茶树对缺磷的生理生化反应与适应

论文摘要

茶树主要种植于世界湿润、半湿润的热带、亚热带和温带的酸性土壤上,茶园缺磷（P）的现象普遍存在,为了提高茶叶产量和质量,每年不得不施入大量的P肥。本研究以10月龄扦插‘黄观音’茶[Camellia sinensis （L.） O. Kuntze cv. Huangguanyin]苗为试验材料,通过沙培试验,研究①缺P对茶苗养分吸收的影响;②缺P对叶片光合作用的影响;③缺P对叶片活性氧代谢的影响;④缺P对绿茶品质的影响;⑤缺P对根有机酸分泌以及根和叶片有机酸代谢的影响;⑥缺P对根V-ATPase A亚基、V-PPase、PPi-PFK与ATP-PFK基因表达的影响。本研究共设6个P浓度（0、40、80、160、400、1000μM）,每周3次,处理后17周,测定上述指标。1缺P对茶苗养分吸收的影响随供P浓度的增加,茶树根P含量呈线性增加,但茎和叶P含量呈曲线增加;在所有供P处理中,根P含量最高,其次是叶P含量,茎P含量最低,高供P处理的植株尤为明显。缺P降低茶树根茎叶K含量,但对根茎叶Ca含量影响不大。缺P降低根Mg含量,增加茎的Mg含量,但对叶Mg含量影响较小。不供P叶有稍高的C含量,较低的N含量和较高的C/N比;供P对根和茎C和N含量及C/N比影响较少。总之,缺P不仅影响茶树根茎叶营养元素的含量,也改变其在根茎叶之间的分配。2缺P对叶片CO2同化、Rubisco和光合电子传递的影响缺P减少叶片CO2同化和气孔导度,但增加胞间CO2浓度;缺P下,叶片初始和总Rubisco活性、Chl和总的可溶性蛋白质含量下降的幅度均低于CO2同化下降的幅度;缺P降低叶片蔗糖和淀粉的含量,然而除最低供P叶葡萄糖和果糖含量显著增加外,其余各处理间二者均无显著差异。缺P叶片OJIP曲线O点上升,P点下降,同时出现二个新点:150μs处的L点和300μs处的K点;缺P下, RC/CSo、TRo/ABS （or Fv/Fm）、ETo/ABS、REo/ABS、IP相最大幅度、PIabs和PItot,abs下降,而VJ、VI和耗散能增加;总之,缺P损伤了从PSⅡ供体侧到PSI的整个电子传递链,降低了光合电子传递能力,从而使得ATP合成减少,RuBP再生受阻,最终导致CO2同化下降。除了通过降低Chl含量,减少光吸收外,缺P叶片还通过增加热耗散以保护叶片在强光下免遭光氧化伤害。3缺P对叶片活性氧代谢的影响虽然缺P降低单位叶面积表示的抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,但缺P叶片有相似或较高的单位蛋白质表示的抗氧化酶活性和抗氧化物质含量。缺P并不增加茶叶片的MDA含量,说明缺P下叶片抗氧化系统可为缺P叶片提供足够的保护使其免遭光氧化伤害。4缺P对绿茶品质的影响缺P降低绿茶多酚、游离氨基酸、黄酮类化合物、水浸出物总量和酚氨比,增加可溶性糖含量;缺P降低Thea、Asp + Glu和Thr含量,增加GABA、Pro、Val、Cys、Ile、Ala和Gly含量;缺P增加儿茶素（C）含量,减少ECG、EC、GC和GCG含量,然而除400μM P处理的EGC含量稍微下降外,供P并不影响EGCG、EGC、CG和总儿茶素含量。5缺P对根OA分泌以及根和叶OA代谢的影响不供P和40μM P处理均可增加茶树根系苹果分泌量和根系苹果酸含量,然而根系柠檬酸分泌和根系柠檬酸积累仅在0μM P处理下才被诱导。伴随根系苹果酸和柠檬酸含量的增加,根系PEPC、CS和NAD-ME活性增加,PK、NADP-ME和NADP-IDH活性减少。与根系不同,叶片苹果酸积累仅在0μM P处理下才被诱导,缺P并不增加叶片柠檬酸含量;伴随叶片苹果酸含量的增加,叶片NADP-ME、NAD-ME和PK活性增加。总之,缺P诱导的根和叶片OA代谢的变化不同。6缺P对根V-ATPase A亚基、V-PPase、PPi-PFK与ATP-PFK基因表达的影响克隆了茶树V-ATPase A亚基、V-PPase、PPi-PFK与ATP-PFK的基因片段,且利用半定量RT-PCR方法,研究了这些基因在缺P下的表达变化。缺P降低根系ATP-PFK和V-ATPase A亚基基因的表达,但并不影响或轻微增加PPi-PFK和V-PPase基因的表达,这可能是茶树对缺P的一种适应机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 土壤缺P 是茶树（植物）生长的主要障碍因子之一
