磷(phosphorus,P)是植物生長發(fā)育所必需的關(guān)鍵營養(yǎng)元素,主要依靠載體磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(phosphate transporters,PHT)從土壤中進(jìn)行吸收利用。但土壤中的磷常因?yàn)橐苿?dòng)性差而利用率較低,即使外界施予大量的磷,植物不僅無法吸收,反而會(huì)導(dǎo)致植株磷中毒、土壤磷浪費(fèi)及環(huán)境污染等問題。況且,磷資源的缺乏已是目前面臨的一個(gè)全球性難題。近年來的研究發(fā)現(xiàn),自然界中存在一類能改善磷缺乏狀態(tài)的“生物肥料”—叢枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌,其主要功能之一就是改善宿主植物的礦質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài),尤其是磷元素。該類菌根真菌能與大多數(shù)植物形成互惠共生體,以此進(jìn)行養(yǎng)分交換、能量流動(dòng)、信息傳遞,對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)再生性、多樣性及系統(tǒng)穩(wěn)定性方面都具有重要潛能。丹參Salvia miltiorrhiza Bge.為唇形科多年生草本植物,既是公認(rèn)的模式藥用植物,又是市場(chǎng)上常用的大宗藥材,其干燥的根及根莖有活血祛瘀、通經(jīng)止痛、清心安神等傳統(tǒng)功效,對(duì)心腦血管系統(tǒng)方面的疾病療效顯著。但因種植產(chǎn)地分散,地理環(huán)境懸殊,難以形成規(guī)范化栽培,導(dǎo)致種質(zhì)退化嚴(yán)重、質(zhì)量參差不齊、連作障礙等問題,妨礙了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)丹參藥材的生產(chǎn)。而目前的研究也多集中于施磷量對(duì)丹參活性成分方面的影響,對(duì)磷類營養(yǎng)元素的初級(jí)代謝方面的研究關(guān)注較少,本課題一方面對(duì)自然生長狀態(tài)下的丹參根系進(jìn)行原位檢測(cè),以了解丹參根系的基本發(fā)育情況;另一方面利用盆栽受控試驗(yàn),從表觀形態(tài)、生理生化及基因表達(dá)三個(gè)不同的層面,來研究不同磷水平條件下接種土著AM真菌—福摩薩球囊霉(glomus formosanum WuChen,GF)對(duì)丹參生長發(fā)育的影響;取得如下成果:1.丹參植株及其根系在自然環(huán)境下的生長發(fā)育動(dòng)態(tài)。一年生的丹參植株存在二次發(fā)育(生長和生殖)的生理現(xiàn)象,并且都集中在第二生長期,但其根系的發(fā)育進(jìn)程與地上部分的生長狀態(tài)之間聯(lián)系不大。根系顏色會(huì)經(jīng)歷“白→紅→褐”的變化過程,紅色色澤維持2~3個(gè)月后會(huì)變暗。通過對(duì)根系數(shù)量、粗細(xì)及色澤的綜合考慮,建議將丹參藥材的采收時(shí)間定在幼苗移栽后的第5~6個(gè)月。2.不同磷水平下AM真菌對(duì)丹參生長表觀形態(tài)特征的影響。低磷脅迫會(huì)抑制丹參的生長發(fā)育,而AM真菌能改善丹參植株因低磷導(dǎo)致的不良生長狀態(tài),一方面促進(jìn)丹參的植株的生長(增加株高、擴(kuò)大莖粗)及生物量(地上與地下)的積累;另一方面會(huì)改變丹參根系形態(tài)特征,表現(xiàn)在增加丹參根系的長度、投影面積、表面積、體積、平均直徑、根尖數(shù)。3.不同磷水平下AM真菌對(duì)丹參生長發(fā)育生理生化方面的影響。不同磷濃度環(huán)境下,AM真菌對(duì)丹參的共生依賴性不同,低磷環(huán)境會(huì)提高菌根侵染率,隨著磷濃度升高,共生性受到抑制,AM真菌對(duì)丹參的依賴度降低;AM共生體系的形成會(huì)改變丹參根際土壤的營養(yǎng)狀態(tài),會(huì)相應(yīng)的降低根際土中速效氮、速效磷、速效鉀的濃度及有機(jī)碳的含量;AM真菌還會(huì)促進(jìn)丹參植株對(duì)磷的吸收利用,尤其是提高低磷環(huán)境下丹參對(duì)磷的利用效率,可顯著增加丹參植株的總磷含量;AM共生體系也會(huì)改善丹參葉片因低磷引起的光合作用抑制現(xiàn)象,表現(xiàn)為提高丹參葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率,降低葉片的胞間CO_2濃度。