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论硼效率在植物中的差异性研究

时间:2019-01-15 11:40:00 来源:时时彩10大平台 作者:匿名



1遗传研究和分子生物学基础的植物硼效率差异

硼效率和硼效率低的品种的可用性为硼效率的遗传和分子生??物学研究奠定了基础。早在20世纪50年代,Pope和Munger发现硼砂硼效率受单个隐性基因的控制[37]。 Andrus,Wall和Andrus发现番茄/脆性0突变体是由缺硼引起的异常半致死表型,并且由隐性基因(btl)控制。 Blamey等人。选择两个向日葵自交系,双线杂交的硼吸收差异显着,然后确定它们对田间缺硼的反应。结果发现,亲本的强吸硼能力可以继承后代的特征[29]。 Jamjod等人。对不同硼效率的7个小麦品种进行杂交和回交试验,表明小麦的缺硼性状可以转移到硼敏感品种。 Noguchi等人。发现拟南芥突变体(bor1-1)的突变体,其需要高硼含量。在野生物种正常生长的条件下,表现出明显的缺硼症状。 10B迹线显示硼的吸收和运行能力非常低。 SSLP分子标记表明突变基因位于2号染色体上。徐方森利用RFLP和AFLP分子标记构建了甘蓝型油菜遗传连锁图谱,发现硼效率主基因BEI位于第9个连锁区。组。这些发现表明植物硼效率具有遗传控制和遗传性。

2遗传研究和分子生物学基础,以了解植物硼效率的差异

2.1甘蓝型油菜硼效率差异的研究进展

在20世纪60年代,人们发现卷心菜和大白菜所需的硼含量差异很大。 20世纪80年代,江苏省发现,在常规品种正常生长的条件下,低芥酸品种表现出严重的缺硼症状。刘长志等研究了18个油菜品种间硼效率的差异,发现缺硼引起的产量变化较大,为19.0%~95.3%。胡秋辉等研究了6种油菜品种杨悦等14个油菜品种,发现品种间缺硼能力存在较大差异。王云华等,刘武定等。自1990年以来,开始控制210个品种的芸薹属,60个芥菜和32个大白菜中的低硼。选择硼高效油菜品种: 8个品种的白菜,1个芥菜型;硼低效油菜品种: 2个白菜品种,1个芥菜型。使用高产和低效甘蓝型油菜品种的杂种进行杂交,获得F2杂种。2.2植物硼效率差异的机理

不同植物或不同植物或不同品种在同一生长期内硼效率差异的机制并不完全相同,尚未得到充分认识。根据现有研究结果,以下两个因素是导致植物种类或品种间硼效率差异的主要因素。:一个是植物细胞壁的组成,尤其是果胶含量。果胶是大多数植物中硼的主要结合位点,尤其是双子叶植物。果胶含量越高,植物所需的硼量越高。第二种是植物光合初始产物的类型和转运形式。顺式二醇结构的单糖含量越高,例如山梨糖醇,甘露醇和果糖,在光合初始产物中,硼与这些单糖形成络合物,提高硼的吸收能力和流动性,并且植物具有低硼耐受性。强大。

然而,大多数植物生殖生长对硼缺乏比营养生长更敏感,需要更高的硼含量。特别是对于禾本科作物,细胞壁果胶含量非常低。例如,水稻细胞壁中鼠李糖半乳糖醛酸H-R(RG-Ⅱ,硼结合位点)的含量仅为0.1%,硼的浓度非常低,可以满足营养生长的需要,但在生殖生长阶段,硼的需求量与双子叶植物的需求量一样高。一些品种的小麦在营养生长阶段表现出高硼效率,在生殖生长阶段表现出硼效率低,而其他品种具有相反的效果。这种缺硼敏感性在营养生长期和生殖生长期不一致,使得硼效率差异的机制更加复杂。目前,对硼对生殖生长的影响机制仍然知之甚少。缺硼对生殖生长的影响通常表现为雄性不育,即花药和花粉发育畸形。已知硼是花粉管生长中的必需元素,但硼的生理功能尚不清楚。一种解释是花粉管的管壁的化学组成是不同的。硼高效栽培品种需要较少的硼来生长。另一种解释是花器官运输硼的能力不同,高效品种具有很强的将硼运输到花器官的能力。但是,没有足够的实验证据。硼与生殖生长之间的关系可能是揭示植物硼效率差异的关键。

3硼效率植物的筛选和差异性能

虽然硼肥的应用是解决土壤缺硼问题的有效手段,但对于越来越多的贫硼土壤和越来越多的硼敏感植物,硼肥的环境,经济和资源问题都有。被考虑。特别是在热带和亚热带土壤中,几乎每年都会施用硼肥。因此,筛选和改良现有品种,获得硼效率丰富的种质资源,通过育种和基因工程获得理想的硼效品种,是解决缺硼问题的另一重要途径。品种筛选是一项耗时的工作,硼的水平设定和筛选指标的确定是筛选成功的关键。如果缺硼早期的一些形态指标,如叶长,根长和重量,以及地上生物量的产生,与经济产量显着相关,那么使用硼效率指数进行苗木筛选是经济和快速的。方法。该方法已成功应用于向日葵,豆类和油菜的筛选。王云华等提出了油菜籽干重初选和产量验证的两步筛选方法,证明是一种经济可靠的油菜硼高效品种筛选方法。然而,对于上述小麦和其他作物,由于苗期对硼的敏感性与产量几乎没有关系,因此在苗期筛选是没有意义的。对于这些作物和一些果树,结果率和果实品质可作为筛选指标。叶中的果胶含量也可用作筛选双子叶植物中硼效率的指示剂。高效硼的筛选始于20世纪80年代。涉及的作物是油菜籽,棉花,小麦,豆类,花生和大豆。这些作物的硼效率系数(-B/B)在0到100之间变化。3.1生长期和形态差异

