低磷胁迫下大麦磷高效基因型的筛选

生态环境学报２０１０，１９（６）：１３２９—１３３３　Ｅｃｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｅｅｓｃｉ．ｃｏｍ　Ｅ—ｍａｉｌ：ｅｄｉｔｏｒ＠ｊｅｅｓｃｉ．ｃｏｍ　低磷胁迫下大麦磷高效基因型的筛选　普晓英　，赵大伟２　曾亚文　，杜娟　，杨树明　，杨涛　，赵春艳　１．云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所，云南省农业生物技术重点实验室，云南昆明６５０２０５；　２．云南农业大学农学与生物技术学院，云南昆明６５０２０１　摘要：为获得大麦（Ｈｏｒｄｅｕｍ　ｖｕｌｇａｔｅ　Ｌｉｎｎ．）磷高效育种的材料，分别在土壤有效磷质量分数为１．３２和３６．６　ｍｇ・ｋｇ　的条件　下，对１８０个大麦品种进行磷高效材料的筛选和鉴定研究。结果发现，不同品种中磷高效差异很大；中国大麦茎干重和地上　重极显著高于美国大麦　：Ｏ．０００）；裸大麦㈣ｖｕｌｇａｔｅ　ｖａｒ．ｎｕｄｕｍ）有效穗、分蘖数和茎干重极显著高于皮大麦　ｏｌｄｅｕｍ　ｖｕｌｇａｔｅ　Ｌ．）；多棱大麦（Ｈｏｒｄｅｕｒｎ　ｖｕｌｇａｒｅ　Ｌ．）分蘖数、茎干重和地上千重极显著高于二棱大麦（Ｈｏｒｄｅｕｍ　ｄｉｓｔｉｃｈｏｎ　Ｌ．）。磷效率用耐低磷　力和品种适应性来描述，用籽粒产量计算耐低磷力，云啤１号（１２２．３％，２３１．４３％）、Ｚ０５０Ｐ００４Ｑ（１０９．８１％，２１４．４０％）和　ＹＳ５００（１０１．０８％，５６６．１４％）等是供试样品中磷高效较高的品种。该实验结果为云南地区进一步选育磷高效的大麦品种提供了　材料。　关键词：大麦；磷高效；基因型；筛选　中图分类号：￥６０３．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—５９０６（２０１０）０６，１３２９—０５　磷是作物生长发育中所必须的营养元素，在植　物光合作用、呼吸作用和生理生化调节过程中作用　重大。近年来由于种植密度和单位面积产量的提　高，作物需磷与土壤供磷的矛盾日趋明显。农业生　产中通过大量施用磷肥来解决土壤缺磷问题，但大　部分都被土壤的吸附固定作用、沉淀或吸收转化为　无效态磷【１］，增量施肥加横坡种植方式下磷流失总　量最大【２Ｊ，化肥配施的红壤中Ｃｕ、Ｃｄ全量和有效　态含量及其活化率随时间呈显著上升趋势Ｌ３Ｊ。研究　发现磷高效品种对磷的利用效率大于施用磷肥所　带来的效率ｌ４］，利用作物固有的生物学特性，发掘　作物自身对磷的高效吸收利用潜力　Ｊ，可以减少磷　肥用量，从而减轻磷肥对环境的污染并在低投人情　况下提高作物产量。利用作物自身的生理、遗传特　点，筛选磷高效品种，挖掘高效活化无效磷的作物　品种，在理论研究和生产应用上都有重要意义。在　其它作物中已作了大量研究，在大麦中的研究还较　少，本试验在田间采用耐低磷力、品种适应性和综　合力三项指标对供试材料进行的筛选，旨在为磷高　效基因型大麦的选育及生产提供材料及理论依据。　１材料与方法　１．１　试验材料　供试材料为１８０个大麦品种（系），其中１２３个　来自美国，４３个来自中国，１４个来自其他国家。　４３个中国大麦品种来源于云南、甘肃、浙江、江苏、　湖北、上海、北京、河南、青藏高原等９个省（或　地区）。所有材料在２００７年１　１月１０日种植于云　南省农业科学院试验场，２００８年５月７日左右大麦　成熟期收获。　１＿２试验方法　昆明云南省农科院试验田（１　８　ｍｘ３．５　ｍ水泥池，　土培介质０．８　ｍ，海拔１　９１６　ｍ）所用土壤为多年来尚　未施过化肥的酸ｌ生红壤，经云南省农业科学院土壤　肥料研究所测定：未施磷肥的土壤有效磷和总磷含　量为１．３２　ｍｇ・ｋｇ　和１　０００　ｍｇ・ｋｇ～，施过磷肥的土壤　有效磷和总磷含量为３６．６　ｍｇ・ｋｇ　和１　０２９　ｍｇ‘ｋｇ一。　在这两块试验田中种植群体进行耐低磷鉴定，并且　设计对照品种，两种处理下土壤测定数据如表１。　同时两块试验田不加其它化肥，常规管理。株行距　为１０　ｃｍ￣１５　ｃｍ，２次重复。分蘖盛期调查分蘖数，　随后调查抽穗期，测量叶长、叶宽，５月收获测株　高、穗长、穗颈、有效穗、地上干物质量（包括穗质　量和杆质量）等ｌ　Ｏ多个形态参数。　按照刘鸿雁的方法计算耐低磷力、品种适应性　和综合力　］。　耐低磷力：某个品种不施磷处理的产量（籽粒　产量、生物产量）占该品种施磷处理产量的百分数。　品种适应性：在不施磷处理下，某个品种籽粒　产量（或生物产量）比当年试验的所有品种籽粒产　量（或生物产量）的平均值增减百分数。　基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项资金、农业部公益．胜农业科研专项（ｎｙｈｙ￣０７—００１一大麦）；国家科技支撑计划项Ｈ（２００６ＢＡＤ０２Ｂ０４—１１）　作者简介：普晓英（１９７７年生），女，助理研究员，硕士，主要从事大麦资源的研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｕｘｉａｏｙｉｎｇ＠１６３．ｃｏｒｎ　通讯作者：Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｅｎｇｙｗ１９６７＠１２６．ｃｏｍ；赵大伟与普晓英同等贡献。　收稿日期：２０１０－０５—

