不同品種小麥幼苗利用種子磷差異

摘 要：分別選用種子磷總量高和低的小麥品種鄭麥366和周麥17，探討品種間幼苗根和莖葉的磷含量以及種子磷利用率差異。結果表明，發芽6天和缺磷22天時，鄭麥366幼苗根和莖葉磷含量和磷總量顯著高于周麥17，而種子磷利用率卻顯著低于后者；發芽6天時，鄭麥366發芽種子中酸性磷酸酶活性、無機磷含量和種子磷減少量顯著高于周麥17。可見，與周麥17相比，鄭麥366的根和莖葉具有較高的磷含量，這與發芽種子中較多的種子磷分解和釋放較多的無機磷有關。

關鍵詞：小麥；幼苗；種子磷；利用率；差異

中圖分類號：S512.101 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2013）11-0080-04

磷是植物正常生長發育必需的大量營養元素之一。磷能提高植物抗旱、抗寒和抗病等能力，供磷不足會不同程度地影響植物的生長發育，嚴重時導致植物生長緩慢，進而影響植物的產量和品質。植物主要通過主動方式從土壤中吸收無機磷。在土壤中，大量的無機磷以共價和非共價方式被土壤束縛、固定，有效性低，流動性差[1]，因此植物并不易于從土壤中獲取大量的磷素。土壤有效磷缺乏是全球農業面臨的普遍問題。世界上約有43%的耕地存在不同程度的供磷不足問題。我國1.07億公頃耕地中有2/3缺磷嚴重[2]。

小麥是世界上最重要的糧食作物之一。我國小麥生產主要以冬小麥為主[3]。在越冬前，隨著氣溫下降，根系吸收磷素能力下降，而這一時期充足的磷素營養不僅有利于形成發達的根系，提高抗寒、抗旱能力，而且對整個生育期的生長發育尤為重要[4～7]。種子磷是小麥生長發育的最初磷源。種子磷含量充足能為幼苗提供較多的磷素營養，保證幼苗正常的生長發育[8～10]；此外，也能在一定程度上緩解土壤供磷不足而帶來的磷脅迫問題。本研究利用種子磷含量存在顯著差異的兩個小麥品種，探討種子磷含量差異對幼苗根和莖葉磷含量影響以及品種間種子磷利用率差異，期望在生產上能通過提高種子磷利用率的途徑進一步提高幼苗根和莖葉磷含量。

1 材料與方法

1.1 小麥幼苗培養

1.2 小麥幼苗缺磷培養

小麥發芽6天后，將幼苗用海綿固定在12孔的PVC塑料板中，置于體積為12 L的盒子上，盒子內為經過改良的缺磷霍格蘭營養液（pH值為5.5），其中的磷酸二氫鉀用等摩爾的氯化鉀替代。每天調節一次pH值，3天更換一次營養液。培養22天后將幼苗取出，用蒸餾水將根反復沖洗3～4次，用濾紙吸干后放至烘箱內烘至恒重，然后消解和測定葉片與根的磷含量。

1.3 磷含量測定

1.4 無機磷含量測定

2.2 不同小麥品種缺磷條件下莖葉、根磷含量和磷總量差異

缺磷22天時，鄭麥366單株莖葉、根的磷含量和磷總量顯著高于周麥17，前者單株莖葉磷含量和磷總量分別是后者的1.44倍和1.63倍，單株根中磷含量和磷總量分別是周麥17的1.48倍和1.92倍（圖2）。

2.4 兩個小麥品種種子磷利用率差異

3 討論與結論 種子磷是小麥幼苗初期生長發育的重要磷源，種子磷含量高有利于幼苗的生長發育[8， 9， 11， 12]。小麥在幼苗期根系生長較弱，吸收無機磷能力差，加上土壤溶液中有效磷水平低，根系從土壤中吸收的磷較少，因此種子磷對幼苗的生長發育起著重要作用。種子磷主要以植素形式存在[13]。在發芽種子中，由植素分解的無機磷被轉運到幼苗中，以滿足根和莖葉生長的需要。與周麥17相比，鄭麥366種子中具有較高的磷含量。研究發現，鄭麥366發芽種子中酸性磷酸酶活性、無機磷含量和減少磷總量顯著高于周麥17。可見，鄭麥366發芽種子中較高的酸性磷酸酶活性促進了種子中更多植酸磷的分解，這是發芽種子中減少磷總量和無機磷含量顯著高于周麥17的主要原因。

