甜菜耐低磷胁迫能力及其主要生理代谢特征

论文摘要

甜菜是我国主要的糖料作物之一,其对土壤中磷的利用率较低,严重影响甜菜的高产高糖。近年来,随着养分代谢研究的逐步深入,人们对植物磷营养代谢的本质认识也越来越深,特别是对低磷胁迫的研究有了一些新的进展,为甜菜磷营养问题的解决提供了思路,发掘植物自身潜力,培育磷吸收利用高效型甜菜品种是提高磷素利用率的有效途径。本研究选用三种不同磷效率基因型甜菜品14、品17和品20为试材,以水培和沙培两种方式进行低磷胁迫处理,通过对低磷下根系形态、H+、有机酸及主要生理代谢特点的研究,初步探明甜菜耐低磷的生理机制,为磷高效基因型甜菜品种改良提供理论依据。研究结果表明,耐低磷型甜菜品20在低磷胁迫条件下的根长、根冠比、根系H+及有机酸分泌量均显著增加,高于不耐低磷品14的增加量,而中度耐低磷品17的各项指标增加最少,其根际分泌的有机酸总量反而下降。在短期磷胁迫条件下,抗磷胁迫能力最弱的品14丙二醛含量增幅最大,其次是品17,而品20没有变化;随着磷胁迫时间的延长,品14的丙二醛含量有所降低,品17比足磷和短期无磷显著增加,而品20较正常磷水平却下降了26.98%,达到了统计显著水平。长期低磷处理引起品14和17的脯氨酸含量明显增加,过氧化物酶活性分别提高33.48%和28.53%,而品20过氧化物酶活性变化不大,脯氨酸含量却下降了26.67%。在短期无磷和长期低磷胁迫条件下,品20的CaM含量增加显著;品17在短期磷胁迫条件下,CaM含量极显著增加,但随着磷胁迫时间的延长,其含量极显著下降,回到了正常磷处理的水平;品14的CaM含量无论在短期还是长期磷胁迫条件下,都有一定程度的下降。不同的磷素营养条件对甜菜抵御外界不良环境有较大影响,甜菜叶片在受到热伤害时,品14在长期低磷（10μmol/LP）时质膜损伤率显著增加,短期无磷的变化较小;品17在长期低磷和无磷时均有显著增加;品20在受到热胁迫时,叶片质膜的损伤率有显著的下降,说明低磷胁迫改善了品20的抗热能力。无磷或低磷胁迫均会抑制甜菜叶绿素的形成,降低Mg2+-ATPase活性。其中品14磷胁迫条件下叶绿素含量和Mg2+-ATPase活性下降幅度最大,品17居中,品20下降幅度相对较小,仍保持较高的酶活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 磷在土壤中的存在形式及其有效性
• 1.2 低磷胁迫对植物根系形态及磷吸收的影响
• 1.2.1 低磷胁迫下植物根系形态变化
• 1.2.2 植物根系形态与磷吸收
• 1.3 低磷胁迫与根系分泌特征
• 1.3.1 根系分泌有机酸的数量及种类
• 1.3.2 根系分泌有机酸的来源
• 1.3.3 有机酸活化土壤磷的机制
• 1.4 低磷胁迫对植株体内磷代谢相关酶类及内源激素的影响
• 1.4.1 低磷胁迫对植物酶类的影响
• 1.4.2 低磷对内源激素的影响
• 1.5 低磷胁迫与活性氧清除能力的研究进展
• 1.5.1 保护酶
• 1.5.2 膜脂过氧化与质膜透性
• 1.5.3 低磷对CaM含量的影响
• 1.6 低磷胁迫的遗传学研究进展
• 1.6.1 磷营养效率差异的遗传特性
• 1.6.2 低磷胁迫诱导蛋白表达
• 1.7 植物对磷素吸收的调控机理
• 1.8 低磷胁迫对植物光合和呼吸代谢的影响
• 1.8.1 低磷胁迫对光合作用的影响
• 1.8.2 低磷对呼吸作用的影响
• 1.8.3 低磷对光呼吸的影响
• 1.9 本研究的目的意义和技术路线
• 1.9.1 目的意义
• 1.9.2 技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 材料处理
• 2.2.1 甜菜水培
• 2.2.2 沙培
• 2.3 研究方法
• +分泌量及有机酸的影响'>2.3.1 低磷胁迫对甜菜根系形态、H⁺分泌量及有机酸的影响
• 2.3.2 不同基因型甜菜对低磷胁迫的生理生化响应
• 2.3.3 低磷胁迫对不同基因型甜菜光合特性的影响
• 2.3.4 数据统计
• 3 结果分析
• +分泌量及有机酸的影响'>3.1 低磷胁迫对甜菜根系形态、H⁺分泌量及有机酸的影响
• 3.1.1 低磷胁迫条件下不同基因型甜菜根长、根冠比的变化
• +分泌量及有机酸的变化'>3.1.2 低磷胁迫条件下不同基因型甜菜根H⁺分泌量及有机酸的变化
• 3.1.3 小结
• 3.2 不同基因型甜菜对低磷胁迫的生理生化响应
• 3.2.1 低磷处理对不同基因型甜菜膜脂抗氧化能力的影响
• 3.2.2 低磷处理对不同基因型甜菜质膜透性的影响
• 3.2.3 低磷处理对不同基因型甜菜过氧化物酶活性的影响
• 3.2.4 低磷处理对不同基因型甜菜脯氨酸含量的影响
• 3.2.5 低磷处理对不同基因型甜菜CaM含量的影响
• 3.2.6 小结
• 3.3 低磷胁迫对不同基因型甜菜光合特性的影响
• 3.3.1 低磷胁迫对叶绿素含量的影响
• 2+-ATPase活性的影响'>3.3.2 低磷胁迫对Mg²⁺-ATPase活性的影响
• 3.3.3 小结
• 4 讨论
• 4.1 低磷胁迫对不同基因型甜菜根长、根冠比的影响
• +分泌量及有机酸的影响'>4.2 低磷胁迫对不同基因型甜菜根系H⁺分泌量及有机酸的影响
• 4.3 低磷胁迫对膜脂过氧化和渗透调节的影响
• 4.3.1 膜脂过氧化
• 4.3.2 渗透调节物质—脯氨酸
• 2+-ATPase活性的影响'>4.4 低磷对叶绿素含量、Mg²⁺-ATPase活性的影响
• 4.5 低磷对CaM的影响
• 参考文献
• 致谢