• 2 P 对茶树（植物）生长的影响
• 3 P 对植物营养元素吸收的影响
• 4 P 对植物叶片光合作用的影响
• 5 P 对植物叶片活性氧代谢的影响
• 6 P 对植物根系OA 代谢的影响
• 7 P 对茶叶品质的影响
• 7.1 P 与类黄酮物质的关系
• 7.2 P 与氨基酸的关系
• 7.3 P 与香气成分的关系
• 8 植物体内P 转运的分子机制
• 9 研究的背景、意义及内容
• 第二章 缺P 对茶树幼苗养分吸收的影响
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料的培养与取样
• 2.2 测定方法
• 2.2.1 根茎叶K、Ca、Mg 含量的测定
• 2.2.2 P 含量的测定
• 2.2.3 C 和N 含量的测定
• 2.2.4 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 缺P 对根茎叶P、K、Ca 和Mg 含量的影响
• 3.2 缺P 对根茎叶C 和N 含量及C/N 比的影响
• 4 讨论
• 2同化、Rubisco 和光合电子传递的影响'>第三章 缺P 对茶树叶片CO₂同化、Rubisco 和光合电子传递的影响
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料的培养
• 2.2 样品采集
• 2.3 测定方法
• 2.3.1 植株干重、单位面积鲜重及干重的测定
• 2.3.2 茶树叶片P 浓度及可溶性蛋白质总量的测定
• 2.3.3 光合色素含量的测定
• 2.3.4 气体交换参数测定
• 2.3.5 可溶性糖及淀粉含量的测定
• 2.3.6 茶树叶片Rubisco 活性的测定
• 2.3.7 OJIP 曲线测定
• 2.3.8 JIP 测定
• 2.3.9 试验设计与统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 叶片P 含量和植株生长情况
• 3.2 叶片比叶重、Chl、Car、总的可溶性蛋白质和N
• 3.3 叶片气体交换和Rubisco
• 3.4 叶片碳水化合物
• 3.5 叶片OJIP 曲线和相关参数
• abs及PI_tot,abs与CO₂ 同化的关系'>3.6 叶片IP 相最大幅度、PI_abs及PI_tot,abs与CO₂同化的关系
• 4 讨论
• 第四章 缺P 对茶树叶片活性氧代谢的影响
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料的培养与处理
• 2.2 供试材料的取样
• 2.3 可溶性蛋白质总量
• 2.4 叶片P 含量测定
• 2.5 叶片抗氧化酶活性的提取与测定
• 2.5.1 提取
• 2.5.2 测定
• 2.6 叶片GSH 和ASC 含量测定
• 2.7 叶片MDA 含量的测定
• 2.8 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 叶片抗氧化酶活性的变化
• 3.2 叶片抗氧物质的变化
• 3.3 MDA 含量的变化
• 4 讨论
• 第五章 缺P 对绿茶品质的影响
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料的培养与取样
• 2.2 绿茶的制备
• 2.3 测定方法
