水培条件下花生品种铁素吸收/活化能力鉴定方法

张静; 骆璐; 刘风珍; 贾红霞; 刘娟; 谭震; 张昆; 万勇善

doi:10.19802/j.issn.1007-9084.2022282

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中国油料作物学报 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (2) : 411-419. DOI: 10.19802/j.issn.1007-9084.2022282

栽培生理·土肥植保

水培条件下花生品种铁素吸收/活化能力鉴定方法

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Identification method of ferritin absorption/activation ability of peanut （Arachis hypogaea L.） varieties under hydroponic condition

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摘要

为建立快速鉴定不同花生品种铁素吸收、活化能力的方法，以耐缺铁花生品种农大818、鲁花11、山花11号，铁敏感花生品种鲁花12、ICG6848、白沙1016为材料进行水培试验。以缺铁营养液培养花生幼苗，观察并记录在缺铁环境中幼苗新叶黄化时间；待幼苗新叶全部黄化后恢复供铁，分别以20 µmol/L^{FeSO₄处理2 d/ 4 d，25 µmol/L FeSO₄处理2 d/ 3 d，30 µmol/L FeSO₄处理1 d/ 2 d/ 4 d，通过测定叶绿素值增加量（ΔSPAD）、干物重、铁吸收量等指标以鉴定花生铁素吸收能力；以25 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理2 d/ 4 d，30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理2 d/ 3 d，35 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理1 d/ 2 d/ 4 d以鉴定花生铁素活化能力。结果表明，所有花生品种的幼苗在缺铁处理第10 d均出现了黄化现象，此时用25 µmol/L^{FeSO₄恢复供铁处理2 d后，耐缺铁品种和铁敏感品种间ΔSPAD、单株铁吸收量差异显著；用30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理2 d后，耐缺铁品种和铁敏感品种间ΔSPAD、单株铁活化量也有显著差异。因此可在缺铁黄化后补充25 µmol/L FeSO₄或30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃，用处理2 d时花生幼苗ΔSPAD、单株铁吸收量或单株活化量作为评价花生铁素吸收/活化能力的指标。}}

Abstract

In order to establish a rapid method to identify the absorption and activation ability of iron in different peanuts, the iron deficiency cultivars Nongda 818, Luhua 11, Shanhua 11, and the iron sensitive cultivars Luhua 12, ICG6848, and Baisha 1016 were employd in iron deficiency nutrient solution instead of soil. The yellowing time of new leaves in iron deficiency environment was recorded. After the new leaves of all peanut seedlings turned yellow, the iron supply was resumed. The seedlings were treated with 20 µmol/L FeSO₄ for 2 d and 4 d, 25 µmol/L FeSO₄ for 2 d and 3 d, and 30 µmol/L FeSO₄ for 1 d, 2 d and 4 d, the increase of chlorophyll value （ΔSPAD）, dry weight and iron uptake were measured to identify the iron uptake capacity. The iron activation ability of peanut was evaluated at 25 µmol/L Fe₂（SO₄）₃ for 2 d and 4 d, 30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃ for 2 and 3 d, and 35 µmol/L Fe₂（SO₄）₃ for 1 day, 2 d and 4 d. Results showed that the seedlings of all peanuts showed yellowing on the 10th day of iron deficiency treatment. Then, 25 µmol/L FeSO₄ was used to iron supply for 2 days, which led to increase of SPAD value, while iron uptake per plant were significantly different between iron deficiency tolerant and iron sensitive cultivars. When treated with 30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃ for 2 days, the increase of SPAD value and iron activation per plant were also significantly different between the deficient tolerant and sensitive cultivars. Therefore, considerting peanut iron absorption/activation ability，the increase of seedling SPAD, iron uptake per plant and/or activation per plant could be used as indicators after iron supply (25 µmol/L FeSO₄ or 30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃ for 2 days) when seedlings have been etiolated.

