主要作物高效利用磷的生物学潜力及生理机制课件.pptx
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1、主要主要作物高效利用磷作物高效利用磷的生物学潜的生物学潜力及生理机制力及生理机制 一一、研究背景研究背景二二、研究目标研究目标三三、研究内容研究内容四、课题成果四、课题成果磷是作物生产所需的必要元素,作物基因型存在磷效率差异磷吸收效率(PAE) 磷利用效率(PUE)LP一、研究背景一、研究背景植物响应磷匮缺胁迫的主要机制一、研究背景一、研究背景Puga et al., 2017PPPPPPPP磷高效吸收磷高效利用高效基因型调控措施内部储存再转运n 明确水稻、玉米、油菜、大豆等作物主栽品种需磷特性、关键时期、减肥增效的生物学潜力;n 揭示不同土壤类型及施肥方式下磷素高效吸收的根系生物学机制以及降
2、低体内磷的需求和液泡储存提高体内磷素再利用效率的机理。二、研究目标二、研究目标n 集约化集约化栽培条件下作物主栽品种磷素需求关栽培条件下作物主栽品种磷素需求关键节点及规律键节点及规律n 主要作物主要作物磷素需求阈值及其磷素需求阈值及其减磷增效减磷增效潜力潜力n 磷磷素高效吸收的生物学机制素高效吸收的生物学机制n 磷磷素高效利用的生物学素高效利用的生物学机制机制三、研究内容三、研究内容集约化栽培条件下作物主栽品种磷素需求关键节点及规集约化栽培条件下作物主栽品种磷素需求关键节点及规律律三、研究内容三、研究内容- -磷素需求磷素需求规律及减肥潜力规律及减肥潜力品种1品种2CK25% P 50% P7
3、5% P品种3品种4品种5品种6100% P圣光168中双11号圣光128中油杂19号华油杂9号7545306015075757575454545453030303060606060151515150000904522.5主要作物磷素需求规律及减磷潜力分析主要作物磷素需求规律及减磷潜力分析Low PLow P油菜全生育期磷处理示意图油菜全生育期磷处理示意图10叶期花期薹期5叶期-P+P-P-P+P-P+P5叶期,20 DAT-P+P 油菜5叶期前不供磷,根系褐色,细长,地上部生长受到抑制,叶片极小,开始时出现长一片新叶死一片老片的现象。 5叶期后重新供磷,油菜不能恢复正常生长,死亡。 油菜苗期
4、磷营养很重要,缺少磷植物就会死亡。油菜磷营养的临界期在苗期油菜磷营养的临界期在苗期-P5叶期后-P15天+P35 DAT油菜5叶期后不供磷15天,与正常磷(+P)处理比较,根系褐色细长,叶片变小、数量较少。但是长势显著高于不供磷处理。油菜5叶期前供磷,即使后期不供磷,也能维持一定的生长。CK基肥苗肥2薹肥苗肥1 与磷肥作为基肥比较,不施磷肥,或晚施磷肥,老叶均出现早衰,叶片花青素积累。R 0.7881R2 = 0.7225R2 = 0.816R 0.6784R2 = 0.832500.511.522.5301530456075seed yield (t/ha)P application rat
5、e (kg/ha)ZS11HYZ9ZYZ19SG168SG128P0P36P36(50%CMP)P36+DHP(F)P36+DHP(S)P36+PSBP36+RAP60Repeat , Cultivars:ZS11(left), SG168(right), CMP:钙镁磷肥, DHP(F):磷酸二钠花期喷施, DHP(S):磷酸二钠苗期灌根, PSB: 解磷菌, RA: 生根剂。(潜江)2018-2019(减磷40%)CMP-钙镁磷肥,DHP(F)-磷酸二钠花期喷施,DHP(S)-磷酸二钠苗期灌根,PSB-解磷菌, RA-生根剂。ZS11-中双11号,SG168-圣光168玉米磷效率评价玉米磷
6、效率评价(纸培)(纸培)以低磷和高磷条件下所有品种平均生物量为标准,筛选出:(I)双双高效型高效型品种品种:隆平206、伟科702、农华101、浚单20、京科968、延科288和宇玉30;(II)耐耐低磷低磷品种品种:圣瑞999、金庆202、绥玉23;(IV)高高磷高效磷高效型型:华农887;(III)双双低效低效品种品种:其余品种。试验处理:不供磷和正常供磷试验处理:不供磷和正常供磷试验试验材料:华北地区主栽的材料:华北地区主栽的22个玉米杂交种个玉米杂交种双高效品种总根长增加了双高效品种总根长增加了10%双高效玉米品种双高效玉米品种田间田间节肥潜力约节肥潜力约50%50%以低磷和高磷条件下
