甘藍(lán)型油菜磷、硼高效基因型的篩選及營養(yǎng)生理研究.pdf

1、甘藍(lán)型油菜(Brassicanapus,AACC,2n=4x=38)是世界上的第二大油料作物,也是我國五大油料作物之首。但它對磷、硼缺乏很敏感,并表現(xiàn)出基因型差異。
　　 磷是植物生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素,對植物的光合、呼吸、抗逆、產(chǎn)量和品質(zhì)性狀有著重要影響。雖然多數(shù)土壤中總磷含量都不低,但有效磷缺乏,多數(shù)土壤中僅有2μmol/L,己成為世界作物的重要限制因子之一.為了降低磷缺乏對植株生長發(fā)育的影響,確保產(chǎn)量和品質(zhì),全世界每

2、年要施用約3500萬噸的磷肥,其中80%被酸性土壤中的鐵/鋁氧化物及石灰性土壤中的碳酸鈣化合物所固定,使土壤中有效磷的含量只有全磷含量的1/200～1/500。不同的作物和作物品種對低磷土壤的適應(yīng)能力存在差異,僅有少數(shù)作物和作物品種吸收和利用磷素的能力較強。因此,篩選磷高效基因型品種,提高作物對土壤中儲備態(tài)磷的利用效率,對于減少磷肥消費量和保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
　　 此外,長江流域是我國油菜的主產(chǎn)區(qū),也是世界上最大的油

3、菜生產(chǎn)帶,油菜種植面積和總產(chǎn)量均占全國的80%以上。但是由于該地區(qū)土壤偏酸,儲備態(tài)磷富集比較嚴(yán)重,導(dǎo)致有效磷缺乏,準(zhǔn)確篩選磷高效基因型材料,提高油菜對磷的利用效率成為解決這一問題的關(guān)鍵。
　　 硼是植物生長發(fā)育所必需的另一重要元素,油菜缺硼往往“花而不實”,是導(dǎo)致油菜減產(chǎn)甚至絕收的又一限制因子,但是硼過量會對植物產(chǎn)生毒害。土壤有效硼的缺乏是世界性問題,據(jù)報道約有80個國家的132種植物出現(xiàn)缺硼癥狀,全世界每年硼肥施用面積約為1.

4、5×107hm2。當(dāng)土壤有效硼缺乏時,油菜、小麥等主要農(nóng)作物均生長發(fā)育不良,結(jié)實率顯著下降。然而,植物對硼適宜濃度的范圍很窄,一旦土壤有效硼濃度偏高,就可能對植物產(chǎn)生毒害。不同植物或同一植物的不同品種在耐低硼脅迫或硼毒的能力上存在顯著的基因型差異。硼高效基因型的篩選成為解決問題的關(guān)鍵,一方面可以克服有效硼的缺乏,另一方面可以克隆硼高效吸收利用和耐硼毒的基因。
　　 本研究引入了TOPSIS綜合分析方法,尋求并驗證營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗苗

5、期與磷、硼營養(yǎng)相關(guān)的指標(biāo),根據(jù)苗期與磷、硼營養(yǎng)相關(guān)的形態(tài)和生理指標(biāo)進(jìn)行綜合排序分析,然后結(jié)合沙基質(zhì)培養(yǎng)和田問試驗結(jié)果,對甘藍(lán)型油菜磷高效基因型品系和硼高效基因型品系進(jìn)行了篩選,獲得了磷高效基因型品系P67,硼高效基因型品系P67和P119,說明P67同為磷高效和硼高效基因型品系。具體研究結(jié)果如下:
　　 1.試驗探索出了營養(yǎng)液培養(yǎng)的篩選效果較佳的有效磷、硼濃度和培養(yǎng)時間
　　 利用已證實的磷高效品系W17和磷低效品系W3

6、9進(jìn)行了不同磷濃度范圍以及不同培養(yǎng)時間的營養(yǎng)液培養(yǎng),最終得到了甘藍(lán)型油菜磷高效品種和低效品種篩選的最佳磷(Pi)濃度范圍,在磷濃度為10μmol/L～1mmol/L時,磷效極端型品系的篩選效果更為顯著,篩選時只需選擇1個該范圍內(nèi)的濃度,不必再設(shè)置不同濃度的磷處理,單因素磷水平篩選大大減少了篩選的工作量。同理得出,營養(yǎng)液培養(yǎng)的最佳苗期篩選生長期為30天,硼效極端型品系的最佳篩選硼濃度為0.001-0.005mg/kg。
　　 2.

7、利用TOPSIS法篩選出典型的磷高效甘藍(lán)型油菜品系P67
　　 以124個經(jīng)田間初步篩選的不同磷、硼營養(yǎng)效率代表品系為材料,在低磷和常磷條件下進(jìn)行營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗,通過研究證明苗期根長、單株鮮重、單株干重、根冠比、單株全磷含量、冠部和根部酸性磷酸酶活性以及硼含量8個指標(biāo)與磷營養(yǎng)效率相關(guān)程度較高,引入TOPSIS法進(jìn)行綜合排序,篩選出了磷高效甘藍(lán)型油菜品系P67、磷偏高效甘藍(lán)型油菜品系P40、磷低效甘藍(lán)型油菜品系P6以及P107等3

8、個磷偏低效甘藍(lán)型油菜品系。
　　 3.利用TOPSIS法篩選出典型的硼高效甘藍(lán)型油菜品系P119
　　 硼高效基因型甘藍(lán)型油菜品系的篩選方法與磷高效基因型甘藍(lán)型油菜相似,在低硼和常硼條件下進(jìn)行營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗,通過研究證明苗期根長、單株鮮重、單株干重、根冠比、單株全磷含量和硼含量6個指標(biāo)與硼營養(yǎng)效率相關(guān)程度較高,引入TOPSIS法進(jìn)行綜合排序,篩選出了硼高效甘藍(lán)型油菜品系P119、磷偏高效甘藍(lán)型油菜品系P67。
　　

9、 4.利用TOPSIS法對營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗、沙基質(zhì)培養(yǎng)試驗和田間試驗進(jìn)行綜合比較
　　 3種基質(zhì)的篩選結(jié)果綜合比較知:營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗、沙基質(zhì)培養(yǎng)試驗和田間試驗的結(jié)果基本吻合,獲得了典型的磷高效、硼高效甘藍(lán)型油菜品系P67和磷低效、硼低效甘藍(lán)型油菜品系P107以及硼高效甘藍(lán)型油菜品系P119、磷低效甘藍(lán)型油菜品系P6。一定程度上說明了磷高效和硼高效間的緊密連鎖性,有待進(jìn)一步分子水平的研究。
　　 同時,對營養(yǎng)液和沙基質(zhì)培養(yǎng)