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《华中农业大学》 2005年
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耐低磷水稻筛选、分类及其生理机制研究

郭再华  
【摘要】:第二次土壤普查发现我国大面积耕地处于严重缺磷或潜在缺磷状态,20多年来,长期、大量施用磷肥虽促进了农产品增产,但同时导致了磷矿资源逐渐趋于耗竭,部分地区还导致了生态环境破坏。因此选育作物耐低磷品种已成为目前众多科学家研究的热点问题。水稻是世界主要粮食作物,其磷效率存在广泛的基因型差异。本研究对国内外不同来源的大量水稻品种进行了苗期土培筛选,并对部分材料进行全生育期盆栽和小区试验鉴定,获得一部分耐低磷和低磷敏感的品种。继而从中选择4个耐低磷基因型99011、580、508、99112及2个低磷敏感基因型99012和99056为供试材料,深入开展耐低磷营养及生理特性的研究,对它们耐低磷的机制进行分类;并进行不同pH缺磷土壤的生态适应性研究。主要研究结果如下: 1 首次采用苗期初筛并结合全生育期鉴定的方法,通过大规模土培试验,筛选出一批典型耐低磷和低磷敏感的水稻基因型。该方法省工且符合生产实际,筛选的品种典型可靠。 2 通过多个磷浓度梯度试验,提出耐低磷水稻种质资源筛选的土壤和营养液培养研究条件和相应的筛选、鉴定指标。通过对株高、分蘖和地上部干重等指标进行统计分析,确定在供试土壤有效磷含量为2~4mg/kg的土壤上,水稻苗期筛选的外加磷浓度为35mg/kg,相对分蘖率为主要筛选指标;对不同生长时期的主要生物学性状进行考查,确定相对经济产量及其构成因素特别是相对有效穗和成穗率为全生育期鉴定的重要指标。同时确定耐低磷和低磷敏感基因型水稻苗期磷营养差异的磷水平小于或等于2.5mg/L。 3 通过研究与磷吸收效率、利用效率和转运效率有关的次级因子。发现同属于一类水稻种质资源,存在着不同耐性机理的基因型。通过基因型之间这些特性的比较,找出不同基因型表现耐低磷或低磷敏感的主要贡献因子,由此对它们进行分类。结果表明,耐低磷基因型580、99011和508都具有较大的生物量,且受磷水平影响较而耐低磷基因型99112小。低磷胁迫时,耐低磷基因型99011仍表现出较高的P吸收效率,其主要贡献因子是较长的根系,并且对难溶性无机磷和有机磷的活化吸收能力较强;也表现较高的磷利用效率;光合产物及磷分配到根系较多,根系发育良好。耐低磷基因型508的最大优势在于光合产物及磷分配到根系最多,因此具有庞大的根系,而且根系活性吸收面积大,对环境低浓度可溶性磷的吸收能力很强;同时对难溶性无机磷和有机磷具有一定的活化吸收能力。耐低磷基因型580对磷的利用效率最高,韧皮部可溶性磷含量最高;另外该基因型单位根系活性吸收面积较大,对难溶性磷尤其是无机磷的活化吸收能力最强。耐低磷基因型99112则表现比较特殊,该基因型对磷的吸收效率和利用效率都不高,但是受磷浓度变化影响比较
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:S511

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