收稿日期：2013-05-08

基金項(xiàng)目：國家轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)（2011ZX08002-005）

作者簡介：李瑤（1987-），女，碩士，研究方向：植物遺傳及生物技術(shù)。E-mail：507yaoyao@163.com

* 通訊作者：李興鋒（1976-），男，博士，教授，研究方向：小麥遺傳育種及基因組學(xué)。E-mail：lixf@sdau.edu.cn

摘要：對山東省近年育成的16個(gè)小麥品種（系）在不同供磷水平下的苗期性狀特點(diǎn)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：在低磷條件下，小麥品種泰農(nóng)18、濟(jì)麥21和品系山農(nóng)711、山農(nóng)4079四個(gè)材料在生物量、吸磷量等方面表現(xiàn)較為突出，低磷高效；品系山農(nóng)737、山農(nóng)224兩個(gè)材料在高磷條件下各方面指標(biāo)表現(xiàn)突出，高磷高效。

關(guān)鍵詞：小麥；品種（系）；水培；磷吸收；山東

中圖分類號：S512.101文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2013）12-0044-04

磷是植物正常生長發(fā)育必需的大量元素之一，參與生物體內(nèi)絕大多數(shù)的化合物合成和代謝活動(dòng)。雖然土壤中的全磷含量較高，但多以無機(jī)難溶態(tài)或有機(jī)態(tài)的形式存在，能被植物直接吸收利用的有效磷含量較低。世界可耕地面積的40%以上存在不同程度的缺磷問題，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也面臨著同樣的問題^[1]。因此，施用磷肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施之一。然而磷礦屬于不可再生資源，我國富磷礦僅能維持我國使用10～15年^[2]，磷礦資源的短缺限制了磷肥的擴(kuò)大生產(chǎn)^[3]。而且當(dāng)前我國磷肥利用效率較低，當(dāng)季利用率一般只有10%～15%，大部分被土壤固定而難以被農(nóng)作物吸收利用^[4]。由于耕地長期施用磷肥，土壤已經(jīng)積累成一個(gè)巨大的潛在磷庫。因此，充分挖掘植物本身磷高效利用的生物學(xué)潛力，提高農(nóng)作物對土壤磷的吸收利用效率，培育磷高效利用的作物新品種，對于減少肥料投入、合理利用自然資源、保障糧食生產(chǎn)安全以及保護(hù)生態(tài)和環(huán)境具有十分重要的意義^[4～8]。

小麥?zhǔn)俏覈匾募Z食作物，培育磷高效利用的小麥品種同樣是一條十分經(jīng)濟(jì)有效和生態(tài)安全的途徑^[9]。研究表明不同小麥品種吸收利用磷素的效率存在著顯著差異，因此研究不同小麥品種（系）對低磷脅迫的響應(yīng)，進(jìn)而篩選耐低磷種質(zhì)，對于提高小麥磷素吸收和利用效率，進(jìn)而提高中低產(chǎn)田的小麥產(chǎn)量具有重要意義。

本研究選取山東省近年來選育的部分小麥品種（系），對其苗期在低磷脅迫下的反應(yīng)及其性狀特點(diǎn)進(jìn)行研究和鑒定，評價(jià)這些材料的耐低磷特性，以期為小麥磷高效育種提供新的種質(zhì)材料。

1材料與方法

1.1供試材料

試材包括普通小麥品種濟(jì)麥20（JM20）、濟(jì)麥21（JM21）、濟(jì)麥22 （JM22）、山農(nóng)22（SN22）、山農(nóng)23（SN23）、泰農(nóng)18（TN18）、泰農(nóng)19（TN19）、汶農(nóng)17（WN17）、煙農(nóng)999（YN999）、煙農(nóng)0428（YN0428）、紫麥1號（ZM1），以及本課題組新選育品系山農(nóng)126（SN126）、山農(nóng)224（SN224）、山農(nóng)4079（SN4079）、山農(nóng)711（SN711）、山農(nóng)737（SN737），對照品種為小偃54（XY54）和小偃81（XY81），以上材料均由本實(shí)驗(yàn)室保存。

