【作者】 祝令晓； 刘连涛； 孙红春； 张永江； 张科； 白志英； 李存东；

【Author】 Zhu Lingxiao;Liu Liantao;Sun Hongchun;Zhang Yongjiang;Zhang Ke;Bai Zhiying;Li Cundong;

【机构】 河北农业大学农学院/省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物生长调控实验室；

【摘要】 棉花是典型的直根系植物,侧根和根毛是其根系的主要组成部分。侧根和根毛可以增加根系的表面积,从而提高作物可利用土壤的体积,是植物从贫瘠土壤中获取养分的主要途径。然而,侧根和根毛的形态及其寿命对低氮胁迫的响应尚不清楚。因此,研究低氮胁迫对棉花侧根和根毛形态及其寿命的影响对棉花氮高效品种的选育具有重要意义。试验于2019年9月至12月在河北农业大学智能温室（38°85′N,115°30′E）进行。供试品种为转基因抗虫棉K836（K1）和K837（K2）。设置2个氮素水平:低氮,0 mg·kg^-1;正常氮,138 mg·kg^-1。根系原位观测系统为本课题组自制的RhizoPot装置,播种后的第1到第110天期间每天采集1 200 dpi和4 800 dpi分辨率的根系图像。出苗后40 d开始,每10 d测定一次地上部指标。结果表明,与正常氮处理相比,低氮处理显著降低了棉花的株高、茎粗、叶面积、SPAD、净光合速率、实际光化学效率、最大光化学效率,同时低氮处理显著抑制了根系的发育,其总根长、平均根直径、总根体积、总根表面积分别降低25.44%、22.06%、35.30%、36.24%。低氮处理降低了各器官的干物质质量以及总干物质质量,但低氮处理的根冠比显著大于正常氮处理。与正常氮处理相比,低氮处理显著降低了一级侧根的长度,对二级侧根的长度无显著影响。低氮处理的侧根角度显著低于正常氮处理,K1和K2分别降低了6.25°、4.65°。而低氮处理的侧根寿命显著大于正常氮处理的侧根寿命,低氮处理下一级和二级侧根的寿命比正常氮处理增加了4～5 d。侧根寿命与其直径呈显著正相关关系。与正常氮处理相比,低氮处理显著增加了根毛的长度和密度,显著降低了根毛寿命,低氮处理的根毛寿命比正常氮处理的缩短2 d。一级侧根的根毛长度与其所在侧根的直径呈显著正相关,二级侧根的根毛长度与其所在侧根直径无显著相关性。低氮处理的根毛寿命中值比正常氮处理的缩短1～2 d。综上所述,本研究所使用的根系原位表型平台可用于定量根系性状,特别适用于对根毛的研究。同时发现,为适应氮素亏缺环境,棉花抑制了地上部的发育,减小侧根直径和侧根角度,增加侧根寿命,并生成更多、更长、寿命更短的根毛。更多还原