第7章 植物营养性状的遗传学特性.ppt

根分泌的低分子有机物对根际养分的活化作用 * * 植物生长受什么制约? reality Farmer’s impression 第七章 植物营养性状的遗传学特性 有限的耕地 生产足够养活众多人口的粮食 （1）增加生产投入、改善植物生长环境。 (既要消耗大量的人力和财力，同时也可能破坏生态平衡，甚至导致资源退化、环境污染和投入效益下降等。) （2）发掘和利用植物自身的抗逆能力，通过遗传和育种的手段改良植物，以提高作物产量。 (这一途径被称为生物学途径，它能克服前一途径的种种弊端，因此越来越显示出其重要性。) 第一节 植物营养性状的基因型差异 一、植物营养性状的表现型、基因型和基因型差异 基因（gene）是控制生物生长发育性状的基本功能单位。 它既是染色体的一个特定区段，又是DNA的一段特定碱基序列。 基因型（genotype）是生物体内某一性状的遗传基础总和。 表现型（phenotype）是指生物体在基因型和环境共同作用下表现出的特定个体性状。 豫麦18 小偃54 图 植物基因型与表现型的关系 DNA DNA 环境因素影响基因表达 蛋白质 转录 翻译 分化生长 植物表现型（基因型+环境作用） 植物基因型（所有基因） 对于单基因控制的质量性状，可以根据表现型的分离和重组规律来确定其基因型； 对于多基因控制的数量性状，往往只能通过一些间接的方法来估测多基因综合作用的结果。 通常用遗传率（或称遗传力，遗传变异程度在总变异程度中所占的比例）作为估测数量性状的遗传变异程度的一个指标。 广义遗传率（%）= ×100 基因型方差 基因型方差+环境方差 二、植物营养性状的基因型差异 基因型差异：由于分离、重组和突变等原因，某一群体的不同个体间在基因组成上会产生差异。群体中个体间基因组成差异而导致的表现型差异通常被称之为“基因型差异”。 1、生长在石灰性土壤上的有些大豆品系易出现典型的失绿症；而另外一些则无失绿症状。（Weiss，1943） 2、芹菜对缺镁和缺硼的敏感性存在着基因型差异。（Pope Munger，1953）） 供 锌 状 况 基 因 型 供锌 不供锌 锌效率 * （ % ） Aroona 1.42 1.31 92 Durati 1.12 0.45 41 不同基因型小麦在缺锌条件下籽粒产量(t/ha)比较 *锌效率（%）= 缺锌处理的产量 施锌处理的产量 ×100 在缺铜土壤上不同基因型作物的产量 施铜量 （ mg/ 盆） 植 物 种 类 品 种 0 0.1 0.4 40 小 麦 Cabo 0 0 9.5 100 Halberd 1.6 7.1 52.0 100 Chinese spring 0 25.5 44.0 100 黑 麦 Imperial 100 114 114 100 小黑麦 Beagle 98.6 95.2 93.6 100 常用养分效率（Nutrient efficiency）表述不同植物营养性状的基因型差异（但目前对养分效率尚无统一定义。） 一般认为，养分效率应包括两个方面的含义： 其一、某一高效基因型在一定养分供给条件下获得高产的能力，或达到相同产量所需的养分供应水平较低。 其二、当植物生长的介质，如土壤中养分元素的有效性较低，不能满足一般植物正常生长发育的需要时，某一高效基因型植物能正常生长的能力； 第二节 植物养分效率差异的生理学和遗传学基础 一、植物养分效率差异的生理学基础 植物对土壤中难溶性养分的活化； 植物对土壤养分的高效吸收； 植物体内养分的高效利用。 养分效率基因型差异的可能机理 利用效率 养分效率 运输效率 吸收效率 根系形态学特性 根系生理生化特性 根-地上部运输 （长距离运输） 根内运输（短距离运输） 吸收系统的亲合力（Km） 临界浓度（Cmin） 根际特性 对养分缺乏的主动反应 （如：分泌螯合性、还 原性物质、质子等） 对养分缺乏的被动反应 （如：阴-阳离子吸收的 不平衡） 菌根 根系 对养分缺乏的反应 遗传特性 细胞水平上的需要 地上部的利用效率 （如：再转移效率） 定位/根内结合形态 养分吸收效率既取决于根际养分供应能力及养分的有效性，同时也取决于植物根细胞对养分的选择性吸收和运转能力。 通过根系形态学和生理学的变化调节自身活化和吸收养分的强度。 根系形态特征如根系体积、分布深度、根毛数量等的改变对养分吸收有明显的影响（磷、锌等土壤中弱移动性的养分）。 根际pH值和氧化还原电位的改变，根分泌的还原性和螯合性物质以及微生物能源的种类和数量。