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兩個大田高粱品種根系性狀對磷肥響應(yīng)的變異性和可塑性研究

瀏覽次數(shù):584 發(fā)布日期:2023-1-6  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責任自負
Plant Phenomics | 兩個大田高粱品種根系性狀對磷肥響應(yīng)的變異性和可塑性研究

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由于根系在作物生產(chǎn)力中的物理和生理作用,人們對根系結(jié)構(gòu)(Root System Architecture, RSA)和其響應(yīng)非生物脅迫的可塑性的興趣正在增長。高粱是全球必需的谷物、飼料、糖漿和能源作物,與其他糧食作物相比,高粱具有非生物脅迫耐受性,特別是對高溫和干旱。高粱也更能適應(yīng)較差的土壤肥力,而且對低磷水平的土壤耐受性更強。是一種常量營養(yǎng)素,植物會根據(jù)土壤中的磷濃度而改變它們的RSA。這些變化可以增加土壤磷或提高磷的獲取和肥料利用量,了解RSA和高粱根系對不同土壤磷供應(yīng)的可塑性,有助于改良更有效地利用土壤磷和需要更少肥料的基因型。關(guān)于高粱的RSA和表型可塑性與土壤磷供應(yīng)有關(guān)的信息卻很少。

2022年12月,Plant Phenomics 在線發(fā)表了University of Cape Coast等單位題為Root System Traits Contribute to Variability and Plasticity in Response to Phosphorus Fertilization in 2 Field-Grown Sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] Cultivars 的研究論文。

本文研究了2種命名為Kazie和Kapiela的紅高粱和白高粱基因型的RSA和表型可塑性,確定了土壤根系對磷梯度的響應(yīng)性和可塑性。兩種基因型均對外施磷均有響應(yīng),但兩種基因型間的大多數(shù)根系性狀均存在顯著差異。在大多數(shù)RSA性狀中,白高粱基因型的可塑性明顯高于紅色基因型,前者的總可塑性比前者高約為28.4%。白高粱對低磷環(huán)境的適應(yīng)性較好,具有良好的可塑性。根系的凸面積、表面積、總根長、體積、根長直徑范圍等性狀顯示出了改善所研究基因型的選擇潛力。廣泛的根系生物量對于適應(yīng)低土壤磷條件具有重要意義。然而,根長度似乎與磷供應(yīng)成正比,顯示出質(zhì)量和長度之間的資源分配相當平衡。

圖2 6倍磷條件下2個高粱基因型(白色和紅色果皮基因型)根系結(jié)構(gòu)性狀的箱形圖。(A)芽和根的生物量。(B)冠根和地上輪生的數(shù)量。(C)平均直徑和投影面積直徑--范圍為1。(D)孔數(shù)和平均孔的尺寸。


圖3 相關(guān)分析和多因素分析(MFA)的結(jié)果。(A)植物性狀之間的相關(guān)性。顏色編碼的尺度和橢圓的偏心度表明了這兩個性狀之間的相關(guān)性。比例在矩陣下面的條形圖中表示。空白框表示非顯著性關(guān)系,星號表示P < 0.05、P < 0.01或P < 0.001處的符號。(B)數(shù)量變量與按性狀組劃分的維度之間的相關(guān)性。(C)加載第一三維的變量組得分,包括2個顯著性維度。(D)在第一三維的因子圖上的變量組(變量組的cos2)的表示質(zhì)量圖,包括在MFA之后被認為是重要的2個維度。(E)單個定量變量的MFA結(jié)果。(F)個體定量變量的cos2。

本研究發(fā)現(xiàn)了高粱基因型的選擇和磷利用效率可以基于RSA和根系性狀對磷供應(yīng)的可塑性。鑒于高粱根系性狀之間可能存在平衡,確定這些平衡背后的基本限制條件將具有指導(dǎo)意義。

論文鏈接:
‍https://spj.science.org/doi/10.34133/plantphenomics.0002

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About Plant Phenomics

《植物表型組學(xué)》(Plant Phenomics)是由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和美國科學(xué)促進會(AAAS)合作創(chuàng)辦的英文學(xué)術(shù)期刊,于2019年1月正式上線發(fā)行。采用開放獲取形式,刊載植物表型組學(xué)交叉學(xué)科熱點領(lǐng)域具有突破性科研進展的原創(chuàng)性研究論文、綜述、數(shù)據(jù)集和觀點。具體范圍涵蓋高通量表型分析的最新技術(shù),基于圖像分析和機器學(xué)習(xí)的表型分析研究,提取表型信息的新算法,作物栽培、植物育種和農(nóng)業(yè)實踐中的表型組學(xué)新應(yīng)用,與植物表型相結(jié)合的分子生物學(xué)、植物生理學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、作物模型和其他組學(xué)研究,表型組學(xué)相關(guān)的植物生物學(xué)等。期刊已被DOAJ、ScopusPMC、EISCIE等數(shù)據(jù)庫收錄?祁Nò睯CR2021影響因子為6.961,位于農(nóng)藝學(xué)、植物科學(xué),遙感一區(qū)。中科院農(nóng)藝學(xué)、植物科學(xué)一區(qū),遙感二區(qū),生物大類一區(qū)(TOP期刊)。2020年入選中國科技期刊卓越行動計劃高起點新刊項目。

說明:本文由《植物表型組學(xué)》編輯部負責組稿。
中文內(nèi)容僅供參考,一切內(nèi)容以英文原版為準。
撰稿:吳庚宸(南京農(nóng)業(yè)大學(xué))
排版:王慧敏(南京農(nóng)業(yè)大學(xué))
審核:孔敏、王平

來源:北京博普特科技有限公司
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