紫云英品種間無機磷積累差異的分子生理機制研究
發(fā)布時間:2021-09-07 17:09
紫云英(Astragalus sinicus,A.sinicus)是一種普遍種植的綠肥作物,它可以固定空氣中的氮氣,又能夠高效地積累無機磷(Phosphate,Pi)。紫云英翻壓腐解后還能向土壤中釋放大量的礦質(zhì)營養(yǎng)和有機質(zhì),有利于改良土壤特性,增加下茬作物產(chǎn)量。但是紫云英無機磷吸收和儲存的品種差異及分子機制尚不明確。為此,本研究系統(tǒng)地分析了我國不同地域收集的6個不同紫云英品種(信白1號-XB,余江大葉-YJ,弋江籽-YZ,信紫1號-XZ,皖紫1號-WZ,湘肥2號-XF)響應外界不同磷素供應時的形態(tài)特征和無機磷含量。并借助三代全長轉錄組測序技術獲得了部分磷信號和磷酸鹽吸收,儲存基因的序列信息。本研究進一步利用qRT-PCR技術分析了這些基因在低磷耐受和敏感品種中的表達差異,最終解析了紫云英品種間磷饑餓響應信號系統(tǒng)的差異。研究結果如下:(1)不同供磷水平下,6個紫云英品種的生理表型存在差異:低磷脅迫時,YJ生長受到的抑制程度最大,XZ受影響最小。XZ的有效磷積含量最高,YJ的有效磷積含量最低。此外,YJ受到低磷脅迫時,葉片花青素的積累量顯著增加,而XZ葉片花青素的含量受低磷脅迫影響不大。這...
【文章來源】:中國農(nóng)業(yè)科學院北京市
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
不同供磷水平下不同紫云英品種的生長表型6個紫云英品種幼苗在不同磷濃度(高磷-HP,200μMPi;中磷-MP,20μMPi;低磷-LP,2μMPi)水培條件下生長12天的表型展示,Scalebar=5cm
中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文第三章6個紫云英品種在不同供磷水平下生理表型分析21比其它4個品種偏校此外,與其它5個品種相比,XZ的葉片呈現(xiàn)紫色,而且XZ的主根在適應外界低磷的過程中表現(xiàn)出明顯誘導伸長的特點(圖3-1)。為了明確不同磷素供應條件對紫云英品種生物量積累的影響,本研究分別測試了不同磷濃度下各品種地上和地下部分鮮重,結果如圖3-2。結果顯示,在高磷HP和中磷MP條件下,YJ、YZ、WZ、XF地上和地下部生物量都比XB和XZ高出約2倍;在低磷條件下,XB、XZ和YZ的地上部生物量略小于其他3個品種,而這6個紫云英品種地下部分的生物量沒有顯著差異(圖3-2)。以上結果說明不同紫云英品種的生物量和表型在適應外界磷脅迫時存在差異。圖3-2不同供磷水平下不同紫云英品種的生物量6個紫云英品種在不同磷濃度(高磷-HP,200μMPi;中磷-MP,20μMPi;低磷-LP,2μMPi)水培條件下生物量的分析。數(shù)據(jù)為平均值±SE,應用ANOVA和LSD方法進行不同物種間統(tǒng)計學顯著性檢測。不同字母代表每一組處理間的差異顯著(p<0.05),F(xiàn)W代表鮮重。Fig.3-2BiomassofA.sinicusvarietiesunderdifferentPitreatmentsTheshootandrootbiomassofsixA.sinicusvarietiesgrownhydroponicallywithdifferentPiconcentrations(HP,200μMPi;MP,20μMPi;LP,2μMPi)for12days.Valuesaremean±SE.ANOVAandLSDtestwereusedtomeasurethestatisticalsignificancebetweendifferentvarieties.Differentlettersindicateasignificantdifferenceatp<0.05withineachgroup.FW,freshweight.3.2不同供磷水平下6個紫云英品種根冠比的比較植物應對外界磷素供應不足時,一個重要的反應是調(diào)整根冠比,通過抑制地上部生長,將相對多的光合產(chǎn)物朝地下部分配,促進根系生長,提高根系磷素吸收能力。為了探?