０７　１３３０　生态环境学报第１９卷第６期（２０１０年６月）　

综合力：籽粒产量（生物产量）耐低磷力　及其品种适应性两项指标的平均值。　２结果与分析　２．１　表现磷高效物性的性状　１．３２　ｍｇ・ｋｇ　低磷胁迫与３６．６　ｍｇ・ｋｇ。正常有效磷　条件下，对１８０份不同来源不同类型的大麦品种进行　磷高效特陛分析，ｌ　１个形态性状的相关系数列表于　表２对角线下方：由１１个相对形状组成的５５对性状　中有２７对『生状间达极显著相关，５对性状间达显著　相关，磷高效特性的形状顺序为：茎干重＞有效穗＞　株高＞地上重＞总穗重＞主穗重＞穗长＞结实率＞实粒数　＞秕粒数＞分蘖。从表２可见，有效穗、分蘖、茎干　重、地上重是表现磷高效特Ｉ生最好的形状。　１．３２　ｍｇ－ｋｇ　低磷胁迫与３６．６　ｍｇ・ｋｇ　正常有效　磷条件下，１８０份不同来源不同类型的大麦品种进　行磷高效特性分析，对磷高效特性表现最好的性状　（有效穗、分蘖、茎干质量、地上质量）在不同类型　的大麦品种间进行差异分析列于表３。结果表明：　中国大麦有效穗显著高于美国大麦，裸大麦有效穗　极显著高于皮大麦；裸大麦分蘖极显著高于皮大　麦，多棱大麦分蘖极显著高于二棱大麦；中国大麦　茎干重显著高于美国大麦，裸大麦茎干重极显著高　于皮大麦，多棱大麦茎干重极显著高于二棱大麦；　中国大麦地上重显著高于美国大麦，裸大麦地上重　显著高于皮大麦，多棱大麦地上重极显著高于二棱　大麦。　２．２不同指标划分的等级差异　磷高效基因型大麦能在磷肥投入不足或不投　入的条件下仍获得较高的产量。参照刘鸿雁　Ｊ等筛　耐低磷玉米采用的划分标准，应用耐低磷力和品　表２低磷胁迫下大麦品种耐低磷相对性状的相关性　Ｔａｂｌｅ　２　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆｒｅｌａｔｉｖｅ　ｔｒａｉｔｓ　ｏｆｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ｔｏ　ｌｏｗ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｏｆＢａｒｌｅｙ　ｇｒａｉｎｓ　ｕｎｄｅｒ　ｌｏｗ—ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｓｔｒｅｓｓ　株高　有效穗　穗长　实粒数　秕粒数　结实率　主穗质量　总穗质量　茎干质量　地上质量　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｅ　Ｆ　Ｇ　Ｈ　Ｉ　Ｊ　Ａ　１　Ｂ　０．３０２”　１　Ｃ　Ｏ．２１３”　一Ｏ．２２８　１　Ｄ　０．２２５”　０．１４８　０．２３７”　１　Ｅ　０．１８３”　０．３２１　０．１５８“　０．６１６”　ｌ　Ｆ　０．０７３　０．１３２　一Ｏ．００６”０．９１３”　０．９５６”　１　Ｇ　０．２２２”　０．２２５”０．１４７　一Ｏ．０９３　．０．００１　Ｏ．００３　１　Ｈ　０．３２８　０．１２６”　０．２４１　．Ｏ．０６６　０．１２３　Ｏ．００８　Ｏ．４９８”　１　Ｉ　Ｏ．２６９“　０．２７９”　Ｏ．３１８“　．０．０２７　０．３３８　Ｏ．００６　Ｏ．９０８“　Ｏ．５５９“　１　Ｊ　Ｏ．３６８　Ｏ．２３５”　．０．３２８　．Ｏ．００６　一Ｏ．４３１　．０．１４２”　Ｏ．２２３”　Ｏ．５２３”　Ｏ　２２８”　】　Ｋ　０．２１５　０．１　１６”　Ｏ．３３３　．０．１２６　．Ｏ．０２１　．Ｏ．０４８　０．０３８　０．２３６”　Ｏ．２０３”　一Ｏ．０５５”　分蘖　Ｋ　