导出引用

张静 , 骆璐 , 刘风珍 , 贾红霞 , 刘娟 , 谭震 , 张昆 , 万勇善. 水培条件下花生品种铁素吸收/活化能力鉴定方法[J]. 中国油料作物学报, 2024, 46(2): 411-419 https://doi.org/10.19802/j.issn.1007-9084.2022282

Jing ZHANG , Lu LUO , Feng-zhen LIU , Hong-xia JIA , Juan LIU , Zhen TAN , Kun ZHANG , Yong-shan WAN. Identification method of ferritin absorption/activation ability of peanut （Arachis hypogaea L.） varieties under hydroponic condition[J]. CHINESE JOURNAL OF OIL CROP SCIENCES, 2024, 46(2): 411-419 https://doi.org/10.19802/j.issn.1007-9084.2022282

中图分类号： S565.2

铁（Fe）是植物生长发育必需的微量元素，植物体内超过90%的Fe定位于叶肉细胞的叶绿体中^[1,2]，是植物叶绿素合成、光合作用、氮素代谢、磷吸收利用中不可缺少的微量元素^[3,4]。铁在土壤中广泛存在，但主要存在形式为不溶于水的氧化铁和氢氧化铁^[5,6]，能被植物吸收利用的Fe²⁺很少，Fe³⁺必须被活化为Fe²⁺才可被吸收^[7,8]。

花生是我国重要的油料作物和经济作物，在保障国家油料安全中具有显著优势和巨大潜力。我国北方花生产区普遍存在缺铁黄化问题，缺铁导致叶绿素合成停止、叶片黄化，植株矮小，产量降低^[9-12]，补充铁营养后叶色复绿^[13]。生产上主要通过施用硫酸亚铁、乙二胺四乙酸铁（EDTA-Fe）、黄腐酸铁等铁肥^[14]的方式解决花生缺铁黄化的问题，然而硫酸亚铁极易被固定、螯合铁肥稳定性较差，因此不能很好地解决缺铁黄化问题。研究表明，石灰性土壤上花生的耐缺铁能力存在着明显的基因型差异^[15]，因此鉴定筛选耐缺铁花生品种将是解决花生缺铁黄化问题的有效途径^[16]。

植物在漫长的进化过程中形成了缺铁适应机制，主要包括机理Ⅰ和机理Ⅱ。机理Ⅰ植物包括双子叶植物和非禾本科单子叶植物，该类植物须在根际将Fe³⁺活化后才能诱导根系细胞对铁的吸收，因此活化根际的难溶性铁是铁营养吸收的限速环节，活化方式主要为提高根系H⁺-ATPase的活性和分泌质子、有机酸类物质，此外还包括铁还原酶基因、铁转运体基因大量表达；机理Ⅱ植物主要为禾本科植物，通过合成、分泌麦根酸类铁载体应对缺铁胁迫^[17~20]。前人对花生品种耐缺铁能力的鉴定主要是在田间出现黄化现象时观察记载不同品种的黄化程度，该方法存在可控性差、周期长、工作量大、易受主观因素影响等问题。本研究旨在采用室内水培的方式，通过观察缺铁处理后花生黄化的时间，以及补铁后花生叶片叶绿素值变化、铁的吸收量、活化量等指标，建立一种方便、快速的鉴定花生品种铁素吸收、活化能力的方法，为以高效鉴定筛选耐缺铁基因型，为进一步分析耐缺铁花生品种的内在机理研究提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验地点及品种

本试验在山东农业大学作物生物学国家重点实验室完成。

供试品种为耐缺铁花生品种农大818、鲁花11、山花11号，铁敏感花生品种鲁花12、ICG6848、白沙1016。以上6份种质均经过本课题组前期田间鉴定。其中农大818、山花11号也被高丽^[15]鉴定为耐缺铁品种，鲁花12被鉴定为铁敏感品种。

1.2 材料培养方法及试验设计

1.2.1 材料培养方法

取大小一致的种子置于0.3% H₂O₂溶液中浸泡6 h后用去离子水清洗2次，平铺在发芽盘中避光萌发3 d，待子叶展开且根部萌发出细小侧根时，移至盛有1.4 L去离子水的水培盒中平衡3 d，然后移至缺铁营养液中。缺铁营养液成分如下：KNO₃ 1 mmol/L；Ca（NO₃）₂·4H₂O 1 mmol/L；MgSO₄·7H₂O 0.4 mmol/L；KH₂PO₄ 0.2 mmol/L；H₃BO₃ 0.1×10^-3µmol/L；MnSO₄ 0.15×10^-3 µmol/L；ZnSO₄·7H₂O 0.03×10^-3 µmol/L；Na₂MoO₄·2H₂O 1×10^-6 µmol/L；CuSO₄·5H₂O 0.16×10^-6 µmol/L；CoCl₂·6H₂O 0.21×10^-6 µmol/L。含铁营养液在以上成分基础上添加EDTA螯合的FeSO₄或Fe₂（SO₄）₃。材料培养期间营养液每5 d更换1次。生长室温度为25℃，光照强度为20.9 klux，每天光照16 h。

