摘 要：
我省稻田土壤缺磷低产面积很大,特别是山区冷浸田、湖区烂泥田等,受地下水等冷浸的影响,土壤有效磷低,常常引起水稻生长前期“僵苗”不发,严重限制了水稻产量的提高。因此,筛选和鉴定抗不良土壤性状,包括耐低磷的水稻品种对提高中低产地区水稻产量有重要意义。 据报道(S.A.Barber 1985),植物在对磷的吸收、积累、分配和利用等方面存在着差异,并认为这种遗传差异可以由根系生长特征,在低磷条件下竞争磷的能力,耐毒害元素如铝等的能力以及根系磷酸酶活性等特性表达。近年来,动力学研究结果表明,品种间吸磷能力的差异反映在它们的根系类型和数量、最大吸磷速率(Vmax)、米氏常数(Km值)和最小浓度(Cmin)等指标上。因此,在目前水稻品种抗不良土壤特性的鉴定和筛选工作中,有必要系统地从营养生理学方面进行遗传特性的研究。本试验利用水培、同位素示踪和离子耗竭等技术,研究了不同水稻品种的吸磷速率、根系生长动态和吸磷动力学特性,试图为研究植物营养的遗传特性进行初步探索。一、试验材料和方法 1.供试品种 常规水稻有IR。。、广陆矮4号(J4)、余赤23—8、湘矮早 9号(湘 9)、74一105、二九丰305、79—1163、83—232。杂交水稻有威优 6号(V。)、威优35(Vs。)、威优64(V。。)。 2.幼苗 种于经5%‘11醛水消毒后,用烧杯浸种二天,然后将种于转移到铺有湿滤纸的培养皿内,常温下培养,获得试验所需不同天数 的幼苗。 3.水培试验 选择Ve、V。。、V6。、余赤231—8和湘 9五个品种,在不同磷水平(0.SPPm和 10PPm,35大后将0.SPPnl改为 IPPm)的国际水稻所培养液(吉田昌一和福尔诺,19 75)中培养,每盆放二株苗,加培养液2升,每周更换一次培养液,经常用NaOH和IICI调节溶液的PH值,使之保持在5.0左右,分别在15、25、35、45、55和65天收获全株,测定根长(L)、根数、根重(FW)、根系半径(r=(FW/L。)‘/2)、根表面积(S己 2。rL),以及各生育时期的根系生长速率[It=(1。IL。一In L;)/(t。一tl)j、植物于物质重、全磷量(铝蓝法)等。 4.水稻幼苗吸磷动力学特性的测定 (‘中标记法) 16天龄幼苗的测定:用‘中标记10卜M*H。*O。标准溶液(比强为0.608 卜q八.1umol),选取30株基本一致的幼苗放在盛有100毫升上述标记液的烧杯中,在光照下进行离子耗竭试验。试验开始后,每隔15分钟取样一次,l小时后每隔30分钟取样一次,直至溶液中磷浓度达到最小值后1小时吸样结束。每次取样0.2毫升,重复3次,用蒸馏水补充因蒸腾和取样损失的溶液,保持溶液体积不变。“v放射性强度用rn一408定标器测定。试验结束后测定根重、根长和吸收表面积以及根冠比。 32天龄幼苗的测定:选取10株32天龄的幼苗,在测定前两天将它们转入无磷营养液中进行为期2大的饥饿处理,然后放入200毫升5.O州厂的’。1哺X山待鞭中进行离子耗.1.根系生长特性竭试验(“*标记比曲为o.U。)4 PCi/0.1 作物的根系是吸收水分和养分的主要器卜rnolP).其它测定方法与16天龄相同。百,;也是合成多种生长物犀的重笼场所。嵌 吸磷动力学参数的计算:本项离子耗竭 系的生长特性是评价品种产量潜力和吸收乔试验采用二次方程和指数方程处理数据,参 分能力的关键因素(何芳禄等,1980)。水数计算均参照R.M。Carlson(1984)的方 稻根系生长动态观察结果表明(表三),威法。吸收速率y(urno1P/克鲜根·小时)== 优35(V。。)在单株根长。单株根表面积、纽鞭堕塑匪上匹4k- 单株根于重上较其它品种具有明显优势。在 根鲜重(克)历天龄时,这种根系生长的优势表现得更加最大吸收速率V。x用离子耗竭曲线的初始 突出。例如在低磷条件处理下,丫。。的单株曲线部分通过直线回归求得。从导数方程和 根长、根数、根表面积、根重和根系生长速曲线方程可求得+ V。。时溶液中磷的浓度,率分别比缎9高。