。低磷下，菌根真菌对不同基因型大豆品种磷吸收的菌丝贡献率大小顺序为：深根型(C型)>中间型(B型)>浅根型(A型)。磷吸收效率增加量的大小顺序与菌丝贡献率大小顺序具有一致的变化趋势。高磷下，大豆植株通过根系直接吸收更多的磷素而导致的单株磷累积量大增，与菌根真菌的接种与否关系不大。高磷接种菌根真菌处理下，磷吸收效率绝对值大小顺序总趋势为：浅根型(A型)>中间型(B型)>深根型(C型)，与大豆品种间固有的磷效率的基因型差异的趋势一致。
(8)无论高、低磷处理下，接种菌根真菌对大豆总根长的影响不大，大豆植株的总根长与菌根侵染率高低的关系不大。说明总根长等形态性状与菌根侵染之间关系不明显。
(9)寄主植物的磷营养状况对菌根真菌的菌丝活性有一定的调节作用。在低磷下，接种的菌根真菌对大豆磷营养的菌丝贡献率较大，大豆植株的单株磷累积量增大，不同磷效率大豆品种的根构型状况与菌根侵染之间存在互利互补的关系；而在高磷下，随着寄主植物磷营养状况的改善，菌根真菌的菌丝生长受到抑制，不同磷效率大豆品种的根构型状况与菌根侵染之间关系不明显。
综上所述，本研究证实了大豆对低磷胁迫反应的基因型差异，阐明了大豆的根形态、根构型对低磷胁迫的适应性及其在大豆磷吸收、生长和产量形成中的重要作用。同时首次揭示了丛枝菌根真菌共生体系对大豆磷效率的影响及其与根形态构型之间的互利互补关系。这些结果可为深入了解大豆磷效率的根系生物学基础，从而为遗传改良大豆的根系性状和建立高效的大豆一菌根共生体、提高大豆的磷效率提供理论依据，进而为提高华南地区的大豆生产以及农业经济效益和环境效益作出贡献。