玉米磷营养高效利用的生理机制研究

论文摘要

磷是我国及世界农业生产中限制作物产量的主要因子之一。土壤磷不足严重制约了作物的产量和品质,虽然施用磷肥能够改善作物磷营养状况,但是由于磷肥利用效率低下和磷资源的不可再生性,仅依赖施用磷肥并非长久之计。提高作物对磷肥的利用效率主要有两条途径:一是改善土壤供磷状况,二是改良作物利用磷肥的能力。植物对磷缺乏有着不同的耐受性,经过大量的研究表明,植物磷效率存在着基因型差异。实验在西南大学试验田选取土壤有效磷缺乏的地块对玉米自交系五个时期进行田间取样并室内分析。以前期筛选的磷高效基因型玉米自交系（48-2,4419）及磷低效基因型玉米自交系（掖107,4065）为材料,在低磷条件下对其生理特性进行了研究,实验结果表明:1.对各时期不同玉米基因型自交系叶绿体色素进行研究表明,不同玉米基因型自交系低磷处理下各叶绿体色素含量都是随时间的延长而下降的。低磷处理的叶片中叶绿素含量随胁迫时间增加叶绿体色素下降幅度增大。2.正常磷处理下丙二醛含量呈缓慢上升,各玉米自交系之间变化不大,经方差结果表明各玉米自交系无显著性差异。植物在受到低磷胁迫使植株叶片内丙二醛含量比正常磷处理的高,随着胁迫时间的延长,丙二醛含量一直升高达到最高点,但不同品种叶片内丙二醛存在差异。五个时期磷低效玉米基因型掖107和4065在低磷处理与正常磷处理下有极显著差异。说明在低磷条件下磷低效玉米基因型受到磷胁迫的伤害要大,且可以作为低磷胁迫特征反应。3.正常磷处理下不同玉米自交系各时期脯氨酸含量没有明显的变化。而低磷胁迫下不同玉米自交系各时期脯氨酸含量都比正常磷处理高,随着胁迫时间的增加脯氨酸含量逐渐升高;磷低效玉米基因型自交系掖107,4065在低磷处理下脯氨酸含量快速上升。4.正常磷处理下玉米基因型可溶性蛋白含量呈现先下降后上升而后又下降的趋势。低磷条件下,所有基因型玉米自交系可溶性蛋白含量都是先上升后下降,后期有小幅度的波动,各自交系蛋白质含量比初期含量下降。低磷条件下各玉米自交系蛋白质含量比正常磷处理含量低,磷低效率玉米基因型低磷与正常磷处理之间差异显著。5.正常磷处理下不同玉米基因型SOD,POD,CAT活性变化幅度基本一致。低磷胁迫下,各玉米自交系SOD、POD、CAT活性都略有升高,SOD活性的变化趋势是由先上升到最高点,而后又下降或者略有小的波动;POD活性都呈现上升趋势后期出现小幅度下降;CAT活性先上升后下降;随低磷胁迫时间延长与正常磷处理的差异逐渐变大。不同磷效率基因型玉米品种的保护酶活性变化方向和幅度不同。磷高效玉米基因型品种的SOD、POD、CAT活性在试验期间相对稳定,而磷低效玉米基因型品种在低磷胁迫初期均有明显的增加。这表明植物抗逆性的大小与植物保护酶系统的活性变化有一定的关系,保护酶的绝对活力与低磷胁迫无关,而变化趋势与低磷胁迫有关。6.在低磷下各个玉米自交系在五个时期APase活性都呈上升趋势,所不同的是,磷利用高效玉米比低效型组织内APase的活性更高些。磷高效基因型比磷低效型活性增加比率大。高的APase升幅是玉米磷胁迫的生理适应性特征,也是植株在低磷胁迫下较为敏感生理指标。7.低磷处理下不同基因型玉米自交系RNase活性整体趋于上升,但是出现上升的时间不同。在各时期正常磷处理与低磷处理RNase活性增加趋势与玉米磷基因型无一定联系,玉米基因型品种间无显著差异。8.通过相关性分析表明,丙二醛与SOD、POD、CAT相关性随时间的变化而变化;脯氨酸与POD、CAT、APase,RNase各时期正相关;可溶性蛋白与APase活性各时期负相关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 我国土壤磷含量的基本情况
• 1.2 植物体内磷的存在形式
• 1.3 磷营养对植物生长发育的重要性
• 1.4 植物磷效率的基因型差异
• 1.5 植物对磷的利用
• 1.6 植物磷高效的生理适应性指标
• 1.6.1 叶绿素
• 1.6.2 MDA
• 1.6.3 游离脯氨酸
• 1.6.4 蛋白质
• 1.6.5 膜保护酶活性
• 1.6.6 酸性磷酸酶的合成与分泌
• 1.6.7 核糖核酸酶
• 第二章 引言
• 第三章 材料与方法
• 3.1 材料与处理
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 材料处理
• 3.1.3 取材
• 3.2 测定方法
• 3.2.1 叶绿体色素含量的测定
• 3.2.2 丙二醛含量的测定
• 3.2.3 游离脯氨酸含量的测定
• 3.2.4 可溶性蛋白含量的测定
• 3.2.5 保护酶活性测定
• 3.2.5.1 酶液的提取
• 3.2.5.2 SOD活性的测定
• 3.2.5.3 POD活性的测定
• 3.2.5.4 CAT活性的测定
• 3.2.6 酸性磷酸酶（APase）活力测定
• 3.2.7 核糖核酸酶（RNase）活力测定
• 3.3 数据统计分析
• 第四章 结果与分析
• 4.1 磷处理对不同玉米自交系叶绿体色素的影响
• 4.1.1 磷处理对不同玉米自交系叶绿素a含量的影响
• 4.1.2 磷处理对不同玉米自交系叶绿素b含量的影响
• 4.1.3 磷处理对不同玉米自交系类胡萝卜素含量的影响
• 4.1.4 磷处理对不同玉米自交系总叶绿素含量的影响
• 4.2 磷处理对不同玉米自交系丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白含量的影响
• 4.2.1 磷处理对不同玉米自交系丙二醛含量的影响
• 4.2.2 磷处理对不同玉米自交系脯氨酸含量的影响
• 4.2.3 磷处理对不同玉米自交系可溶性蛋白含量的影响
• 4.3 磷处理对典型玉米自交系膜保护酶活性的影响
• 4.3.1 磷处理对不同玉米自交系SOD活性的影响
• 4.3.2 磷处理对不同玉米自交系POD活性的影响
• 4.3.3 磷处理对不同玉米自交系CAT活性的影响
• 4.4 磷处理对不同玉米自交系酸性磷酸酶活性的影响
• 4.5 磷处理对不同玉米自交系核糖核酸酶活性的影响
• 4.6 缺磷胁迫下不同基因型玉米自交系各生理指标相关性分析
• 4.6.1 各生理指标与丙二醛、脯氨酸之间的相关性分析
• 4.6.2 各生理指标与可溶性蛋白之间的相关性分析
• 4.6.3 膜保护酶系统间的相关性分析
• 第五章 讨论
• 5.1 研究玉米磷高效基因型的意义
• 5.2 低磷胁迫对不同基因型自交系玉米生理生化特征的影响
• 5.3 磷高效基因型研究发展趋势
• 第六章 结论
• 参考文献
• 缩略词表
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文与参加的项目