铁胁迫下不同磷/铁效率大豆基因型对磷铁平衡的根系响应机制

Fe-deficiency is one of major causes of reduced soybean production in soybean producing area of North China, Northeast China, and Northwest China. Studies have shown that Fe-deficiency is associated with P element content, the precipitation induced by P-Fe interaction lead to reduced effectiveness of the two elements. To clear soybean adaptation mechanism for utilizing iron efficiently, Fe-efficient，Fe-inefficient，P-efficient，P-inefficient，will be taken as experimental materials, their variation laws for root architecture, root redox ability and root secretion under P-Fe interaction are to be studied through the hydroponic experiment. Meanwhile, by pot experiment, nutrient absorption, distribution and storage mechanism on soybean genotypes in calcareous soil. are also to be researched. The relation between root architecture, physiological characteristics and nutrient regulation, and the law for P-Fe balance in various soybean genotypes will be clear-cut, which provides theoretical basis for scientific fertilization.

缺铁是导致我国华北、东北及西北地区大豆减产的重要因素之一。大量研究表明植物体内铁缺乏与磷的含量密切相关，磷和铁互作形成沉淀导致这两种元素的有效性都降低。本项目以铁高效、铁低效、磷高效和磷低效大豆品种为试材，通过水培试验，研究磷铁互作条件下其根系结构、根系氧化还原能力、根系分泌物等的变化规律，探明大豆铁高效利用的适应机制。通过土培试验，研究在石灰性土壤中不同基因型大豆品种养分吸收、分配和贮藏机制。最终明确大豆铁高效利用与根系结构、生理特性和分调控间的关系，以及不同基因型大豆品种体内磷铁平衡的规律，为科学施肥提供理论依据。

磷铁两个营养元素间存在着拮抗效应，在缺铁地区磷肥的投入应与之相适应，我国至今没有在大豆上开展相关研究。国外研究，多集中在磷胁迫对铁吸收利用的干扰。而铁胁迫土壤条件下，磷铁互作的研究较少。因此，本研究对课题组多年收集的98个吉林、黑龙江和内蒙主栽大豆品种进行缺磷耐性筛选，鉴定出6个磷高效基因型和2个磷低效基因型。然后以这些不同磷效率大豆品种为试材，采用沙培方法，分析在缺铁胁迫下不同磷水平对大豆生理和农艺性状的影响，探讨磷铁互作机制。结果发现在铁供应充足条件下，当磷/铁比例超过5:1时，过多施入磷肥并无益于对光合速率、酸性磷酸酶活性、籽粒中磷和铁利用率的提高；在缺铁条件下，随着磷/铁比例的升高，籽粒中磷和铁利用率却随之下降, 但当磷/铁比例超过5:1时，光合速率和叶片酸性磷酸酶活性却有上升趋势。在铁供应充足情况下种植磷高效品种时，考虑到土壤磷肥累积情况，施P:Fe比达到1:1时效果较好。而在缺铁胁迫下，P:Fe比为300:30和0:30时更适宜磷高效基因型生长发育，由于土壤磷肥累积情况，缺铁地区种植磷高效大豆品种时，建议不施磷肥。这些研究结果对进一步研究大豆体内磷铁平衡机制提供了理论依据。