JIA 封面文章 | 棉花品种选育弱化了菌根共生体：相对于老品种而言新品种从菌根吸磷途径获益更低

以下文章来源于农业科学微平台 ，作者王鑫鑫 等

棉花是菌根营养型植物，即：棉花通过根系途径和菌根途径从土壤中获取矿质营养，尤其是磷营养。根系吸磷途径和菌根吸磷途径对棉花磷营养的贡献大小受土壤供磷强度的影响。以往的研究对棉花获取磷（P）相关的根系性状和菌根根系性状关注较少。

近期，中国农业大学资环学院冯固教授课题组和新疆农业大学资环学院等单位合作完成的题为“Breeding against mycorrhizal symbiosis: Modern cotton (Gossypium hirsutum L.) varieties perform more poorly than older varieties except at very high phosphorus supply levels”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年3期正式发表。

该研究采用1950年至2013年在中国西北地区使用的8个棉花品种在3种磷供应水平下（分别为0、50和300 mg KH2PO4 kg-1），解析了接种或者不接种丛枝菌根真菌Funneliformis mosseae对棉花的生长和11个根系性状特征的影响。研究发现：与老品种相比，新品种的根系直径更细，地上部吸收的磷更少，苗期生物量更低。

在较低和中等土壤供磷强度磷水平下，接种菌根真菌提高了棉花植株磷量，促进了生物量增加（在P0时，吸磷量3.2 mg对0.9 mg，生物量1.8 g对0.9 g；在P50时，吸磷量14.5 mg对1.7 mg， 生物量4.7 g对1.6 g）；并且在P50时，棉花平均根系直径与菌根植物地上部生物量、磷浓度和磷含量呈显著正相关。在高磷水平下，接种的棉花植株比不接种的植株吸磷量增加（18.8 mg对13.4 mg ），但生物量没有差异（6.2 g对6.3 g）。这一结果意味着过去的棉花育种过程选择了更细的根系，导致根系为菌根真菌定殖的皮层空间更少，因而增加了棉花品种对磷肥用量的更高依赖。

研究结果支持了植物获取磷的外包模式（即借助菌根途径）在根系经济学空间框架中的重要性。在过去的几十年里，品种选育无意中使得棉花的根系趋向于变得更细、从菌根途径获益更低，导致了在中等磷供应并有菌根侵染的条件下，棉花新品种的生物量小于老品种的。这也意味着未来需要重新调整棉花育种方向，以实现在不再高投入磷肥的前提下实现高产。一条可行解决途径是：棉花品种选育策略必须考虑在根系自身吸收磷的能力与发挥菌根吸磷能力之间的权衡（即根系性状与菌根性状的权衡）。

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https://doi.org/10.1016/j.jia.2‍02‍2‍.‍0‍8‍‍.004

Cite the article:

WANG Xin-xin, ZHANG Min, SHENG Jian-dong, FENG Gu, Thomas W. KUYPER. 2023. Breeding against mycorrhizal symbiosis: Modern cotton (Gossypium hirsutum L.) varieties perform more poorly than older varieties except at very high phosphorus supply levels. Journal of Integrative Agriculture, 22(3): 701-715.

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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