在高磷处理下,威优35的即Km值。磷吸收最小值(Cmin)即为溶液 根系生长优势也能得到较好的发挥,说明威中的最低浓度。优35的根系生长优势为其营养上的广泛适应 二、试骆结果和讨论 性打下了坚实的遗传基础。 表1 不同磷水平下水稻品种根系生长特性6k｝l磷水平i(PPm)品 种根 长卜m)根数;鹏;恨-干累(一钉株)支根长〔cm/株)?Pig 根系生长速率7数K(Cm/秒an1.0 10 V6 ySS *@毛余赤231—8 NO v. V羹5 y6’n2ai2231—8 ＄92T4.4394.8285.21舶.巴372J3933262959TZ.93109.83。103.40 61.121口毯.2豆46.005.695.04口.o85。0002.98 7.3019.80.476日.7佰0。6990.3940.T89 6.37 X 107 5.T4X101 2.89X10”7 3.31Xll广7 0,12X10“t262.4蛇巳5259.z209.5307.67411’143 sg 91102.6506T.BO1!6.45 96.64且*9.*668.5220 D且.572132.521.了32.2!13.3 叉7.2 24.10.4160.312口·3390.3990.3898.81x1079.66x 1073.33x1074.39X 1075.89x107’6l.0 V6 V35 V6’k#231一8 湘9408.6921.65%.232T.4556.411141T13b2888叉义 86.TS208.44124.Tg TO.!51地.奶 ST.02911了o sz148293.614!6.5 t39.3369.3412.40.T020.851(.9260朋I口.8O了4.81 10‘79.82xl07了.oIX10iT.吠义10’?吐.64X川-7 10I Vs V35 V6’JI; jj。231一8 wig1527,9167?.31392.2 IS8.41431.4 5* 186 198 gs 生了2【635.53655.51815.82221.34566.856285666if1了255z 506.8 TZQ.3 221.2 189 队JI0.23T 2小4X10-6卜241 3.83X10-60.2141.03Xi0-60.2’161.4:iX ic”60.zr2 生.8ZXIU-&24 2,磷吸收动力学特性 作物吸收养分的能力,除了与根系生长有关外,还决定于根系本身对养分吸收的动力学特性。不同时期水稻各品种吸磷动力学参数测定值列于表2。经统计分析,16天龄和32天龄的各品种吸磷最小浓度值(民;n)差异极显著。16天龄时,(;。in最小的是1R。。,其次是湘9、SS一232和V。,分别为0.0 i6、0.045、0.050、0.05]卜MI 33天龄时,*。;。最小的是83一282,其次为湘9、h｛。。和74—105、V。。,分别为0.068、0。07()、0。078、0。G78、0.079卜IYI,而Km值较d。的品种有IR。。、V;。、人。、V。龟83—232、79—1163、湘9、广4等。根据根系吸磷动力学特性和根系生长的相关分析结果,16天龄时,Km值与根长、＄表面积呈极显著负相关,而与植株干物重呈显著正相关;C。;。与根表面积呈显著负相关。这充分说明了根系生长特性和动力学吸收特性的一致性,即根系越长,吸收表面积越大,作物根系接触养分越充分,则吸收养分的机率越大,耐低磷能力越强。这在低?水平下植株干重上也得到证明。 从上述吸磷动力学特性分析,II｛。。、表2不同水稻品种吸磷动力学参数测定(长度为C叫 面积为CI。1‘)I龄S 项 日 】V6V35V64IR50广4余8231──B._n。。_。。SH九丰,。”湘gT4105 B一。