【摘 要】
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大豆(Glycine max)原产中国,广泛栽培于世界各地,是全球最重要的油料作物之一。当前我国对大豆的需求量逐年增加,但国内大豆产量与需求之间存在巨大的缺口。东北地区作为我国大豆主产区,却面临着气候变化与不合理耕作带来的减产问题。为了解决这一问题,开展栽培大豆抗逆新品种的选育对东北大豆产业的可持续发展具有重要的战略意义。野生大豆(Glycine soja)作为栽培大豆的野生近缘种,对拓宽大豆育种
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)
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大豆(Glycine max)原产中国,广泛栽培于世界各地,是全球最重要的油料作物之一。当前我国对大豆的需求量逐年增加,但国内大豆产量与需求之间存在巨大的缺口。东北地区作为我国大豆主产区,却面临着气候变化与不合理耕作带来的减产问题。为了解决这一问题,开展栽培大豆抗逆新品种的选育对东北大豆产业的可持续发展具有重要的战略意义。野生大豆(Glycine soja)作为栽培大豆的野生近缘种,对拓宽大豆育种遗传基础和培育耐重茬大豆品种具有重要价值。本研究通过温室控制实验,探究(1)不同干旱胁迫(正常浇水和干旱)和养分胁迫(限制和添加)对野生大豆与栽培大豆生长的影响;(2)不同养分胁迫(限制和添加)和杂草竞争胁迫(单种和竞争)对野生大豆与栽培大豆生长的影响;(3)不同前茬作物(玉米和大豆)和土壤病原微生物胁迫(灭菌和非灭菌)对野生大豆与栽培大豆生长的影响;对比栽培大豆和野生大豆对不同环境胁迫耐受能力的差异。结果表明:(1)干旱胁迫对栽培大豆和野生大豆的生长具有显著的抑制效果,而野生大豆对干旱的耐受能力强于栽培大豆。这主要是野生大豆的根系分配比例在干旱胁迫下远高于栽培大豆。相较于正常浇水处理,在干旱处理下栽培大豆比根长下降了11.2%,而野生大豆比根长却增加了7.8%。这说明野生大豆在应对干旱胁迫时,会倾向于增加地下生物量和细根生长,有利于获取更多水分应对干旱环境。养分添加降低了栽培大豆和野生大豆根质量分数,却增加了比根长。栽培大豆的不同品种之间在干旱和养分胁迫下没有显著表型性状的差异。(2)杂草竞争对栽培大豆和野生大豆地上部分生长具有显著抑制效果。栽培大豆和野生大豆在单独种植情况下,养分添加能显著促进其地上部分生长;而在杂草竞争情况下,养分添加会抑制栽培大豆和野生大豆地上部分生长。此外,东生9号大豆适合于杂草难以管控地区种植;杂草管控和施肥合理的地区则更适合种植合丰55号大豆。(3)大豆重茬所带来的土壤病原微生物会抑制栽培大豆和野生大豆的生长。相较于灭菌处理,非灭菌处理下栽培大豆总生物量降低了28.8%,而野生大豆总生物量仅降低了1.9%。与栽培大豆相比,野生大豆在应对大豆重茬胁迫时能够通过改变根系分配和叶片形态,具有更强的适应性;而且对土壤病原微生物也表现出更强的耐受能力。此外,在大豆连续重茬种植地区,建议选用东生9号大豆品种进行种植;如果采取换茬或者玉米-大豆轮作的耕作地区,建议选用东生7号和合丰55号大豆品种进行种植。本研究通过探索栽培大豆和野生大豆在常见农田环境胁迫下表型性状的差异性表达;发现在不同环境胁迫下,野生大豆在生物量分配和根系、叶片的性状可塑性上的表现都要强于栽培大豆。这为将来从野生大豆获得抗逆优良性状和培育抗逆栽培大豆新品种提供了理论依据。其次,对于大豆种植中的施肥与杂草管理,重茬和土壤病害等问题的解决和大豆品种的选用具有重要的参考价值。
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