4.丹參PHT1基因家族的挖掘及其菌根標(biāo)識(shí)性成員的篩選。從丹參基因組中共挖掘了12個(gè)PHT1候選基因,其中,除Sm1是已報(bào)道的基因Smpht1以外,其余11個(gè)基因均為新發(fā)現(xiàn)的成員。該基因家族各成員間保守性高,相互間氨基酸序列的同源性高達(dá)74.34%。通過生物信息技術(shù)對(duì)其進(jìn)行功能注釋后發(fā)現(xiàn):Sm4和Sm6、Sm5和Sm11這兩對(duì)成員可能屬于協(xié)同進(jìn)化的同功能基因;Sm1、Sm3、Sm5、Sm7及Sm11這5個(gè)成員都主要在根中表達(dá),其中,除了會(huì)受缺磷特異性誘導(dǎo)的Sm7和不受磷素供缺因素影響的Sm3以外,其余3個(gè)均極有可能屬于缺磷誘導(dǎo)增強(qiáng)表達(dá)型基因;Sm7與Sm16還可能在花中表達(dá)而參與植株花期磷素平衡的調(diào)節(jié)過程;而Sm14則很可能是屬于AM真菌誘導(dǎo)型表達(dá)的菌根標(biāo)識(shí)性基因。5.不同磷水平下AM真菌對(duì)丹參磷營養(yǎng)吸收相關(guān)基因表達(dá)的影響。對(duì)丹參PHT1家族中預(yù)測(cè)成員Sm1和Sm14的組織表達(dá)特異性作了研究,通過Q-PCR技術(shù)對(duì)這2個(gè)基因的表達(dá)情況進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn),二者在丹參的根、莖、葉中都能檢測(cè)到表達(dá),但主要集中在根部。進(jìn)一步對(duì)二者磷轉(zhuǎn)運(yùn)的相關(guān)功能進(jìn)行了驗(yàn)證,Sm1在各處理組中均能檢測(cè)到表達(dá)信號(hào),低磷濃度誘導(dǎo)下顯著上調(diào),但隨著磷濃度的提高會(huì)下調(diào),另外,該基因的菌根效應(yīng)不明顯,受AM影響較小;Sm14在各處理組中也能檢測(cè)到表達(dá)信號(hào),其表達(dá)量不僅會(huì)受磷水平的影響(隨磷濃度的升高而下調(diào)),還會(huì)受AM真菌誘導(dǎo)而顯著增強(qiáng),比對(duì)照組增加了3.7倍,屬于丹參PHT1家族中對(duì)AM共生體系有標(biāo)識(shí)性的基因成員。綜上,本研究在內(nèi)容和方法上的創(chuàng)新性有以下3點(diǎn):(1)首次利用微根管法對(duì)自然環(huán)境下生長的丹參根系進(jìn)行了原位監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)了不同生長時(shí)期的發(fā)育動(dòng)態(tài)規(guī)律;(2)首次選用丹參根際中的土著AM菌種回接的方式,分別從表觀形態(tài)、生理生化及基因表達(dá)三個(gè)不同的層面,揭示了不同磷水平下AM真菌對(duì)丹參生長發(fā)育的影響;(3)首次在丹參PHT1家族中發(fā)現(xiàn)了的菌根標(biāo)識(shí)性基因Sm14,并做了功能驗(yàn)證。另外,本課題還考察了不同遺傳背景(原產(chǎn)地分別為四川、河南和山東)丹參的菌根效應(yīng)差異,通過各項(xiàng)指標(biāo)的對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn),四川與河南產(chǎn)地丹參植株的整體菌根效應(yīng)良好,但山東產(chǎn)地的丹參植株在試驗(yàn)期進(jìn)入休眠狀態(tài),所以在部分研究?jī)?nèi)容中未獲得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【學(xué)位單位】：成都中醫(yī)藥大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S567.53
【部分圖文】：