中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文第三章6個紫云英品種在不同供磷水平下生理表型分析22圖3-3不同供磷水平下不同紫云英品種根冠比6個紫云英品種在不同磷濃度(高磷-HP,200μMPi;中磷-MP,20μMPi;低磷-LP,2μMPi)水培條件下根冠比(地下部生物量與地上部生物量的比值)的分析。數(shù)據(jù)為平均值±SE,應用ANOVA和LSD方法進行不同物種間統(tǒng)計學顯著性檢測。不同字母代表每一組處理間的差異顯著(p<0.05)。Fig.3-3Root/ShootratioofA.sinicusvarietiesunderdifferentPitreatmentsRoot-to-shootratios(rootsvsshootsbiomass)ofsixA.sinicusvarietiesgrownhydroponicallywithdifferentPiconcentrations(HP,200μMPi;MP,20μMPi;LP,2μMPi)for12days.Valuesaremean±SE.ANOVAandLSDtestwereusedtomeasurethestatisticalsignificancebetweendifferentvarieties.Differentlettersinindicateasignificantdifferenceatp<0.05withineachgroup.3.3不同供磷水平下6個紫云英品種地上部相對生物量的比較紫云英作為綠肥,在生產(chǎn)過程中主要依賴積累足夠的地上部生物量而進行翻壓,因此,其地上部生物量是生產(chǎn)所關注的主要指標。為了初步評價6個紫云英品種對低磷脅迫的敏感度,本研究以高磷條件下的地上部生物量作為基準,分別比較各個品種在中磷MP,低磷LP條件下的地上部相對生物量(Relativebiomass)。圖3-4不同供磷水平下不同紫云英品種的地上部相對生物量6個紫云英品種在不同磷濃度(高磷-HP,200μMPi;中磷-MP,20μMPi;低磷-LP,2μMPi)水培條件下地上部生物量(MP,LP條件下地上部生物量與HP條件下地上部生物量的比值)的分析。數(shù)據(jù)為平均值±SE,應用ANOVA和LSD方法進行不同物種間統(tǒng)計學顯著性檢測。不同字母代表每一組處理間的差異顯著(p<0.05),F(xiàn)W代表鮮重。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Phosphorus use efficiency and fertilizers:future opportunities for improvements[J]. Martin BLACKWELL,Tegan DARCH,Richard HASLAM. Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2019(04)
[2]紫云英與化肥配施對土壤微生物特征和作物產(chǎn)量的影響[J]. 萬水霞,唐杉,蔣光月,李帆,郭熙盛,王允青,曹衛(wèi)東. 草業(yè)學報. 2016(06)
[3]綠肥間作和秸稈覆蓋對冬季油菜根際土壤有機碳及土壤呼吸的影響[J]. 周泉,王龍昌,熊瑛,張賽,杜娟,趙琳璐. 環(huán)境科學. 2016(03)
[4]Molecular mechanisms underlying phosphate sensing, signaling, and adaptation in plants[J]. Zhaoliang Zhang,Hong Liao,William J.Lucas. Journal of Integrative Plant Biology. 2014(03)
[5]不同還田條件下稻田紫云英氮素釋放規(guī)律及效應[J]. 唐杉,王允青,曹衛(wèi)東,趙決建,張智,吳立蒙,吳文革. 安徽農(nóng)業(yè)科學. 2013(07)
[6]Involvement of a cytoplasmic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase GapC-2 in low-phosphate-induced anthocyanin accumulation in Arabidopsis[J]. WANG XiYao, CHEN YiFang, ZOU JunJie & WU WeiHua State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry (SKLPPB), College of Biological Sciences, National Plant Gene Re-search Centre (Beijing), China Agricultural University, Beijing 100094, China. Chinese Science Bulletin. 2007(13)
[7]接種AM真菌對Cu污染土壤中紫云英吸收NPK的影響[J]. 陳秀華,趙斌. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2005(03)
[8]菜豆根構型對低磷脅迫的適應性變化及基因型差異[J]. 廖紅,嚴小龍. 植物學報. 2000(02)
本文編號:3389930
【文章來源】:中國農(nóng)業(yè)科學院北京市
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
不同供磷水平下不同紫云英品種的生長表型6個紫云英品種幼苗在不同磷濃度(高磷-HP,200μMPi;中磷-MP,20μMPi;低磷-LP,2μMPi)水培條件下生長12天的表型展示,Scalebar=5cm
中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文第三章6個紫云英品種在不同供磷水平下生理表型分析21比其它4個品種偏校此外,與其它5個品種相比,XZ的葉片呈現(xiàn)紫色,而且XZ的主根在適應外界低磷的過程中表現(xiàn)出明顯誘導伸長的特點(圖3-1)。為了明確不同磷素供應條件對紫云英品種生物量積累的影響,本研究分別測試了不同磷濃度下各品種地上和地下部分鮮重,結果如圖3-2。結果顯示,在高磷HP和中磷MP條件下,YJ、YZ、WZ、XF地上和地下部生物量都比XB和XZ高出約2倍;在低磷條件下,XB、XZ和YZ的地上部生物量略小于其他3個品種,而這6個紫云英品種地下部分的生物量沒有顯著差異(圖3-2)。以上結果說明不同紫云英品種的生物量和表型在適應外界磷脅迫時存在差異。圖3-2不同供磷水平下不同紫云英品種的生物量6個紫云英品種在不同磷濃度(高磷-HP,200μMPi;中磷-MP,20μMPi;低磷-LP,2μMPi)水培條件下生物量的分析。數(shù)據(jù)為平均值±SE,應用ANOVA和LSD方法進行不同物種間統(tǒng)計學顯著性檢測。不同字母代表每一組處理間的差異顯著(p<0.05),F(xiàn)W代表鮮重。Fig.3-2BiomassofA.sinicusvarietiesunderdifferentPitreatmentsTheshootandrootbiomassofsixA.sinicusvarietiesgrownhydroponicallywithdifferentPiconcentrations(HP,200μMPi;MP,20μMPi;LP,2μMPi)for12days.Valuesaremean±SE.ANOVAandLSDtestwereusedtomeasurethestatisticalsignificancebetweendifferentvarieties.Differentlettersindicateasignificantdifferenceatp<0.05withineachgroup.FW,freshweight.3.2不同供磷水平下6個紫云英品種根冠比的比較植物應對外界磷素供應不足時,一個重要的反應是調(diào)整根冠比,通過抑制地上部生長,將相對多的光合產(chǎn)物朝地下部分配,促進根系生長,提高根系磷素吸收能力。為了探?