發芽種子中無機磷含量高，有利于種子中更多的磷向根和莖葉中轉運。與周麥17相比，鄭麥366種子中具有較高的磷總量，因此即使缺磷22天，鄭麥366幼苗根和莖葉仍然具有較高的磷含量和磷總量。可見，種子磷含量直接影響幼苗根和莖葉磷含量。因此，在生產上選用種子磷含量高的小麥品種，有利于為幼苗根和莖葉提供充足的磷素營養。對于種子磷含量低的小麥品種，應考慮選擇土壤速效磷含量較高的地塊繁育，也可在灌漿期利用葉面噴施磷酸二氫鉀的方式提高籽粒磷含量。研究還發現，種子發芽6天和幼苗缺磷培養22天時，鄭麥366種子磷利用效率卻低于周麥17。原因可能在于種子中分解的無機磷在向根和莖葉轉運前有一部分通過種皮流失掉。

參 考 文 獻：

[1] Pant B D， Buhtz A， Kehr J， et al. MicroRNA399 is a long-distance signal for the regulation of plant phosphate homeostasis[J]. Plant J.，2008， 53（5）：731-738.

[2] Raghothama K G， Karthikeyan A S. Phosphate acquisition[J]. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology， 1999， 50： 665-693.

[3] Davies T G E，Ying J，Xu Q， et al. Expression analysis of putative high-affinity phosphate transporters in Chinese winter wheats[J]. Plant Cell Environ.， 2002， 25：1325-1339.

[4] Barry D A J， Miller M H. Phosphorus nutritional requirement of maize seedlings for maximum yield [J]. Agron. J.， 1989， 81： 95-99.

[5] Grant C A， Flaten D N， Tomasiewicz D J， et al. The importance of early season phosphorus nutrition[J]. Canadian Journal of Plant Science， 2001， 81（2）：211-224.

[6] Assuero S G， Mollier A， Pellerin S. The decrease in growth of phosphorus-deficient maize leaves is related to a lower cell production[J]. Plant Cell Environ.， 2004， 27： 887-895.

[7] Nadeem M， Mollier A， Morel C， et al. Relative contribution of seed phosphorus reserves and exogenous phosphorus uptake to maize （Zea mays L.） nutrition during early growth stages[J]. Plant Soil， 2011， 346： 231-244.

[8] Zhang M， Nyborg M， Mcgill W B. Phosphorus concentration in barley （Hordeum vulgare L.） seed： Influence on seedling growth and dry matter production[J]. Plant Soil， 1990， 122： 79-83.

[9] Thomson C J， Bolger T P. Effects of seed phosphorus concentration on the emergence and growth of subterranean clover （Trifolium subterraneum） [J]. Plant Soil， 1993， 155/156： 285-288.

[10]Derrick J W， Ryan M H. Influence of seed phosphorus content on seedling growth in wheat： implications for organic and conventional farm management in South East Australia[J]. Biol. Agric. Hortic.， 1998， 16： 223-237.

[11]Ros C， Bell R W， White P F. Effects of seed phosphorus and soil phosphorus application on early growth of rice （Oryza sativa L.） cv. IR66[J]. Soil Sci. Plant Nutr.， 1997， 43： 499-509

[12]Bolland M D A， Baker M J. High phosphorus concentrations in seed of wheat and annual medic are related to higher rates of dry matter production of seedlings and plants[J]. Aust. J. Exp. Agric.， 1988， 28： 765-770.

[13]Park S H， Sung J K， Lee S Y， et al. Early growth， carbohydrate， and phytic acid contents of germinating rice seeds under NaCl stress[J]. Korean J. Crop Sci.， 2006， 51：137-141.