注：有效磷１．３２　ｍｇ・　。与３６．６　ｍｇ－ｋｇ。耐低磷相对性状间的相关系数；＋和＋　分别代表在０．０５和０．Ｏ１水平上差异显著。

　普晓英等：低磷胁迫下大麦磷高效基因型的筛选　１３３１　

地上质量幢　美国大麦　中国大麦　皮大麦　裸大麦　多棱大麦　二棱大麦　合计　１２３　４３　１６５　１５　３３　１４７　１８０　５６．４　９１．９　６９．１　４７．１　２５．４　８４．５　８９．７　０．００２　０．００２　０．Ｏ１８　０．０１８　０．０００　０．０００　５．０　８．３　４．８　８．３　ｌ１．５　５－３　６．１　６．０　８．９　６．２　９．１　ｌ２．１　６．５　７．５　种适应性两项指标的平均值（综合力）作为综合　评定的指标，用此指标对大麦进行分级评定，按　照不同指标划分耐低磷等级，得到的结果不完全　一致（表４）。　以籽粒产量为耐低磷指标，２级有３个、３级２　个，４级３个，５级有１６４个；以生物产量为指标，　２级有５个、３级６个，４级１１个，５级有１４８个，　说明一个品种很难同时具有几类与磷高效有关的　性状。　２．３高耐低磷力基因型大麦筛选　以籽粒产量为耐低磷指标，１级有８个，以生　物产量为指标，１级有１Ｏ个，２个指标都是１级的　大麦品种有ＪＢ９２—２、ＹＳ５００、Ｇ２１３Ｍ０４２Ｍ、　Ｚ０５０Ｐ００４Ｑ和云啤１号，说明这５个品种在不施磷　处理和施磷处理条件下的的籽粒产量和生物产量　几乎没有差别，表明耐低磷力特别强。在不施磷处　理条件下籽粒产量ＹＳ５００、Ｚ０４３Ｒ００３Ｓ、云啤１号　和Ｚ０２９Ｐ０２０Ｐ，居１、２、４和５位。　此外Ｚ０４３Ｒ００３Ｓ以籽粒产量为指标耐低磷等　级１级，而以生物产量为指标为３级，Ｇ０４４Ｎ０７２Ｎ一１　和０１０９４都是籽粒为指标耐低磷等级为１级，而以　生物产量为指标则是５级。进一步说明有的品种很　难同时具有几类与磷高效有关的性状。　２．４磷高效基因型大麦的筛选　以籽粒产量和生物产量为标准高耐低磷的所　有品种，适应性、综合力都为１级，它们都可以在　缺磷地区大面积推广种植具有较大的优势。　ＹＳ５００、Ｚ０４３Ｒ００３Ｓ、澳选１号、云啤１号和　Ｚ０５０Ｐ００４Ｑ以籽粒产量为标准品种适应性和综合　力都居前５位。而青稞、Ｚ０１０Ｊ０４５Ｊ、澳选３号、　Ｚ０５０Ｐ００４Ｑ和ＹＳ５００生物产量为标准品种适应性　和综合力都居前５位。　２．５磷敏感基因型大麦的筛选　６Ｂ０１．２５１３在施磷的条件下，籽粒产量达７．７２８　ｇ，不施磷条件下，籽粒产量仅为０．０２５　５　ｇ，两者　相差３０３倍；ＢＡＲＩ２９３在施磷的条件下，籽粒产量　达１３．４１　ｇ，不施磷条件下，籽粒产量仅为０．０６７　５　ｇ，　两者相差１９８倍；鄂３２３８０在施磷的条件下，籽粒　产量达１９．６４　ｇ，不施磷条件下，籽粒产量仅为Ｏ．９４　ｇ，两者相差２０倍，即缺磷时产量低，施磷后产量　１　９　８　１　Ｏ　１　３　７　３　４　５　６　心　＆　

＆ｎ　１３３２　生态环境学报第ｌ９卷第６期（２０１０年６月）