1.2.2 试验设计

实施预试验确定合适的铁浓度范围：分别对缺铁黄化后的幼苗补充1～50 µmol/L浓度范围的铁营养，观察其生长状况，发现较低浓度的铁营养处理1~4 d时幼苗没有明显复绿现象，而较高浓度的铁营养处理下幼苗发生了铁毒害现象，因此大致确定了20~35 µmol/L FeSO₄或Fe₂（SO₄）₃。

将幼苗在缺铁营养液中培养，记录所有品种叶片出现黄化的时间，然后将黄化幼苗分别移至含有6种不同浓度的铁营养液中恢复供铁，处理时间如表1所示。共计14个处理，每处理3次重复，每重复3盆，每盆6株。

表1 恢复供铁处理浓度及时间

Table 1 Recovery iron treatment concentration and time

处理与浓度 Treatment and concentration	1 d	2 d	3 d	4 d
20 µmol/L FeSO₄		√		√
25 µmol/L FeSO₄		√	√
30 µmol/L FeSO₄	√	√		√
25 µmol/L Fe₂（SO₄）₃		√		√
30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃		√	√
35 µmol/L Fe₂（SO₄）₃	√	√		√

1.3 测定项目及方法

（1）黄化时间：记录在缺铁营养液中培养时所有品种幼苗均出现黄化现象的天数。

（2）相对叶绿素值增加量（ΔSPAD）：幼苗全部黄化后用便携式叶绿素仪Hansatech Model CL-01测定新叶的SPAD值记为SPAD1，补铁1 d/ 2 d/ 3 d/ 4 d后再次测定新叶的SPAD值记为SPAD2，每个重复测定6个叶片，SPAD2与SPAD1的差值即为SPAD值增加量。

（3）根系形态参数：取恢复供铁处理2 d的花生幼苗，将地上部与根系分开，根系用去离子水洗净后使用万深LA-S植物根系分析系统测定总根长、根表面积、根体积、平均根直径和根尖数等根系形态参数。

（4）干物重：取恢复供铁处理2 d的花生幼苗地上部与根系分别置于烘箱中105℃杀青15 min，80℃烘干至恒重。

（5）单株铁吸收量（mg/株）：为方便进行大批量的花生种质筛选鉴定工作、简化试验操作与流程，本试验研究采用以下方法测定单株铁吸收量。

恢复供铁处理1 d/ 2 d/ 3 d/ 4 d后先用天平称量营养液和水培盒的总重量，然后取各处理营养液10 mL用于测定处理1 d/ 2 d/ 3 d/ 4 d后营养液铁浓度的变化，计算单株铁吸收量IUPP或单株铁活化量IAPP（计算方式同IUPP）。

I U P P = \frac{C_{1} \times V - C_{2} \frac{(m_{1} - m {}_{2})}{ρ}}{N}

其中C₁：营养液中初始铁浓度（mg/L），C₂：幼苗恢复供铁1 d/ 2 d/ 3 d/ 4 d后营养液中铁浓度（mg /L），V：初始营养液体积（1.4 L），m₁：幼苗恢复供铁1 d/ 2 d/ 3 d/ 4 d后营养液重量（包括水培盒）（kg），m₂：水培盒重量（kg），ρ：营养液密度（1 g/ mL），N：每盒株数（6株）。

2 结果与分析

2.1 花生幼苗黄化时间监测

将不同铁敏感程度花生幼苗在去离子水中平衡3 d，然后在缺铁营养液中进行培养。培养至7 d时，6份花生品种新叶呈黄绿色至淡绿色，叶绿素值均在11.25以上，品种间无显著差异。缺铁培养至10 d时，所有花生品种叶片均黄化，各花生品种的叶绿素值在1.70～2.51之间，与培养至7 d时相比，叶绿素值显著下降（表2）。

表2 缺铁培养不同时间下不同花生品种的SPAD值

Table 2 SPAD values of peanut cultivars under different time of iron deficiency culture

品种 Cultivar	SPAD（缺铁培养7 d） SPAD（Fe-deficient culture for 7 d）	SPAD（缺铁培养10 d） SPAD（Fe-deficient culture for 10 d）
农大818 Nongda 818	11.25b（a）	2.51a（b）
鲁花11 Luhua 11	12.13ab（a）	2.00a（b）
山花11号 Shanhua 11	11.84ab（a）	1.70a（b）
鲁花12 Luhua 12	11.50b（a）	1.89a（b）
ICG6848	13.51a（a）	1.76a（b）
白沙1016 Baisha 1016	11.41b（a）	2.24a（b）