17年4月15日在成都中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物園的試驗(yàn)地進(jìn)行，樣地陽，混入適量珍珠巖（增加排水性和透氣性）后的基質(zhì)情況如表采用“先起壟再移苗”的方法[17]，將樣地劃分成兩個(gè)區(qū)域，參分別斜向埋入一根透明塑料管（以下簡(jiǎn)稱根管），埋入地下深度約m，根管與地表水平面約成 30o角，在根管投影的正上方栽種丹參根管的垂直距離分別為：A≈10cm；B≈20cm；C≈30cm），株距約 2考高致明等[19]的方法，具體布置情況見圖 1-1。表 1-1 供試基質(zhì)基本情況Table 1-1 The Basic conditions of the test substratepH含水量（%）有機(jī)碳（%）速效鉀(mg·kg-1)速效磷(mg·kg-1)速效氮(mg·kg-7.74 20.1 13.22 154.85 92.20 62.87

3 結(jié)果與分析對(duì)幾株丹參根系的掃描結(jié)果顯示，以 B 植株最先觀察到（5 月 30 日），根系少量并全為白色根系，另外兩株未能觀察到根系可能是因?yàn)椋篈 株雖然距離根管最近，但栽種周期太晚，根系生長程度還不能到達(dá)根管；C 株雖然長勢(shì)正常，但距離根管太遠(yuǎn)。在其后（即 6 月 16 日）搜集一次的圖像中，可觀察到 A、B、C 三株丹參的根系，其中以 B 株所見根系最多，并出現(xiàn)了一條顏色開始變紅的根系（圖 1-2），之后搜集的圖像中 B 株變紅的根條數(shù)量越來越多，顏色也由淺變深，變化過程為根系顏色變化過程：白→淡紅→磚紅→朱紅→暗紅→紫褐；而 A 和C 植株只有少量白色須根，在 6 月 29 日獲取的圖像中在出現(xiàn)了數(shù)量較多的須根，如圖 1-3 所示，A 株在 8 月 20 日時(shí)出現(xiàn)明顯的磚紅色粗壯根條，而 C 株也在 10 月 27 日觀察到了變紅的根系。從圖 1-4 可見，丹參植株會(huì)經(jīng)過兩次花果期，即 6 月份由主莖抽薹開花結(jié)的果和 7、8 月份二次營養(yǎng)期分蘗枝上再度抽薹開花結(jié)果。丹參會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)營養(yǎng)期這以結(jié)果這與劉文婷[8]、孫群等[9]的研究結(jié)果相符，但并未見到關(guān)于丹參出現(xiàn)二次生殖發(fā)育的報(bào)道，即會(huì)經(jīng)過兩次開花結(jié)果，并且，其地上部分的生長發(fā)育比主要表現(xiàn)為第二次的再度發(fā)育，分蘗抽枝數(shù)比第一次顯著增加。8cm

6/298/2010cmA B C圖 1-3 1 號(hào)根管丹參根的變化動(dòng)態(tài)Fig. 1-3 Dynamics of root growth of Salvia miltiorrhiza above tube 1

【參考文獻(xiàn)】

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2 尉廣飛;李佳;劉謙;張永清;;丹參根部顏色及其與活性成分含量的相關(guān)性研究[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年08期

3 李建恒;喬亞君;蘇彥超;齊俊香;賀學(xué)禮;;不同施硒水平下接種AM真菌對(duì)丹參幼苗生長和品質(zhì)的影響[J];西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2015年05期

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7 孟培;王建華;宋振巧;董麗菊;仉勁;楊賽飛;;丹參氮、磷、鉀積累分配特點(diǎn)及其與干物質(zhì)、丹酚酸B積累的關(guān)系[J];植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);2013年04期

8 黃京華;譚鉅發(fā);揭紅科;曾任森;;叢枝菌根真菌對(duì)黃花蒿生長及藥效成分的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2011年06期

9 張斌;秦嶺;;植物對(duì)低磷脅迫的適應(yīng)及其分子基礎(chǔ)[J];分子植物育種;2010年04期

10 胡志宏;黃晶心;杜書佳;王慧杰;肖明;;鹽脅迫下叢枝菌根對(duì)植物幼苗生長和營養(yǎng)元素吸收的影響[J];上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年03期

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10 薛永峰;不同氮、磷水平對(duì)丹參產(chǎn)量和有效成分的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2811740