16-作物养分高效利用育种目标和方法

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1、作物养分高效利用育种和方法研究进展李向楠南京农业大学国家大豆遗传改良中心南京210095摘要：植物养分高效利用对农业的可持续发展至关重要，本文从植物养分利用，影响养分利用的因索，养分高效利用育种和方法儿个方而对国内外植物营养研究现状进行了综述。分析冃前研究中存在的问题，最后指出今后应加强研究的方面。关键词：槓物；养分高效利用；影响因索；育种和方法TheresearchprogressonefficientutilizationofcropnutrientandplantbreedingLixiangnanNationalsoybeange

2、neticimprovementcenter,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095Abstract:Plantmineralnuirienlisveryimportantforagriculturalsustairmbledevelopmentandhighefficieniutilization.InIhisarticle,wereviewedtheconceptofplantnutrientuseefficiency,affectingfactors,plantbreedingandm

3、ethod.Wealsoanalyzedsomeproblemsexsistingincurrentstudyandpointoutthedirectionsforfutureresearchinthisfield.Keywords:plant;nutrientuseefficiency;infiuencefactors;breedingandmethod1引言植物养分利用效率(nutrientuseefficiency,NL'E)是衡量植物生产力的重要指标之一,植物的养分利用效率高有利于节约农业资源，易于获得高产，反Z则易于造成农业资源

4、的浪费，不符合农业可持续发展的目标。最初，植物学家主要通过以下儿个方面来衡量植物养分利用率：根系对土壤中有效养分的吸收能力，养分在植物体内的迁移速率，养分在体内的分配情况以及衰老组织中养分向其他组织的再分配⑴。养分利用效率影响植物的生长发育过程，在土壤养分贫瘠的环境中或者养分总量含量丰富但有效养分不能满足植物正常生长的环境屮，高效的养分利用率有助于植物维持正常的生长。在养分含量超过植物正常生长阈值的情况下，植物仍然能够保持一定的正常养分利用率正常生反。养分利用率对植物生长如此重要，那么究竟如何表述NUE呢。科学家从不同的角度给岀了NUE的

5、含义。首先国外科学家认为养分利用率是吸收单位养分可固定二氧化碳的量或者是干物质生产率与养分吸收效率的比值，但是这种方法存在的缺陷是测量NUE工作量大，为了克服这一问题，后续有发展岀直接以植物养分浓度的倒数或者是凋落物养分浓度的倒数来表示卩句。国内关于NUE的研究较晚，但是提出了许多新的见解，如增加与植物维持正常生长能力相关的形态或生理生化参数指标等来对NUE进行综合描述⑹。我国耕地面积不断减少，高产田块十分有限，中低产FH较多。为了解决我们的粮食安全问题并维持社会的稳定，提高屮低产田的养分利用率进而提高粮食产量是我们亟待解决的问题。提高植

6、物的养分利用率可以从栽培和育种两个方向入手，栽培方面可以合理施肥提高土壤中有效养分的含量，改良水土，不同作物间作套种等，育种方而可以通过选育优良品种，转基因育种等手段。目前对植物养分利用的研究己经深入到分子水平，许多科学家认为52+是植物细胞内最重要的第二信使，参与了植物对许多逆境信号的识别转导。在不同作物中已经鉴别出与特定养分吸收有关的基因例如小麦2A,3A,5A,6A染色体上存在影响氮素吸收的基因⑴】。大豆中检测到多个具有加性效应的基因与Fe吸收有关卩铁玉米第9条染色体上有P吸收相关的基因植物具有很强的适应性，为了适应逆境可以形成特定

7、的形态结构或者是通过自然突变产生一些有利变异。我国具有幅员辽阔，生态环境比较复杂具有丰富的种质资源，筛选遗传资源获得优异基因型一直是我国分子育种的有效方法。提高植物的养分利用率可以从植物营养性状的遗传改良入手，筛选出养分高效利用植物基因型。这対于农业可持续发展具有现实意义。本文分析国内外植物养分高效利用育种的现状并对今后的发展方向提出建议。2植物养分利用效率养分利用率一般是指使用单位养分所产生的生物量，养分利用率的研究对象范围很广从生命周期较长的林木等多年生植物，到生命周期较短的作物，牧草等。对于生命周期不同的植物来说，养分利用率与植物屮

8、养分浓度的比例关系也不同。生命周期很短的植物养分利用效率仅仅和植物组织屮的养分浓度呈反比，对于多年生的植物而言，指每年吸收的单位养分所生产的总净初级生产率（包插地上和地下部分）；就森林而言，养