	注：每列数据后不同小与字母表示品种间差异达显著水平（P< 0.05），每行括号中小写字母不同表示同一品种不同处理间差异达显著水平（P< 0.05）
	Note: The different lowercase letters in each column indicated significant difference among different varieties under the same treatment （P< 0.05）. The different lowercase letter in parentheses in each line means that the difference between different treatment of the same variety reach the significant level （P< 0.05）

2.2 花生铁素吸收能力鉴定评价体系的建立

2.2.1 不同浓度Fe²⁺处理对花生相对叶绿素值增加量的影响

在花生幼苗缺铁处理10 d后，将缺铁营养液更换为不同浓度的FeSO₄营养液，分别培养1 d/ 2 d/ 3 d/ 4 d，从表3可以看出，花生叶片ΔSPAD随幼苗培养时间的增加而增加。20 µmol/L的FeSO₄处理4 d和25 µmol/L的FeSO₄处理2 d时，耐缺铁花生品种与铁敏感花生品种ΔSPAD有显著差异（表3，图1）。

表3 不同浓度Fe²⁺（FeSO₄）处理不同时间后花生叶片ΔSPAD

Table 3 ΔSPAD of peanut leaves treated with Fe²⁺(FeSO₄) at different time

品种 Cultivar	20 μmol/L		25 μmol/L		30 μmol/L
品种 Cultivar	2 d	4 d	2 d	3 d	1 d	2 d	4 d
农大818 Nongda 818	3.78ab	7.05a	3.52a	4.62ab	0.18a	2.07ab	8.08ab
鲁花11 Luhua 11	4.13ab	6.68a	4.63a	5.46a	0.75a	3.35a	8.23ab
山花11号 Shanhua 11	4.58a	5.9a	4.68a	4.77ab	0.56a	3.3a	9.29a
鲁花12 Luhua 12	0.49c	2.88b	1.83b	3.06bc	0.64a	3.18ab	7.7ab
ICG6848	0.56c	2.34bc	0.9b	1.7c	0.17a	1.3b	6.37b
白沙1016 Baisha 1016	2.11b	2.84b	2.23b	4.74ab	0.22a	2.24ab	7.69ab

	注：数据后的小写字母表示0.05水平上的差异显著性。下同
	Note: Difference lowercase letter in each column indicates significant level at 0.05. Same as below

图1 6份花生品种恢复供铁处理2 d后叶片颜色

注：A为正常供铁（25 µmol/L^{FeSO₄）处理的叶色，B为缺铁处理10 d后补充25 µmol/L^{FeSO₄处理2 d的叶色，C为缺铁处理10d后补充30 µmol/L^{Fe₂（SO₄）₃处理2 d的叶色Fig. 1 Leaf color of 6 peanut cultivars after 2 d restoration of iron supply treatment
Note: A is the leaf color treated with normal iron supply （25 µmol/L FeSO₄）, B is the leaf color treated with 25 µmol/L FeSO₄ for 2 days after iron deficiency treatment for 10 days, and C is the leaf color treated with 30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃ for 2 days after iron deficiency treatment for 10 days}}}

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2.2.2 不同浓度Fe²⁺处理对花生幼苗干物重的影响

不同浓度FeSO₄处理2 d时，对6个花生品种幼苗的干物质积累量分析发现（表4），FeSO₄浓度为25 µmol/L时，3个耐缺铁花生品种的地上部干重、根干重、总干重均大于3个铁敏感花生品种；20 µmol/L和30 µmol/L的FeSO₄处理下，耐缺铁花生品种与铁敏感花生品种的地上部干重、根干重以及总干重差异不显著。

表4 不同浓度Fe²⁺处理下不同花生品种干物重（g/株）差异

Table 4 Dry matter （g/plant） of peanut cultivars under different Fe²⁺ concentrations treatments

品种 Cultivar	20 µmol/L FeSO₄			25 µmol/L FeSO₄			30 µmol/L FeSO₄
品种 Cultivar	地上部干重 SDW	根干重 RDW	总干重 DW	地上部干重 SDW	根干重 RDW	总干重 DW	地上部干重 SDW	根干重 RDW	总干重 DW
农大818 Nongda 818	0.38a	0.11a	0.48a	0.47a	0.17a	0.64a	0.40a	0.10ab	0.50a
鲁花11 Luhua 11	0.34a	0.09a	0.43a	0.43a	0.14ab	0.57ab	0.43a	0.12a	0.55a
山花11号 Shanhua 11	0.37a	0.10a	0.47a	0.47a	0.13ab	0.60ab	0.47a	0.14a	0.61a
鲁花12 Luhua 12	0.47a	0.10a	0.57a	0.37ab	0.13ab	0.50abc	0.47a	0.12a	0.59a
ICG6848	0.18b	0.03b	0.21b	0.31b	0.09b	0.39c	0.24b	0.06b	0.30b
白沙1016 Baisha 1016	0.46a	0.11a	0.57a	0.38ab	0.11b	0.49bc	0.46a	0.10ab	0.55a