1.2方法

1.2.1營養(yǎng)液培育選取大小一致的小麥種子，經(jīng)H₂O₂表面消毒30 min后轉(zhuǎn)移到濕潤的濾紙上，至種子露白后播于紗網(wǎng)上，光照時(shí)間14 h/d。待幼苗長至1葉1心時(shí)，用蒸餾水洗凈后去胚乳移入pH值為5.8的營養(yǎng)液中，在光照時(shí)間14h/d、光強(qiáng)2 000 μE/（m₂·s）的人工氣候室中培育，每隔3～5 d 換1次營養(yǎng)液，共培養(yǎng)30 d。

設(shè)置2個(gè)磷濃度處理：P10（10μmol/L，低磷）、P50（50μmol/L，正常供磷）。每個(gè)處理養(yǎng)苗4株。

1.2.2測定方法與指標(biāo)計(jì)算 ①生物量測定：小麥植株地上部、根部收取后，105℃條件下殺青，65℃烘至恒重并稱取干重。②全磷測定：植株樣品采用H₂SO₄-H₂O₂方法消煮，鉬銻抗比色法測定。③小麥根系特征：部分材料用萬深LA-S全能型植物圖像分析儀系統(tǒng)測定其根長、根表面積、根體積、根半徑等。④指標(biāo)計(jì)算方法：相對生物量=低磷處理下的生物量/正常供磷處理下的生物量。

1.2.3數(shù)據(jù)處理用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用DPS 7.05統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行單因素方差分析（one-way，ANOVA），所有結(jié)果均用LSD法檢驗(yàn)0.05水平上的差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1不同供磷水平下小麥品種（系）的生物量與根冠比

表1所示為不同品種（系）地上部干重與地下部干重的差異?？梢钥闯觯赑10水平下，所有材料的根干重中，濟(jì)麥21、山農(nóng)737與山農(nóng)4079的根干重較大，山農(nóng)22、山農(nóng)224的根干重較小。對供試材料地上部干重進(jìn)行比較，其中濟(jì)麥21和山農(nóng)126的較大，干重分別為0.096、0.097 g，與其余大多材料相比差異顯著；山農(nóng)224、山農(nóng)22的地上部干重小，值為0.045、0.046 g，對低磷脅迫敏感。山農(nóng)126和山農(nóng)4079的相對根干重較高，相對值為1.250、1.125；山農(nóng)224和汶農(nóng)17的較低，相對值為0.588、0.552，表現(xiàn)為低磷敏感。對所有材料的相對地上部干重進(jìn)行比較，山農(nóng)126、煙農(nóng)0428的相對值較高，分別為1.169、1.045；山農(nóng)22、山農(nóng)737、泰農(nóng)18的相對值較低，分別為0.517、0.573、0.577。

如表2所示，P10水平下，山農(nóng)126和山農(nóng)22的根冠比較小，山農(nóng)4079和泰農(nóng)19的根冠比較大。煙農(nóng)0428在P10與P50水平下的相對根冠比有明顯增加，但其相對生物量并不大；泰農(nóng)18與山農(nóng)4079兩個(gè)材料的相對根冠比值較小，分別為0.95、1.00。

2.2根系性狀特點(diǎn)

最長根長的結(jié)果如表3所示，P10與P50水平下山農(nóng)737的都最長，分別為37.83 cm和48.10cm，與其它多數(shù)材料相比差異顯著；P10水平下，山農(nóng)22的最長根長最短。但在相對最長根長的比較中發(fā)現(xiàn)，山農(nóng)126和泰農(nóng)18的相對值最大，分別為0.931、0.916，汶農(nóng)17和紫麥1號的相對值較小。

