甘薯根系功能分离栽培光合产物积累分配特征及其调控机理

甘薯"营养吸收根-块根"根系功能分离栽培是一种创新的栽培模式，它将甘薯原有根系培养成担负矿质营养和水分吸收功能的细根，而将茎蔓上的不定根在土壤等固体基质中连续诱导成块根，是申请者课题组在国际上首次创建的，前期研究表明该模式较常规栽培方法有很高的增产潜力。本项目拟以甘薯根系功能不分离的栽培模式为对照，首先研究根系分离栽培模式下源-库器官的光合产物积累特性；在此基础上，研究对甘薯源-库关系起主要调控作用的远途激素信号的种类、浓度与激素间的变化；并从光合作用关键酶、光合产物同化的关键酶角度分析激素调控的机理。项目有望揭示出新的作物源-库关系激素信号调控机理，以此为指导，研究新型的、对协调源-库关系效果显著的外源植物生长调节物质种类及配比，并推广应用到根系分离栽培模式，对大幅度提高甘薯产量具有重要意义。

甘薯是一种重要的粮食、饲料和工业加工原料作物，为我国第四大粮食作物，其播种面积和总产都居世界第一位，因此，甘薯的高产栽培技术研究意义重大。甘薯“营养根-块根”根系功能分离栽培模式是将甘薯原根在营养液中培养成为专一的营养吸收根，而将甘薯蔓节的根原基诱导产生的不定根在固体基质或土壤中膨大发育成块根。此种栽培模式可大幅度延长甘薯的生育期和结果期，实现单株连续多次结薯，多茬采收，还可以在茎蔓上多处压蔓诱导块根产生，产量大幅提升。. 本项目构建了根系分离栽培模式系统，由营养液槽、泡沫板、塑料膜、吊绳、供回液管、定时器、供液泵、营养液池等部分构成。对比分析了分离模式与不分离模式下甘薯源-库关系的特征和内源激素的特征，从甘薯源-库关系方面分析光合产物积累分配情况，并对起主要调控作用的远途激素信号的种类、浓度情况进行检测，阐述根系分离的内在机制，为根系功能分离栽培提供了理论基础。在这些研究的基础上，探讨应用与内源激素功能相近的外源植物生长物质调控源-库关系，为甘薯高产提供新的栽培模式和控制技术。. 研究结果表明：在不同品种光合产物积累分配方面，龙薯9号和泰中6号不但光合能力高，而且光合产物向块根的运输能力强，最终产量也最高。在甘薯根系分离栽培模式下，各侧枝50cm和100cm处压蔓位点产生块根数和总根数最多，最终块根产量也是显著高于其它部位；单一茎蔓上压蔓两处获得的块根产量高于一处和三处压蔓；茎蔓上不同位置叶片的净光合速率存在显著差异，离主茎100cm处叶片的净光合速率值最大，显著高于其他位置叶片；LAI值为4时，甘薯块根产量最大。在IAA含量方面，茎蔓上膨大块根处最高，比植株原发块根高35.7%；在GA3和ABA含量方面，无论是茎蔓处发出的根还是植株原发根系，块根都显著高于营养液中的细根。对于ZR的含量，也是块根高于细根。NAA和6-BA均可促进茎蔓不定根的发生，NAA比6-BA的诱导效果更好。