山东省近年育成小麦品种(系)苗期对低磷胁迫的反应

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收稿日期：2013-05-08

基金项目：国家转基因生物新品种培育重大专项（2011ZX08002-005）

作者简介：李瑶（1987-），女，硕士，研究方向：植物遗传及生物技术。E-mail：

* 通讯作者：李兴锋（1976-），男，博士，教授，研究方向：小麦遗传育种及基因组学。E-mail：

摘要：对山东省近年育成的16个小麦品种（系）在不同供磷水平下的苗期性状特点进行研究。结果表明：在低磷条件下，小麦品种泰农18、济麦21和品系山农711、山农4079四个材料在生物量、吸磷量等方面表现较为突出，低磷高效；品系山农737、山农224两个材料在高磷条件下各方面指标表现突出，高磷高效。

关键词：小麦；品种（系）；水培；磷吸收；山东

中图分类号：S512.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）12-0044-04

磷是植物正常生长发育必需的大量元素之一，参与生物体内绝大多数的化合物合成和代谢活动。虽然土壤中的全磷含量较高，但多以无机难溶态或有机态的形式存在，能被植物直接吸收利用的有效磷含量较低。世界可耕地面积的40%以上存在不同程度的缺磷问题，我国农业生产中也面临着同样的问题[1]。因此，施用磷肥是农业生产中提高作物产量和品质的重要措施之一。然而磷矿属于不可再生资源，我国富磷矿仅能维持我国使用10～15年[2]，磷矿资源的短缺限制了磷肥的扩大生产[3]。而且当前我国磷肥利用效率较低，当季利用率一般只有10%～15%，大部分被土壤固定而难以被农作物吸收利用[4]。由于耕地长期施用磷肥，土壤已经积累成一个巨大的潜在磷库。因此，充分挖掘植物本身磷高效利用的生物学潜力，提高农作物对土壤磷的吸收利用效率，培育磷高效利用的作物新品种，对于减少肥料投入、合理利用自然资源、保障粮食生产安全以及保护生态和环境具有十分重要的意义[4～8]。

小麦是我国重要的粮食作物，培育磷高效利用的小麦品种同样是一条十分经济有效和生态安全的途径[9]。研究表明不同小麦品种吸收利用磷素的效率存在着显著差异，因此研究不同小麦品种（系）对低磷胁迫的响应，进而筛选耐低磷种质，对于提高小麦磷素吸收和利用效率，进而提高中低产田的小麦产量具有重要意义。

本研究选取山东省近年来选育的部分小麦品种（系），对其苗期在低磷胁迫下的反应及其性状特点进行研究和鉴定，评价这些材料的耐低磷特性，以期为小麦磷高效育种提供新的种质材料。

1材料与方法

1.1供试材料

试材包括普通小麦品种济麦20（JM20）、济麦21（JM21）、济麦22 （JM22）、山农22（SN22）、山农23（SN23）、泰农18（TN18）、泰农19（TN19）、汶农17（WN17）、烟农999（YN999）、烟农0428（YN0428）、紫麦1号（ZM1），以及本课题组新选育品系山农126（SN126）、山农224（SN224）、山农4079（SN4079）、山农711（SN711）、山农737（SN737），对照品种为小偃54（XY54）和小偃81（XY81），以上材料均由本实验室保存。

1.2方法

1.2.1营养液培育选取大小一致的小麦种子，经H2O2表面消毒30 min后转移到湿润的滤纸上，至种子露白后播于纱网上，光照时间14 h/d。待幼苗长至1叶1心时，用蒸馏水洗净后去胚乳移入pH值为5.8的营养液中，在光照时间14h/d、光强2 000 μE/（m2·s）的人工气候室中培育，每隔3～5 d 换1次营养液，共培养30 d。

设置2个磷浓度处理：P10（10μmol/L，低磷）、P50（50μmol/L，正常供磷）。每个处理养苗4株。

1.2.2测定方法与指标计算 ①生物量测定：小麦植株地上部、根部收取后，105℃条件下杀青，65℃烘至恒重并称取干重。②全磷测定：植株样品采用H2SO4-H2O2方法消煮，钼锑抗比色法测定。③小麦根系特征：部分材料用万深LA-S全能型植物图像分析仪系统测定其根长、根表面积、根体积、根半径等。④指标计算方法：相对生物量=低磷处理下的生物量/正常供磷处理下的生物量。

1.2.3数据处理用Microsoft Excel 2010进行数据处理，用DPS 7.05统计分析软件进行单因素方差分析（one-way，ANOVA），所有结果均用LSD法检验0.05水平上的差异显著性。

