低磷胁迫下磷高效基因型大豆根系的形态和生理特性

大豆为喜磷作物，缺磷是影响大豆产量的主要障碍因子之一。磷高效基因型大豆的发现和应用对提高大豆的产量及品质有重要意义。大豆利用磷素效率与其根系形态、生理功能及根冠发育具有密切关系。本申请拟在前期已获得不同磷效率基因型大豆材料及对其地上部形态和生理特性进行研究的基础上，系统研究不同磷效率基因型大豆根系的形态、磷酸盐吸收动力学、内源激素变化、保护酶及其同工酶特性和磷效率等生理性状，比较研究不同生育期磷高效品种和磷低效品种根系生长发育的特异性,分析根系生物学特性与磷高效品种根系物质转运的关系，比较研究根系的生理性状，探讨磷高效品种根系生理特异性，分析根系生理功能与磷高效品种养分吸收的关系，从而分析磷高效品种耐低磷胁迫的内在机制。研究结果有助于磷高效品种根系对低磷胁迫适应性的解析，将为磷高效基因型大豆的应用及分子机制研究奠定理论基础

本项目按照国家基金资助项目计划如期完成。主要采用2对不同磷效率基因型大豆品种为试材，研究了不同磷效率基因型大豆根系的形态、内源激素变化、保护酶和磷效率等生理性状，比较研究不同生育期磷高效品种和磷低效品种根系生长发育的特异性；根系的生理性状特异性，分析根系生理功能与磷高效品种养分吸收的关系主要研究结果如下：.相同磷浓度处理下，磷高效品种的根长、根表面积、根体积和根尖数多高于磷低效品种。在0ｍｍｏｌ／Ｌ和0.5ｍｍｏｌ／Ｌ磷浓度处理下，整个生育期磷高效品种根系活力均高于磷低效品种的。在0ｍｍｏｌ／Ｌ水平时, 磷高效品种根系可溶性蛋白含量均低于磷低效品种的。在0ｍｍｏｌ／Ｌ磷浓度处理下，磷高效品种各生育时期根系SOD含量均高于磷低效品种的。除花期外，磷高效品种均具有较高的POD和CAT活性，且磷高效品种的SOD和CAT活性随磷浓度波动相对较小。不同生育时期磷高效品种均具有较低的MDA含量，且磷高效品种的MDA含量随磷波动相对较小。在低磷处理下，磷高效品种大豆根系的氮的百分含量、P％和K％均较高。磷高效品种的磷和钾的积累量也均高于磷低效品种的（平均高71.7％）。磷胁迫条件下，分枝期磷高效品种有68.4%的磷主要供应叶片（而磷低效品种的为62.7%），在较高磷处理下，磷高效品种的磷分配到茎秆中的比例有所增加，而磷低效品种的仍向叶片中增加供应。鼓粒末期和成熟期磷高效品种分别有22.5%和69.8%的磷向籽粒中转移，而此时期磷低效品种向籽粒转移量达26.0%和74.2%。低磷处理下，磷高效品种磷高效品种全株的磷积累量比磷低效品种平均高24.4%，且各器官的磷积累量也较高。中磷处理下，磷高效品种的磷素农学利用率和磷收获指数均显著高于磷低效品种。而磷低效品种的磷素表观利用率较高。.低磷处理下，磷高效品种的生物产量在鼓粒前期与磷低效品种差异较小，鼓粒后期，磷高效品种生物量比磷低效品种平均高23.1%，差异达显著水平；中、高磷处理下，2类型品种的生物产量差异变小。磷高效品种在低磷处理下仍然具有较高的群体生长参数，保证了磷高效品种无论在群体还是单株上都具有较高的生物产量，是其在低磷处理下也具有较高产量的物质基础。与磷低效品种相比，磷高效品种在低磷处理下具有较低的结荚高度；较高的分枝数、单株荚数、粒茎比、经济系数、百粒重和单株粒重，从而使磷高效品种即便在低磷条件下也具有较高产量。