G-”.Tg──1!6. ”l’”“”” 305’”“““ 1.792.6071.034.?2了 S 0.ZG 0.313 4.750 0.24T 口.045 口.060.44 0.071413 12(137C 1425 0.0164 (、(if4 0.01Ti 0.014[145.6 111.11 75.75 133.4 2,052 2.455 2.228 士.409 0.gil.03.76 0.86 口.070 0.0T8 0.103 0.105319.了 3396.T ZtoZ.7 3990.了 0.气二3二二三【一自乡2 0.0251.0262 0.旬二二一23909.G6 535.69 443.77 099.2883一232 1.?Z了 0.24T 0.071425 0.0149133.4 士.毛日9 0.86 0.t口5匹9oo.了 0.0239j99.28 厂4x 口.18f 0.05邑口*口 i.口18115.36 1.201 0.76 0.0081158.0 0.026’59了.矗5,J”J’;X 。r tottilfl iLlt:llQtR??在 总根杉面积 4.115 0.8T2 0.0511185 0.0169125.83 1.352 1.333 0.106aDs 0.01了Zi04.44 1.619 0.68 0.0了9oz.了 0.0349009.29 1.431 2、55T 口.0明525 0.0275 90.TI 1.781 0.556 0.0161053 0.01了11豆s.且毛 1.141 4,2T4 0.22523 0.0218 了豆.9且 1.609 口.乏*2 0.0586T O.0贯5B 84,98 1.7 92 0.ZG 口.*4b1413 0.0162145.6 1.ZdT 0.68 0.]27【766.3 0.0280BZ.60 2.0T3 1.05 0.078.Tll.3 0;027131.94 1.175 0.94 0.085【082.0 0.026951.89 2.392 1.12 0.114t616* 日.02明09.55 2,052 0.gi 口.0了口319.了 口.*卫*209.G6 2.455 1山3 口.0了81396.T 口.*2*1i35.69 2.228 1.76 0.!03ZtoZ.7 口.0262443.77’VlllJ:C ILth ClllirtCBJ 总根迁 根半径l总很藕面积7 1.104 0.70 0.098i540.3 0.02T867.T4lr。。和湘9%品种的吸磷最大速率业不比其它品种大,但具有最小浓度*mi。和、K叫值小,征长、根系吸收获面积大等特征。这说叨吸磷最大速率可能不系决定水稻品种耐低磷的主按掷征,囚为在缺磷土壤中,磷的移动性小,根表磷浓度和土壤中磷向根移动是主要限制因素,它不可能由增强吸磷速率而得到改善。而K。值小,C。;n低,根系吸收表面积大,有刮于水稻根系更加宽阔、更7Jll深入地挖掘土壤有效磷的潜力,从而克服了缺磷上缝有效磷含覆低、磷移动性小的陌碍。因此,磷吸收动力学特性的测定,有可能作为筛选和鉴定耐低磷水稻品种较理想的室内方法。if1。。是国际水稻所鉴定选育的耐低磷品种,根搬我们吸磷动力学特性鉴定结果,IR。。的吸磷*。;。和*。均低。以1R。。为标准,湘9、74一105、V。。和83—232都具有一定耐低磷能力,可作为继续研究的对象。 3.不同供磷水平对水稻各品种生长的影响 水稻品种对方巾种瞅水平反应不问(裴3)。尤其在水稻分骇期,低磷水乎的水稻植株分蘸少或不分蕴,发育时间推迟,植株矮小,叶色暗绿,叶尖枯黄。当P水平为0.SPPm时,任何品种都不分孽,表明水稻耐低磷水平有一定限度。在 IPP。P水平下,各水稻品种分孽也很少,相对分盔率一般为15.1—26.3%,以V。。最高。 在吸磷能力上,不同水稻品种在不同供 表3 不同供磷水平对永稻磷素营养特性和干物质累积的影响。-,-----e--e------po 50.SPPm磷处理“3 10PP“@处埋、7_l田 u不____..──_──—一.────────────────────────────────—」──────────一。一—一一厂一.