中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文第三章6個紫云英品種在不同供磷水平下生理表型分析22圖3-3不同供磷水平下不同紫云英品種根冠比6個紫云英品種在不同磷濃度(高磷-HP,200μMPi;中磷-MP,20μMPi;低磷-LP,2μMPi)水培條件下根冠比(地下部生物量與地上部生物量的比值)的分析。數(shù)據(jù)為平均值±SE,應用ANOVA和LSD方法進行不同物種間統(tǒng)計學顯著性檢測。不同字母代表每一組處理間的差異顯著(p<0.05)。Fig.3-3Root/ShootratioofA.sinicusvarietiesunderdifferentPitreatmentsRoot-to-shootratios(rootsvsshootsbiomass)ofsixA.sinicusvarietiesgrownhydroponicallywithdifferentPiconcentrations(HP,200μMPi;MP,20μMPi;LP,2μMPi)for12days.Valuesaremean±SE.ANOVAandLSDtestwereusedtomeasurethestatisticalsignificancebetweendifferentvarieties.Differentlettersinindicateasignificantdifferenceatp<0.05withineachgroup.3.3不同供磷水平下6個紫云英品種地上部相對生物量的比較紫云英作為綠肥,在生產(chǎn)過程中主要依賴積累足夠的地上部生物量而進行翻壓,因此,其地上部生物量是生產(chǎn)所關注的主要指標。為了初步評價6個紫云英品種對低磷脅迫的敏感度,本研究以高磷條件下的地上部生物量作為基準,分別比較各個品種在中磷MP,低磷LP條件下的地上部相對生物量(Relativebiomass)。圖3-4不同供磷水平下不同紫云英品種的地上部相對生物量6個紫云英品種在不同磷濃度(高磷-HP,200μMPi;中磷-MP,20μMPi;低磷-LP,2μMPi)水培條件下地上部生物量(MP,LP條件下地上部生物量與HP條件下地上部生物量的比值)的分析。數(shù)據(jù)為平均值±SE,應用ANOVA和LSD方法進行不同物種間統(tǒng)計學顯著性檢測。不同字母代表每一組處理間的差異顯著(p<0.05),F(xiàn)W代表鮮重。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Phosphorus use efficiency and fertilizers:future opportunities for improvements[J]. Martin BLACKWELL,Tegan DARCH,Richard HASLAM. Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2019(04)
[2]紫云英與化肥配施對土壤微生物特征和作物產(chǎn)量的影響[J]. 萬水霞,唐杉,蔣光月,李帆,郭熙盛,王允青,曹衛(wèi)東. 草業(yè)學報. 2016(06)
[3]綠肥間作和秸稈覆蓋對冬季油菜根際土壤有機碳及土壤呼吸的影響[J]. 周泉,王龍昌,熊瑛,張賽,杜娟,趙琳璐. 環(huán)境科學. 2016(03)
[4]Molecular mechanisms underlying phosphate sensing, signaling, and adaptation in plants[J]. Zhaoliang Zhang,Hong Liao,William J.Lucas. Journal of Integrative Plant Biology. 2014(03)
[5]不同還田條件下稻田紫云英氮素釋放規(guī)律及效應[J]. 唐杉,王允青,曹衛(wèi)東,趙決建,張智,吳立蒙,吳文革. 安徽農(nóng)業(yè)科學. 2013(07)
[6]Involvement of a cytoplasmic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase GapC-2 in low-phosphate-induced anthocyanin accumulation in Arabidopsis[J]. WANG XiYao, CHEN YiFang, ZOU JunJie & WU WeiHua State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry (SKLPPB), College of Biological Sciences, National Plant Gene Re-search Centre (Beijing), China Agricultural University, Beijing 100094, China. Chinese Science Bulletin. 2007(13)
[7]接種AM真菌對Cu污染土壤中紫云英吸收NPK的影響[J]. 陳秀華,趙斌. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2005(03)
[8]菜豆根構型對低磷脅迫的適應性變化及基因型差異[J]. 廖紅,嚴小龍. 植物學報. 2000(02)
本文編號:3389930
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