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马铃薯响应磷胁迫机制及磷高效利用育种

2021-12-06王一凡杨江伟唐勋晋昕张宁司怀军

中国马铃薯 2021年1期
关键词:植物生长

王一凡,杨江伟,2,唐勋,2,晋昕,张宁,2,司怀军,2*

(1.甘肃农业大学生命科学技术学院,甘肃兰州730070;2.甘肃省干旱生境作物学省部共建国家重点实验室培育基地,甘肃兰州730070)

马铃薯(Solanum tuberosum L.)营养全面,可比效益高,已成为中国种植业结构调整、农业增效和农民增收的第四大粮食作物,其产业更是对部分地区的经济发展起到了重要的促进作用[1]。在自然环境下,马铃薯的生长和产量均会受到许多因素的限制,其中土壤无机磷水平对马铃薯生长发育具有重要的影响[2]。无机磷是遗传物质(DNA和RNA)、细胞结构和生物膜系统的重要组成成分,广泛参与了植物生长过程中能量转移、信号传递、酶促反应调节、光合作用和呼吸反应等许多代谢反应过程,因此土壤中磷水平的高低会严重影响到马铃薯的正常生长发育[3,4]。大量数据表明,全球约有一半的土地无机磷含量普遍较低,而中国约2/3的耕地处于缺磷状态[5,6]。

植物主要是通过磷酸盐(Pi、HPO42-、H2PO4-)的形式吸收土壤中磷营养,相比于氮、钾等无机元素,无机磷更容易被土壤中的阳离子和其他有机物固定形成流动性低、扩散能力差的难溶性固态磷,故土壤中可供利用的有效态无机磷含量实际不高,这一现状也是当前制约中国马铃薯产业发展的重要因素之一[7,8]。目前,全球马铃薯种植业主要通过施磷肥来提高耕地磷含量以缓解土壤缺磷状态,保证马铃薯产量稳定,但当季磷肥利用率普遍较低,且过量使用已造成全球磷矿石资源日渐枯竭和农业磷污染,也加重了土壤、水和大气环境营养富集化程度,对生态安全和生命健康构成了潜在威胁[9-11]。……

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