7、所有品种平均生物量为标准,筛选出:(I)双双高效型高效型品种品种:伟科伟科702、隆平、隆平206、中单909、京科968、农华887、中科11、先玉335;(II)耐耐低磷低磷品种品种:良玉99、延科288、东单6531、迪卡517、登海618;(III)高高磷高效磷高效型型:科玉188、良玉918、金庆202;(IV)双双低效低效品种品种:其余品种。试验处理:不供磷和正常供磷试验处理:不供磷和正常供磷试验试验材料:华北地区主栽的材料:华北地区主栽的22个玉米杂交种个玉米杂交种0300060009000120001500003000600090001200015000低磷条件下产量(低磷条件
8、下产量(kg/ha)高磷条件下产量(高磷条件下产量(kg/ha)I 双双高效:高效:伟科702、隆平206中单909、京科968农华887、中科11先玉335高磷平均产量低磷平均产量II低低磷高效型:磷高效型:良玉99、延科288、东单6531、迪卡517登海618III双低效型双低效型:郑单958、金海5登海605、德育919德美亚1号、农华101浚单20、宇玉30IV高高磷高效型磷高效型:科玉188良玉918金庆202(北京上庄(北京上庄长期定位试验田)长期定位试验田)高磷低磷中磷 10mg/Kg 参考20%20%海南陵水大田磷梯度实验海南陵水大田磷梯度实验粳稻粳稻籼稻籼稻连粳1193-1
9、1南粳9108 Kasalath武运粳23 明恢63武运粳27 五山丝苗徐稻3粤丰丝苗盐稻12珍汕97中花11秀水134水稻主推品种磷素需求关键节点及规律水稻主推品种磷素需求关键节点及规律水稻主推品种磷素需求关键节点及规律分蘖期各品种水稻在不同施磷水平下的地上部干重和总磷浓度完熟期各品种水稻在不同施磷水平下的每亩产量不同不同磷效率(基因型)磷效率(基因型)水稻品种不同生育期的磷素需求规律水稻品种不同生育期的磷素需求规律完熟期各水稻品种地上部生物量和总磷浓度(地上部总生物量/地上部总磷浓度;单位:g2 mg-1 P)Kasalath和NG9108具有极端磷效率差异大豆缺磷生物标记蛋白鉴定及快速检
10、验试纸制备大豆缺磷生物标记蛋白鉴定及快速检验试纸制备高磷高磷低磷低磷高磷高磷低磷低磷高磷高磷低磷低磷低磷诱导:低磷诱导: 8585 个个低磷抑制低磷抑制0801GSTATPeV1ERPS4ARNA helicaseLegume lectin ubiquitin-RUB。HP LP三、研究内容三、研究内容- -高效吸收利用高效吸收利用试验材料:根系形态构型不同的4个甘蓝型油菜品种10-chong25wanyou29haishenSWU93 309 203 149 212 (14d, P0)Cultivar numberTypeSpring/mid-winterRoot phenotypePRL
11、(cm)LRL (cm)LRL (cm)309InbredSemi-winterShort primary root, small and less the number of lateral roots7.4821.3528.33203InbredSemi-winterlong primary root and total root length and have many lateral roots22.767.7991.51149Inbred Semi-winterThey all have a relative shallow root system and longer latera
12、l roots and primary root. 18.1852.5470.9716.6246.3563.94212Inbred Spring 三、研究内容三、研究内容- -创新成果(创新成果(1 1)油菜产量与苗期和抽薹期油菜产量与苗期和抽薹期0-0-10cm10cm表土层粗根长和根表面积显著相关表土层粗根长和根表面积显著相关(1 1)促进作物根系在耕层表土的分布提高磷肥利用效率)促进作物根系在耕层表土的分布提高磷肥利用效率Sowing seedOverwintering stageSilique stageEmergence Seedling stageBolting stageRipe
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