	注：SDW：shoot dry weight，地上部干重；RDW：root dry weight，根干重；DW：dry weight总干重。下同
	Note: SDW: shoot dry weight; SDW: shoot dry weight; RDW: root dry weight; RDW: root dry weight; DW: dry weight total dry weight. Same as below

2.2.3 不同浓度Fe²⁺处理对花生根系形态的影响

不同花生品种的总根长和根尖数随FeSO₄浓度升高呈现出先升高后降低的趋势，25 µmol/L FeSO₄处理2 d时，6个花生品种的总根长和根尖数最大，且铁敏感花生品种的总根长显著高于耐缺铁品种，而平均根直径显著低于耐缺铁品种，根体积、根尖数低于耐缺铁品种但差异不显著。30 µmol/L FeSO₄处理2 d时耐缺铁花生品种的根直径显著高于铁敏感品种（图2）。

图2 不同浓度Fe²⁺处理下不同花生品种根系形态参数

Fig. 2 Root morphological parameters of peanut cultivars under different Fe²⁺ concentrations treatments

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2.2.4 不同浓度Fe²⁺处理下花生单株铁吸收量的差异

由表5可以看出，随着FeSO₄浓度增加或处理时间的延长，6个花生品种单株铁吸收量呈增加趋势。但在20 µmol/L和30 µmol/L的FeSO₄处理下，耐缺铁品种和铁敏感品种的单株吸收量无显著差异，而25 µmol/L的FeSO₄处理2 d、3 d时，3个耐缺铁花生品种的单株铁吸收量均显著高于3个铁敏感花生品种。

表5 不同浓度Fe²⁺处理各花生品种在不同时间的铁吸收量（mg/株）

Table 5 Iron uptake （mg/plant） of peanut varieties treated with different concentrations of Fe²⁺ at different times

品种 Cultivar	20 μmol/L		25 μmol/L		30 μmol/L
品种 Cultivar	2 d	4 d	2 d	3 d	1 d	2 d	4 d
农大818 Nongda 818	0.11a	0.21a	0.22a	0.30a	0.25a	0.19a	0.31a
鲁花11 Luhua 11	0.09ab	0.20a	0.21ab	0.26b	0.20ab	0.22a	0.28a
山花11号 Shanhua 11	0.09ab	0.17a	0.18b	0.25b	0.23ab	0.21a	0.29a
鲁花12 Luhua 12	0.10a	0.19a	0.14cd	0.23c	0.16b	0.18a	0.29a
ICG6848	0.06b	0.16a	0.11d	0.19d	0.18ab	0.23a	0.28a
白沙1016 Baisha 1016	0.10a	0.21a	0.16c	0.22c	0.21ab	0.21a	0.32a

	注：数据后的小写字母表示0.05水平上的差异显著性。下同
	Note: Difference lowercase letter in each column indicates significant level at 0.05. Same as below

2.3 花生铁素活化能力鉴定评价体系的建立

2.3.1 不同浓度Fe³⁺处理对花生相对叶绿素值增加量的影响

相同浓度Fe₂（SO₄）₃处理下，叶绿素含量差值随处理时间增加而增加；不同浓度Fe₂（SO₄）₃处理2 d时，铁敏感品种叶绿素含量差值随Fe³⁺浓度增加呈上升趋势，耐缺铁品种叶绿素含量差值先上升后降低。30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理2 d、3 d时，可以通过ΔSPAD显著区分耐缺铁品种和铁敏感品种（表6，图1）。

表6 不同浓度Fe³⁺处理不同时间后花生叶片ΔSPAD

Table 6 ΔSPAD of peanut leaves was treated with Fe²⁺ at different concentrations for different time