甘蓝型油菜高产品种生育期较短,开花较早;不育品种一般生育期较长,后期开花较多,高效亲本和低效亲本的农艺性状表明,生育期和硼效率系数可能存在一定的关系。

不同硼效率的油菜品种根长,根量,总吸收面积和活性吸收面积差异不显着。随着培养基中硼浓度的降低,硼低效品种的根系生长受到抑制,高于硼高效品种。在营养液培养条件下,硼效率低的品种根尖标记长度仅为对照的45.7%,硼高效品种差异不大;侧根比硼效率品种晚24小时发生;根是活跃的。吸收面积的减少也显着高于硼有效品种的减少。适量硼,甘蓝型油菜高产品种和低效硼品种有一定差异。高效品种一般具有浅叶色和薄叶。上部和下部成熟叶片的大小差别不大;低效品种的叶片较暗,叶片较厚,上部和下部成熟叶片的大小差异很大。短期缺硼对油菜地上部分影响不大。在早期阶段,硼足够,缺硼处理进行10~15天。在不同硼效率的地上部分没有硼缺乏的症状,并且地上的鲜重没有显着降低。这可能与在叶子中储存更多的硼有关。长期轻度缺硼(土壤培养,B 0.3 mg/kg)对高效品种地上部和地下部的干物重影响较小,产量可达到90%以上。控制。这可能与高效品种细胞壁形成中的低硼含量有关。相关的,效率低的品种有典型的缺硼症状,不能正常开花结果,产量低或无收获。长期严重缺硼(0.1 mg/kg),不同硼效率品种地上部分干物重显着下降,但低效品种的下降幅度高于高效品种。

3.2硼吸收和分配能力的差异

由于硼主要是被动吸收,因此油菜籽吸收的硼量与根数,硼供应水平和外部条件有关。因此,在正常条件下,不同硼效率品种的硼吸收差别不大,硼在作物中分布较多。在叶子和生长点,根的比例低;随着硼浓度的降低,不同油菜品种的硼吸收量减少,但低效品种的减产量显着高于高效品种,硼在作物中运输。分布也发生了很大变化。低效品种吸收的硼大多停留在根部和下部叶片中,较少转运到上部叶片和花器官,而高效品种吸收的硼比例较高,则转运到上部叶片和花器官中。 。缺硼后不同油菜品种根尖微观结构的差异可能是硼吸收和分布差异的主要原因。硼缺乏10 d,根尖膨大效率低,细胞变形,排列紊乱,大多数细胞无核仁,根冠脱落,无血管结构分化,高效品种的根尖解剖基本正常。根尖结构的破坏导致根伸长停止,根量减少,油菜的硼吸收能力与其根量(r=0.85 **)和根自由空间(r=0.88 *)显着正相关。 )。因此,硼缺乏低效品种中硼的吸收能力下降,而低效品种的根细胞中硼细胞的能力更强,并且由于血管组织发育的阻碍,硼的向上运输也受到抑制。甘蓝型油菜根尖结构对缺硼的敏感性差异可能与不同油菜品种细胞壁果胶含量和果胶形态的差异有关。4结论和前景

综上所述,植物硼效率差异的机理非常复杂。虽然不同植物细胞壁的果胶含量和光合初始产物的差异可以解释大多数植物营养生长的硼需求的差异,但是没有证明这些因素是生殖生长中硼效率差异的直接原因。硼在植物生殖生长中的生理功能可能是揭示植物硼效率差异的关键,这将是未来研究工作的重点。虽然植物硼效率差异的机制尚不完全清楚,但遗传研究表明,自然界中存在丰富的硼有效种质资源,可以遗传。通过遗传学和分子生物学技术,可以培养出高效,高产和高质量的理想硼品种。

[引用]

[1]曹祥云,宋世文,刘武定。棉花品种对缺硼和硼效率的敏感性研究。华中农业大学学报,1996,15(6): 558~561

[2]薛建明,杨钰。不同油菜籽基因型对缺硼的反应差异。浙江农业大学学报,1994,20(4): 422~426

[3]王云华,兰莲芳。不同品种甘蓝型油菜(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)的敏感性差异研究。华中农业大学学报,增刊,1995,21: 71~84

[4]彭庆之,皮梅梅,刘武定。不同品种芥菜对硼吸收和分配的差异。华中农业大学学报,增刊,1995,21: 98~102

关键词:硼效率,细胞壁,光合初级产品,甘蓝型油菜,国家标准网

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