水稻适应低磷胁迫的营养生理机理研究

土壤磷素不足是制约水稻生长的主要因素之一。筛选和培育耐低磷水稻基因型是缓解磷矿资源缺乏和提高磷肥利用效率的有效途径之一。研究和阐明水稻适应低磷胁迫的营养生理机理对上述筛选培育工作来说具有非常重要的意义。本研究在前期材料筛选的前提下,通过砂培和溶液培养试验研究水稻吸收利用难溶性磷源的基因型差异及其根系吸收活化机理;通过琼脂培养试验研究水稻利用有机磷的基因型差异以及机理;通过根箱试验研究水稻吸收土壤不同形态磷素的根际效应机理;另外,以缺磷不同耐性的水稻基因型为材料,研究了低磷胁迫对其叶片光合作用特性、碳水化合物分配、酸性磷酸酶活性的影响。取得的主要研究结果如下: 1.水稻吸收利用难溶性磷酸盐的基因型差异及其根系吸收活化机理 以Fe-P为磷源,研究了51个水稻基因型吸收利用Fe-P的差异。结果表明51个水稻基因型的吸磷量和磷利用效率的频数分布均呈正态分布,说明不同水稻基因型在吸收利用Fe-P能力方面存在较大的差异,通过定向选择,完全可能获得高效吸收利用Fe-P的水稻基因型。然后选取八个在Fe-P利用能力方面差异较大的基因型,进一步通过砂培试验和溶液培养试验研究水稻利用不同难溶性磷酸盐（Al-P和Fe-P）的基因型差异及其与根系形态、根系磷素吸收动力学特性以及根系分泌物活化特性的关系。结果表明,水稻吸收利用Al-P和Fe-P均存在显著的基因型差异。水稻吸收难溶性磷酸盐能力与根系形态（特别是根表面积、根体积以及侧根数量）具有非常密切的关系。低磷处理显著增加水稻植株的Imax;却显著降低水稻植株的Km。水稻吸收难溶性磷酸盐能力与根系磷素吸收动力学参数没有显著的相关性。根系分泌物对难溶性磷酸盐的活化能力并不能反映水稻吸收难溶性磷酸盐的能力。根系有机酸的分泌量与根系分泌物对难溶性磷酸盐的活化能力并没有呈现一致的结果。 2.无菌和接种微生物条件下两个水稻基因型利用有机磷的差异 通过琼脂培养试验研究无菌培养条件下,两个水稻基因型中部51和Azucena对有机磷（植酸钠）的利用情况以及接种土壤微生物对水稻利用有机磷的影响。结果表明,无菌培养条件下,植酸钠为磷源生长的中部51和Azucena的植株干重、吸磷