品种 Cultivar	25 μmol/L		30 μmol/L		35 μmol/L
品种 Cultivar	2 d	4 d	2 d	3 d	1 d	2 d	4 d
农大818 Nongda 818	0.61a	3.08a	4.16b	5.72b	1.52a	2.65ab	8.05a
鲁花11 Luhua 11	1.31a	2.92a	6.71a	7.96a	0.52b	1.6c	9.46a
山花11号 Shanhua 11	1.03a	3.06a	4.26b	5.25b	0.53b	2.08abc	9.07a
鲁花12 Luhua 12	0.91a	1.93a	1.97c	3.47c	0.75b	1.9bc	7.44ab
ICG6848	0.49a	2.37a	0.97c	2.49c	0.34b	1.33c	5.49b
白沙1016 Baisha 1016	1.13a	2.12a	1.67c	3.78c	0.42b	2.84a	8.5a

	注：数据后的小写字母表示0.05水平上的差异显著性。下同
	Note: Difference lowercase letter in each column indicates significant level at 0.05. Same as below

2.3.2 不同浓度Fe³⁺处理对花生幼苗干物重的影响

由表7可以看出，随Fe³⁺浓度增加，各花生品种地上部干重、根干重、总干重呈先增加后降低的趋势。30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理下，除白沙1016外，另5个花生品种干物质积累量最大，该浓度条件下能通过植株干重更好地区分耐缺铁品种和铁敏感品种。

表7 不同浓度Fe³⁺处理下各花生品种干物重 /（g/株）

Table 7 Dry matter （g/plant） of peanut cultivars under different Fe³⁺ concentrations treatments

品种 Cultivar	25 µmol/L Fe₂（SO₄）₃			30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃			35 µmol/L Fe₂（SO₄）₃
品种 Cultivar	地上部干重 SDW	根干重 RDW	总干重 DW	地上部干重 SDW	根干重 RDW	总干重 DW	地上部干重 SDW	根干重 RDW	总干重 DW
农大818 Nongda 818	0.40abc	0.12a	0.52a	0.48a	0.19a	0.68a	0.33bc	0.08abc	0.41bc
鲁花11 Luhua 11	0.42ab	0.09ab	0.51a	0.45ab	0.16ab	0.61abc	0.47a	0.11a	0.57a
山花11号 Shanhua 11	0.35bc	0.10ab	0.44ab	0.49a	0.16ab	0.65ab	0.37bc	0.11a	0.48ab
鲁花12 Luhua 12	0.42ab	0.09ab	0.52a	0.37b	0.13b	0.51c	0.36bc	0.08bc	0.44bc
ICG6848	0.23c	0.05b	0.28b	0.28c	0.09c	0.36d	0.29c	0.06c	0.35c
白沙1016 Baisha 1016	0.54a	0.11a	0.65a	0.42ab	0.13b	0.55bc	0.41ab	0.09abc	0.49ab

2.3.3 不同浓度Fe³⁺处理对花生根系形态的影响

由图3可以看出，在25 µmol/L^{、30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃浓度下，耐缺铁品种的总根长均显著低于铁敏感品种，35 µmol/L^{Fe₂（SO₄）₃浓度处理下耐缺铁品种总根长也低于铁敏感品种，但不是所有品种均达显著水平。在25 µmol/L、30 µmol/L、35 µmol/L^{Fe₂（SO₄）₃浓度下，耐缺铁品种的平均根直径均高于铁敏感品种，仅30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃浓度下所有耐缺铁品种与铁敏感品种的平均根直径差异达显著水平。根表面积、根体积、根尖数在不同Fe³⁺浓度和不同品种间均无显著差异。30 µmol/L^{Fe₂（SO₄）₃浓度下总根长、平均根直径可作为区分品种铁敏感程度的指标。}}}}

图3 不同浓度Fe³⁺处理下不同花生品种根系形态参数

Fig. 3 Root morphological parameters of peanut cultivars under different Fe₂（SO₄）₃ concentrations treatments

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2.3.4 不同浓度Fe³⁺处理对花生单株铁活化量的差异

由表8可知，随着Fe₂（SO₄）₃浓度的升高和处理时间的增加，铁活化量也随之增加。25 µmol/L^{Fe₂（SO₄）₃处理2 d时，铁敏感品种由于活化量太低而未能检测出，30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理2 d、3 d时，耐缺铁和铁敏感品种之间存在显著差异。35 µmol/L的Fe₂（SO₄）₃处理1 d/ 2 d/ 4 d时，铁敏感程度不同的花生品种对Fe³⁺活化量差异不显著。}

表8 不同铁敏感程度花生品种对Fe³⁺的活化量（mg/株）

Table 8 Activation of Fe³⁺ by peanut varieties with different iron sensitivity （mg/ plant）