呗日I7at-\──一:一.1ill 11一八““’sV。【V。。V。4《#231一8 湘gB N h。!h4 余郝盯一’1湘90.26 口.490 42 0.840.05 0.110.08 0川90.236.200 065 0.0900.OGIO.1150.386 0.4130.匕98 O.2吓 2.731 2.62?:i1515f3::;引m■—川—…卜一■…—川…叶「i二5干ik士2山卜E*日卜N55i3551二?55i50.66 0.601.14.000.650 0.400﹂0.400 0.700 0.3530.548 0.395 0.5740.225 0.3060·138 0·110 0·1121.601 0·06TI,21TMw 问w 刚 删 珊 侧M 删mm—肺?︶?︶??????──?︼──删 M 删 删 棚m 删 M。珊小 小 小 小 几 小 一 小 厂 小1 乙、﹂sg;qg285ggggg 一 株磷L;门 株磷。。侣n 引 吓 匿% H引?*︶ 悟 自、—二﹂绅2──O《株 重t呕。删 刁︵m︶5 23.3 23.sl 24:51 91.sl 121.6.113of 2127 57551 303855 898石 963565]4201]29I9 132 。肠天后将0.卯vin改成1.onnm＄处搜。磷水平下也表现出明显的差异。不论是在高磷水平还是低磷水平下,威优35各个生育时期的单株吸磷量都高于其它品种。这种优势主要反映在干物质生长速率上,而与植株含磷量关系不密切。统计分析结果表明,单株吸磷总量与植株干物质累积关系密切,各品种都达5%的显著水准。这说叨植株的生长需要是决定水稻根系吸磷速率的主妥因素,迅速牛长的植株对磷的需要最大,吸磷速率也较大。而Va。在低磷和高磷水平条件-卜于 2618.了 23.3 23·5 24.689.61 93.11 159.8 140.595.5 233.6 926 328.566.71 116.0.52。5 47395]2581392:913 3112﹄。。。。。。。,。。。,s。 2223 15B00 16300 17650 108T5 51570物质生产速率都大,表明它既有较强的耐低磷能力,而且对施用磷肥也有较高的效应。。据报道(何芳禄,1980),在筛选品种时,以选择在低磷土壤上高产而施磷也能获得一定效应的品种较为理想。由此看来,V。。、湘9等品种是适应性较广泛的耐低磷品种。 4.根系吸磷量与根、茎生长关系 水闲根系吸磷量是一个受介质向根似磷状况、根系吸磷速率和根系生长特性限制的 (丁转第18页) (上接第26页)动力学函数。相关分析结果表明,植株含磷量和单株吸磷总量都与根/冠比(R/S)呈显著负相关,说明地上部生长,特别是在分装期前,是决定植株吸磷速率的主要因素。而从35天龄起,单株的吸磷总量与根表面积、根干重呈极显著正相关,从45天龄起与很长也呈极显著正相关,表明在分率以后,水稻生长旺盛,对磷的需求量大。因此,根系生长特性在决定水稻吸磷量中的作用日益增强,在水稻分级时期,加强水稻营养及水分管理,促进根系生长,对于提高水稻吸收能力和干物质生产速率有重要作用。同时,也说明庞大(根量大、吸收表面积大)和具有强大吸收能力特性(如K。值、C.;n低)的根系系统,是品种耐低磷的主要特征。 三、小 结 1.不同水稻品种的根系生长特性与其吸磷动力学特性密切相关。根系越长、吸收表面积越大的品种,吸磷动力学参数C。ln和K。值越低,耐低磷能力越强,如V。。、IR。。、湘9、74──105、83──232等。 2.’中标记法测定吸磷动力学特性鉴定水稻品种耐低磷能力的结果与国际水稻所群体筛选法一致,是较理想的室内研究方法。 3.水稻品种在不同供磷水平下吸磷速率差异很大。但威优35等生长速率大的品种,在高、低磷水平下都表现出较强的吸磷能力。分苗期后,吸磷速率与单株根长、根重、根表面积等根系特性密切相关。水稻品种耐低磷能力的营养生理学特性鉴定初报@樊明宪$湖南农学院
@黄秋林$湖南省农科院