利用根系掃描儀分析了供試材料在不同磷水平下的根系總長度、表面積、體積的相對值，結(jié)果列于表3、表4。P10水平下，濟(jì)麥21、山農(nóng)737、山農(nóng)224、山農(nóng)711在總根長、表面積和體積3個(gè)性狀方面都表現(xiàn)較好，山農(nóng)4079、山農(nóng)23的絕對值與其它材料相比較低。從P10與P50水平下的相對值可以看出，山農(nóng)224、泰農(nóng)18總根長、表面積、體積的相對值都較高，其中泰農(nóng)18的根系并不大，但其相對量比值較大，表現(xiàn)為對低磷不敏感；山農(nóng)224雖然總根長在所有材料中并不突出，但其總根長、表面積與體積在低磷（P10）與正常供磷（P50）水平下的相對值表現(xiàn)為較大。

2.3不同小麥品種（系）的磷吸收量

在一定生長期內(nèi)，植株磷的累積量可以反映植株對磷的吸收能力。如表5所示，在低磷條件下所有供試材料中，SN711和SN4079的全株磷吸收量最大，分別為1.238 mg/株和1.112 mg/株，前者與其它材料相比，差異顯著；SN22最低，SN23 次低。在正常供磷條件下，YN0428的全株磷吸收量最高為2.096 mg/株，SN126位次，為1.958 mg/株，除YN999、SN126、 JM21外前者與其它材料相比差異顯著；TN18的吸收量最低，SN23次低。

3討論與結(jié)論

通過比較小麥在低磷與正常供磷條件下的相對生物量，在一定程度上可以反映出不同品種在低磷脅迫下的耐受程度_[5，6]。本研究結(jié)果表明，在低磷條件下，所有材料的根干重中，濟(jì)麥21、山農(nóng)737與山農(nóng)4079的根干重較大；地上部干重濟(jì)麥21和山農(nóng)126的較大；山農(nóng)126和山農(nóng)4079的相對根干重較高；相對地上部干重，山農(nóng)126、煙農(nóng)0428較高；泰農(nóng)18與山農(nóng)4079兩個(gè)材料的相對根冠比值較小。

根系方面，低磷條件下，濟(jì)麥21、山農(nóng)737、山農(nóng)224、山農(nóng)711在總根長、表面積和體積3個(gè)性狀方面都表現(xiàn)較好。從P10與P50水平下的相對值可以看出，山農(nóng)224、泰農(nóng)18總根長、表面積、體積的相對值都較高，其中泰農(nóng)18的根系并不大，但其相對量比值較大，表現(xiàn)為對低磷不敏感；山農(nóng)224雖然總根長在所有材料中并不突出，但其總根長、表面積與體積在低磷（P10）與正常供磷（P50）水平下的相對值表現(xiàn)為較大。

在全株磷吸收量方面，品系山農(nóng)711和山農(nóng)4079兩個(gè)材料在低磷條件下的全株磷吸收量最大，應(yīng)屬低磷高效型。高磷條件下，山農(nóng)737的吸磷量最大，且在生物量方面也表現(xiàn)較好，可能屬于高磷高效基因型。

綜合分析，供試材料中，品種泰農(nóng)18、濟(jì)麥21，品系山農(nóng)4079、山農(nóng)711四個(gè)材料在低磷條件下各方面表現(xiàn)較突出，屬于低磷高效基因型；品系山農(nóng)737、山農(nóng)224兩個(gè)材料在高磷條件下，各方面表現(xiàn)較突出，可能屬于高磷高效基因型。

苗期是鑒定不同基因型小麥材料耐低磷性的重要時(shí)期_[7，8]，但最終衡量一個(gè)材料對低磷脅迫的耐性高低，需要在大田低磷和對照條件下對其產(chǎn)量性狀進(jìn)行考察和比較_[9，10]。因此，上述試驗(yàn)結(jié)果仍需進(jìn)一步通過大田試驗(yàn)來驗(yàn)證。

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