品种 Cultivar	25 μmol/L		30 μmol/L		35 μmol/L
品种 Cultivar	2 d	4 d	2 d	3 d	1 d	2 d	4 d
农大818 Nongda 818	0.13a	0.33a	0.28a	0.34a	0.21ab	0.30ab	0.39ab
鲁花11 Luhua 11	0.15a	0.31ab	0.23ab	0.32a	0.20ab	0.30a	0.36ab
山花11号 Shanhua 11	0.17a	0.25c	0.23ab	0.32a	0.19ab	0.21b	0.32b
鲁花12 Luhua 12	—	0.31ab	0.15c	0.22b	0.16ab	0.27ab	0.36ab
ICG6848	—	0.29bc	0.06d	0.14c	0.15b	0.26ab	0.34ab
白沙1016 Baisha 1016	—	0.29bc	0.21bc	0.24b	0.23a	0.30ab	0.40a

3 讨论

植物吸收铁元素的生理代谢过程复杂且受多种因素影响，因此对不同铁效率品种的筛选指标尚未十分明确。田间鉴定花生耐缺铁程度的指标主要是叶片黄化程度、荚果产量等，水培条件下鉴定的主要指标为花生新叶的叶绿素值、pH值、活性铁含量、根系Fe³⁺的还原力^[21~24]。不同铁效率花生的田间筛选工作量大，受季节限制，且易受降水、土壤养分等环境因素影响；水培法不仅可以精准控制营养液的成分、铁营养的存在形式、浓度，还可以最大限度保证根系的完整性，因此在水培条件下选择可靠指标鉴定花生耐缺铁能力更加有效^[25]。

根系是植物从外界吸收水分和营养的主要器官，植物可以通过改变根系构型适应缺铁胁迫^[26,27]，且不同耐缺铁基因型品种的根系形态也存在差异，如铁高效玉米品种拥有较大的总根长和根表面积^[28]，铁敏感型黄瓜的根长和根表面积大于耐缺铁型黄瓜^[29]。根据本试验结果，无论是25 µmol/L FeSO₄处理2 d还是30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理2 d，铁敏感花生品种总根长显著高于耐缺铁品种，而平均根直径显著低于耐缺铁品种，且耐缺铁花生品种的根干重高于铁敏感花生品种，其具体原因还需进一步探究。

铁虽不是叶绿素的组成部分，但铁在叶绿素前体合成中必不可少^[30]。叶片中活性铁含量、全铁含量与叶绿素含量存在正相关关系^[31]。在本试验中，补铁处理2 d时，耐缺铁品种对铁的吸收、活化量显著高于铁敏感品种，其SPAD值增加量也显著高于铁敏感品种。这说明耐缺铁品种对铁营养吸收、活化或利用能力高于铁敏感品种。

因此本试验通过精确控制营养液的初始铁浓度，测定补铁处理不同时间后剩余营养液的铁浓度，通过计算得到不同时间内花生幼苗对铁的吸收、活化量，这种方法可以准确反映不同花生品种的吸收、活化能力。该方法在苹果铁高效基因型的筛选中已有应用先例^[32]。

4 结论

水培条件下，在缺铁培养液中培养花生幼苗10天至完全缺铁黄化，对黄化幼苗补充25 µmol/L的FeSO₄或30 µmol/L Fe₂（SO₄）₃处理2 d后，可用幼苗新叶SPAD值增加量、幼苗单株铁吸收量、单株铁活化量作为评价花生品种铁吸收/活化能力的可靠指标。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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基金

国家重点研发计划(SQ2018YFD100007)

山东省农业良种工程项目(2020LZGC001)

