兩個大田高粱品種根系性狀對磷肥響應的變異性和可塑性研究
由于根系在作物生產(chǎn)力中的物理和生理作用，人們對根系結構（Root System Architecture, RSA）和其響應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。高粱也更能適應較差的土壤肥力，而且對低磷水平的土壤耐受性更強。磷是一種常量營養(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。關于高粱的RSA和表型可塑性與土壤磷供應有關的信息卻很少。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性和可塑性。兩種基因型均對外施磷均有響應，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低土壤磷條件具有重要意義。然而，根長度似乎與磷供應成正比，顯示出質(zhì)量和長度之間的資源分配相當平衡。
圖3 相關分析和多因素分析（MFA）的結果。(A)植物性狀之間的相關性。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》（Plant Phenomics）是由南京農(nóng)業(yè)大學和美國科學促進會（AAAS）合作創(chuàng)辦的英文學術期刊，于2019年1月正式上線發(fā)行。采用開放獲取形式，刊載植物表型組學交叉學科熱點領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，基于圖像分析和機器學習的表型分析研究，提取表型信息的新算法，作物栽培、植物育種和農(nóng)業(yè)實踐中的表型組學新應用，與植物表型相結合的分子生物學、植物生理學、統(tǒng)計學、作物模型和其他組學研究，表型組學相關的植物生物學等。期刊已被DOAJ、Scopus、PMC、EI和SCIE等數(shù)據(jù)庫收錄。科睿唯安JCR2021影響因子為6.961，位于農(nóng)藝學、植物科學，遙感一區(qū)。中科院農(nóng)藝學、植物科學一區(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》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）
排版：王慧敏（南京農(nóng)業(yè)大學）
審核：孔敏、王平