• 2.3.1 水浸出物、茶多酚、可溶性糖和黄酮类物质测定
• 2.3.2 氨基酸和儿茶素组分测定
• 2.4 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 缺P 对多酚、水浸出物、黄酮类化合物、可溶性糖和酚氨比的影响
• 3.2 缺P 对儿茶素的影响
• 3.3 缺P 对氨基酸的影响
• 4 讨论
• 第六章 缺P 对茶树根和叶片OA 代谢的影响
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料的培养与取样
• 2.2 植株干重的测定
• 2.3 根叶总P 和可溶性蛋白质含量的测定
• 2.4 根系分泌物的收集和分析
• 2.5 根系和叶片苹果酸含量的测定
• 2.5.1 提取
• 2.5.2 苹果酸测定
• 2.5.3 柠檬酸测定
• 2.6 根和叶片OA 代谢相关酶活性测定
• 2.6.1 提取
• 2.6.2 酶活性测定
• 2.7 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 缺P 对植株生长、根叶总P 和可溶性蛋白质含量的影响
• 3.2 缺P 对根系柠檬酸和苹果酸分泌及根系和叶片柠檬酸和苹果酸含量的影响
• 3.3 缺P 对根OA 代谢酶活性的影响
• 3.4 缺P 对叶片OA 代谢酶活性的影响
• 3.5 根系苹果酸含量与根系酸代谢酶活性的关系
• 4 讨论
• 第七章 缺P 对茶树根V-ATPase A 亚基、V-PPase、PPi-PFK 与ATP-PFK 基因表达的影响
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料的培养与取样
• 2.2 试剂、试剂盒、酶和Marker
• 2.3 茶树根系V-ATPase A 亚基、V-PPase、PPi-PFK 与ATP-PFK 基因片段的克隆
• 2.3.1 茶树根系总RNA 的提取与检测
• 2.3.2 电泳分析和紫外分光光度测定
• 2.4 茶树根系V-ATPase A 亚基、V-PPase、PPi-PFK 与ATP-PFK 基因保守区cDNA的克隆
• 2.4.1 引物设计
• 2.4.2 茶树根系V-ATPase A 亚基、V-PPase、PPi-PFK 与ATP-PFK 基因保守区cDNA的RT-PCR 扩增
• 2.5 半定量 RT-PCR 方法研究茶树根系 V-ATPase A 亚基、V-PPase、PPi-PFK 与ATP-PFK 基因的表达
• 2.5.1 茶树根系幼苗总RNA 的提取、定量与完整性检测
• 2.5.2 cDNA 第一链的合成
• 2.5.3 引物对之间竞争的控制
• 2.5.4 半定量循环数的确定
• 2.5.5 PCR 反应产物的检测
• 3 结果与分析
• 3.1 茶树根系总RNA 的提取
• 3.2 茶树根系V-ATPase A 亚基基因保守区cDNA 的PCR 扩增与序列分析
• 3.3 茶树根系V-PPase 基因保守区cDNA 的PCR 扩增与序列分析
• 3.4 茶树根系PPi-PFK 基因保守区cDNA 的PCR 扩增与序列分析
• 3.5 茶树根系ATP-PFK 基因保守区cDNA 的PCR 扩增与序列分析
• 3.6 缺P 对茶树根系V-ATPase A 亚基、V-PPase、 PPi-PFK 及ATP-PFK 基因的表达
• 3.6.1 不同供P 浓度处理下，茶树根系总RNA 的提取
• 3.6.2 引物对之间PCR 的竞争
• 3.6.3 半定量循环数的确定
• 3.6.4 缺P 对茶树根系V-ATPase A 亚基、V-PPase、PPi-PFK 及ATP-PFK 基因表达的影响
• 4 讨论
• 小结
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 附录4
• 附录5
• 致谢