2结果与分析

2.1不同供磷水平下小麦品种（系）的生物量与根冠比

表1所示为不同品种（系）地上部干重与地下部干重的差异。可以看出，在P10水平下，所有材料的根干重中，济麦21、山农737与山农4079的根干重较大，山农22、山农224的根干重较小。对供试材料地上部干重进行比较，其中济麦21和山农126的较大，干重分别为0.096、0.097 g，与其余大多材料相比差异显著；山农224、山农22的地上部干重小，值为0.045、0.046 g，对低磷胁迫敏感。山农126和山农4079的相对根干重较高，相对值为1.250、1.125；山农224和汶农17的较低，相对值为0.588、0.552，表现为低磷敏感。对所有材料的相对地上部干重进行比较，山农126、烟农0428的相对值较高，分别为1.169、1.045；山农22、山农737、泰农18的相对值较低，分别为0.517、0.573、0.577。

如表2所示，P10水平下，山农126和山农22的根冠比较小，山农4079和泰农19的根冠比较大。烟农0428在P10与P50水平下的相对根冠比有明显增加，但其相对生物量并不大；泰农18与山农4079两个材料的相对根冠比值较小，分别为0.95、1.00。

2.2根系性状特点

最长根长的结果如表3所示，P10与P50水平下山农737的都最长，分别为37.83 cm和48.10cm，与其它多数材料相比差异显著；P10水平下，山农22的最长根长最短。但在相对最长根长的比较中发现，山农126和泰农18的相对值最大，分别为0.931、0.916，汶农17和紫麦1号的相对值较小。

利用根系扫描仪分析了供试材料在不同磷水平下的根系总长度、表面积、体积的相对值，结果列于表3、表4。P10水平下，济麦21、山农737、山农224、山农711在总根长、表面积和体积3个性状方面都表现较好，山农4079、山农23的绝对值与其它材料相比较低。从P10与P50水平下的相对值可以看出，山农224、泰农18总根长、表面积、体积的相对值都较高，其中泰农18的根系并不大，但其相对量比值较大，表现为对低磷不敏感；山农224虽然总根长在所有材料中并不突出，但其总根长、表面积与体积在低磷（P10）与正常供磷（P50）水平下的相对值表现为较大。

2.3不同小麦品种（系）的磷吸收量

在一定生长期内，植株磷的累积量可以反映植株对磷的吸收能力。如表5所示，在低磷条件下所有供试材料中，SN711和SN4079的全株磷吸收量最大，分别为1.238 mg/株和1.112 mg/株，前者与其它材料相比，差异显著；SN22最低，SN23 次低。在正常供磷条件下，YN0428的全株磷吸收量最高为2.096 mg/株，SN126位次，为1.958 mg/株，除YN999、SN126、 JM21外前者与其它材料相比差异显著；TN18的吸收量最低，SN23次低。

3讨论与结论

通过比较小麦在低磷与正常供磷条件下的相对生物量，在一定程度上可以反映出不同品种在低磷胁迫下的耐受程度[5，6]。本研究结果表明，在低磷条件下，所有材料的根干重中，济麦21、山农737与山农4079的根干重较大；地上部干重济麦21和山农126的较大；山农126和山农4079的相对根干重较高；相对地上部干重，山农126、烟农0428较高；泰农18与山农4079两个材料的相对根冠比值较小。

根系方面，低磷条件下，济麦21、山农737、山农224、山农711在总根长、表面积和体积3个性状方面都表现较好。从P10与P50水平下的相对值可以看出，山农224、泰农18总根长、表面积、体积的相对值都较高，其中泰农18的根系并不大，但其相对量比值较大，表现为对低磷不敏感；山农224虽然总根长在所有材料中并不突出，但其总根长、表面积与体积在低磷（P10）与正常供磷（P50）水平下的相对值表现为较大。

在全株磷吸收量方面，品系山农711和山农4079两个材料在低磷条件下的全株磷吸收量最大，应属低磷高效型。高磷条件下，山农737的吸磷量最大，且在生物量方面也表现较好，可能属于高磷高效基因型。

综合分析，供试材料中，品种泰农18、济麦21，品系山农4079、山农711四个材料在低磷条件下各方面表现较突出，属于低磷高效基因型；品系山农737、山农224两个材料在高磷条件下，各方面表现较突出，可能属于高磷高效基因型。

苗期是鉴定不同基因型小麦材料耐低磷性的重要时期[7，8]，但最终衡量一个材料对低磷胁迫的耐性高低，需要在大田低磷和对照条件下对其产量性状进行考察和比较[9，10]。因此，上述试验结果仍需进一步通过大田试验来验证。

参考文献：

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[3]沈善敏. 论我国磷肥生产与应用对策（一）[J]. 土壤通报，1985，3：97-103.

[4]张福锁，王激清，张卫峰，等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报，2008，45（5）：915-923.

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[7]孙海国，张福锁，杨军芳. 不同供磷水平小麦苗期根系特征与其相对产量的关系[J]. 华北农学报，2001，16（3）：98-104.

[8]刘国栋，李继云，李振声. 低磷胁迫下小麦根系反应的基因型差异[J]. 植物营养与肥料学报，1996，3：212-218.

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[10]Graeme D B. A review of phosphorus efficiency in wheat[J]. Plant and Soil，1992，146（1）：163-168.