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摘要
Abstract
关键词
Key words
引用本文
1 材料与方法
1.1 试验地点及品种
1.2 材料培养方法及试验设计
1.2.1 材料培养方法
1.2.2 试验设计
表1 恢复供铁处理浓度及时间
1.3 测定项目及方法
2 结果与分析
2.1 花生幼苗黄化时间监测
表2 缺铁培养不同时间下不同花生品种的SPAD值
2.2 花生铁素吸收能力鉴定评价体系的建立
2.2.1 不同浓度Fe2+处理对花生相对叶绿素值增加量的影响
表3 不同浓度Fe2+（FeSO4）处理不同时间后花生叶片ΔSPAD
图1 6份花生品种恢复供铁处理2 d后叶片颜色
2.2.2 不同浓度Fe2+处理对花生幼苗干物重的影响
表4 不同浓度Fe2+处理下不同花生品种干物重（g/株）差异
2.2.3 不同浓度Fe2+处理对花生根系形态的影响
图2 不同浓度Fe2+处理下不同花生品种根系形态参数
2.2.4 不同浓度Fe2+处理下花生单株铁吸收量的差异
表5 不同浓度Fe2+处理各花生品种在不同时间的铁吸收量（mg/株）
2.3 花生铁素活化能力鉴定评价体系的建立
2.3.1 不同浓度Fe3+处理对花生相对叶绿素值增加量的影响
表6 不同浓度Fe3+处理不同时间后花生叶片ΔSPAD
2.3.2 不同浓度Fe3+处理对花生幼苗干物重的影响
表7 不同浓度Fe3+处理下各花生品种干物重 /（g/株）
2.3.3 不同浓度Fe3+处理对花生根系形态的影响
图3 不同浓度Fe3+处理下不同花生品种根系形态参数
2.3.4 不同浓度Fe3+处理对花生单株铁活化量的差异
表8 不同铁敏感程度花生品种对Fe3+的活化量（mg/株）
3 讨论
4 结论
参考文献
基金

收稿日期	出版日期
2022-10-12	2024-04-28
发布日期
2024-04-28

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引用本文

1 材料与方法

1.1 试验地点及品种

1.2 材料培养方法及试验设计

1.2.1 材料培养方法

1.2.2 试验设计

表1 恢复供铁处理浓度及时间

1.3 测定项目及方法

2 结果与分析

2.1 花生幼苗黄化时间监测

表2 缺铁培养不同时间下不同花生品种的SPAD值

2.2 花生铁素吸收能力鉴定评价体系的建立

2.2.1 不同浓度Fe2+处理对花生相对叶绿素值增加量的影响

表3 不同浓度Fe2+（FeSO4）处理不同时间后花生叶片ΔSPAD

图1 6份花生品种恢复供铁处理2 d后叶片颜色

2.2.2 不同浓度Fe2+处理对花生幼苗干物重的影响

表4 不同浓度Fe2+处理下不同花生品种干物重（g/株）差异

2.2.3 不同浓度Fe2+处理对花生根系形态的影响

图2 不同浓度Fe2+处理下不同花生品种根系形态参数

2.2.4 不同浓度Fe2+处理下花生单株铁吸收量的差异

表5 不同浓度Fe2+处理各花生品种在不同时间的铁吸收量（mg/株）

2.3 花生铁素活化能力鉴定评价体系的建立

2.3.1 不同浓度Fe3+处理对花生相对叶绿素值增加量的影响

表6 不同浓度Fe3+处理不同时间后花生叶片ΔSPAD

2.3.2 不同浓度Fe3+处理对花生幼苗干物重的影响

表7 不同浓度Fe3+处理下各花生品种干物重 /（g/株）

2.3.3 不同浓度Fe3+处理对花生根系形态的影响

图3 不同浓度Fe3+处理下不同花生品种根系形态参数

2.3.4 不同浓度Fe3+处理对花生单株铁活化量的差异

表8 不同铁敏感程度花生品种对Fe3+的活化量（mg/株）

3 讨论

4 结论

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2.2.1 不同浓度Fe²⁺处理对花生相对叶绿素值增加量的影响

表3 不同浓度Fe²⁺（FeSO₄）处理不同时间后花生叶片ΔSPAD

2.2.2 不同浓度Fe²⁺处理对花生幼苗干物重的影响

表4 不同浓度Fe²⁺处理下不同花生品种干物重（g/株）差异

2.2.3 不同浓度Fe²⁺处理对花生根系形态的影响

图2 不同浓度Fe²⁺处理下不同花生品种根系形态参数

2.2.4 不同浓度Fe²⁺处理下花生单株铁吸收量的差异

表5 不同浓度Fe²⁺处理各花生品种在不同时间的铁吸收量（mg/株）

2.3.1 不同浓度Fe³⁺处理对花生相对叶绿素值增加量的影响

表6 不同浓度Fe³⁺处理不同时间后花生叶片ΔSPAD

2.3.2 不同浓度Fe³⁺处理对花生幼苗干物重的影响

表7 不同浓度Fe³⁺处理下各花生品种干物重 /（g/株）

2.3.3 不同浓度Fe³⁺处理对花生根系形态的影响

图3 不同浓度Fe³⁺处理下不同花生品种根系形态参数

2.3.4 不同浓度Fe³⁺处理对花生单株铁活化量的差异

表8 不同铁敏感程度花生品种对Fe³⁺的活化量（mg/株）