耕地缺磷是世界范圍內(nèi)普遍存在的問題,嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。生產(chǎn)磷肥的磷礦作為不可再生資源,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有非常重要的地位。隨著磷礦資源的減少,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本將不斷上升。花生(Arachis hypogaea L.)是一種典型的喜磷喜鈣作物。磷直接參與花生光合機構(gòu)建成及光合碳同化過程,對于花生產(chǎn)量及品質(zhì)形成具有舉足輕重的作用。外源磷素變化對喜磷喜鈣作物(花生)影響是多方面的。其中光合作用對養(yǎng)分環(huán)境變化極為敏感。植物在遭受養(yǎng)分脅迫時往往會發(fā)生光抑制,引起光損傷。合理的措施可以提升葉片自身光保護能力,減少光抑制的傷害。因此,探明花生磷素、鈣素養(yǎng)分亞適宜(高、低)條件下的光合障礙發(fā)生機制及其鈣素互作調(diào)控規(guī)律,對于最終提出花生合理施肥技術(shù)體系和指導(dǎo)花生專用新型肥料的研發(fā)都具有重要理論意義。本試驗以大果型花生品種“豐花1號”和小果型品種“豐花2號”為試驗材料,采用人工氣候室水培精量模擬外源磷素、鈣素供給匱缺條件的田間實際情況,研究花生生長發(fā)育及功能葉片光合作用規(guī)律,篩選出花生生長適宜的磷、鈣濃度。并在此基礎(chǔ)上,深入研究花生亞適宜低磷脅迫下的光合障礙發(fā)生規(guī)律,并采用本課題組前期篩選的適宜的外源鈣及鈣抑制劑(EGTA)進行調(diào)控,探討外源鈣緩解亞適宜低磷脅迫下花生光合障礙的機制。主要研究結(jié)果如下:1.明確了花生生長發(fā)育及其光化學(xué)活性對外源磷素的響應(yīng)規(guī)律。花生生長的營養(yǎng)液最適磷濃度為28 mg·L~(-1)。磷濃度在11-28 mg·L~(-1)和28-54 mg·L~(-1)范圍內(nèi)可以分別認(rèn)定為花生生長亞適宜低磷和亞適宜高磷濃度,亞適宜P光抑制主要發(fā)生在PSII;磷濃度極低和極高(即超出亞適宜濃度范圍)時,屬于花生生長極不適宜磷濃度,光抑制發(fā)生在PSII和PSI,對花生造成的脅迫傷害難以逆轉(zhuǎn)和恢復(fù)。不適宜磷濃度下,花生光合產(chǎn)物積累下降的原因一方面是葉面積的減少,另一方面是自身光合能力的下降,單位面積碳同化率降低。花生光合能力的下降,是非氣孔限制占主導(dǎo)地位;PSII量子產(chǎn)量下降,主要是由于關(guān)閉態(tài)PSII增多;PSI量子產(chǎn)量下降,主要是由于供體側(cè)限制Y(ND)。2.明確了花生光化學(xué)活性對外源鈣素的響應(yīng)規(guī)律�；ㄉL的營養(yǎng)液最適鈣濃度為120 mg·L~(-1)。鈣濃度過高或過低會引起花生葉面積降低、植株干重、鮮重的下降,凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用率下降�；ㄉ夂夏芰ο陆捣菤饪紫拗普贾鲗�(dǎo)地位。不適宜鈣濃度下,花生光合產(chǎn)物積累下降的原因一方面是葉面積的減少,另一方面是自身光合能力的下降,單位面積碳同化降低。PSII光合量子產(chǎn)量下降的主要原因是自身調(diào)節(jié)耗散量子產(chǎn)量升高;PSI光合量子產(chǎn)量下降的主要原因是供體側(cè)限制Y(ND)升高,這與磷素亞適宜規(guī)律相似。3.明確了外源鈣可以顯著緩解亞低磷脅迫引起的花生光合障礙。外源鈣素增加了亞適宜磷濃度花生植株的鮮重和干重,以及0.5-1 mm直徑范圍內(nèi)的根長、根表面積、根體積和根尖數(shù)。外源鈣調(diào)控提高了花生葉片的光合能力、葉綠素含量、光合磷利用效率(PPUE)和光合氮利用效率(PNUE)。亞適宜低磷使PSII發(fā)生光抑制,主要表現(xiàn)在:(1)PSII發(fā)生光抑制,光合量子產(chǎn)量降低的原因是供體側(cè)(OEC)受損傷,受體側(cè)(Q_A~-到Q_B的電子傳遞)受阻。(2)PSI光合量子產(chǎn)量下降,主要原因是供體側(cè)限制[Y(ND)]增加,這與PSII對PSI的保護機制有關(guān)。(3)花生葉片光系統(tǒng)耐強光能力下降,電子傳遞速率下降,PQ庫減小。外源鈣調(diào)控促進光保護機制,減輕光抑制引發(fā)的光損傷,主要表現(xiàn)在:(1)外源鈣調(diào)控使葉片的類黃酮數(shù)量升高,增強抗氧化能力,減輕活性氧的傷害,(2)外源鈣調(diào)控加快了環(huán)式電子傳遞,減輕光系統(tǒng)電子傳遞的壓力,保護PSII和PSI。(3)外源鈣調(diào)控提高了玉米黃質(zhì)的積累,維持了類囊體膜較高的完整度和ATP酶活性,減輕膜的過度酸化。
【學(xué)位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S565.2
【部分圖文】：

為植物第二信使，廣泛參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的各種生理活動和逆境脅成、細(xì)胞分裂與伸長以及其對逆境的響應(yīng)，對維持細(xì)胞壁和細(xì)胞用（Kader and Lindberg, 2010; Torrecilla et al, 2000）。Ca2+參與植低溫（Zhangetal, 2014; 梁穎與王三根,2001）、高溫（Sharkeyandt al, 2000）、干旱（Zou et al, 2015）、強光（Yang et al, 2013）、弱迫應(yīng)答中都起著非常重要的調(diào)節(jié)作用。鈣一般以三種形式存在于、共價結(jié)合態(tài)的鈣以及松散結(jié)合態(tài)的鈣（Ge andTian, 2007）。外主要作用在 Ca2+的信號調(diào)節(jié)作用（Hochmal et al, 2015）。信號對光合作用的調(diào)控明，植物葉綠體中往往含有大量的 Ca2+（15-25 mM），被認(rèn)為是或者鈣調(diào)素在植物葉綠體中充當(dāng)結(jié)構(gòu)性、功能性組分的角色。葉化會影響細(xì)胞質(zhì)鈣離子與蛋白結(jié)合的功能并且可調(diào)節(jié) PSII 氧氣物光合膜上的電子傳遞（Hochmal et al, 2015）（圖 2）。葉綠體又。鈣離子結(jié)合蛋白是植物逆境信號的感知器，可以與鈣離子結(jié)合迫環(huán)境（Webb, 2013）。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈浦;孫秀山;王才斌;石程仁;于天一;;花生磷利用特性及磷高效管理措施研究進展與展望[J];核農(nóng)學(xué)報;2015年11期

2 廉潔;谷建田;張喜春;;氯化鈣對低溫脅迫下番茄幼苗的影響[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2015年16期

3 熊路;曾紅遠(yuǎn);吳佳寶;邱柳;徐娟;劉登望;李林;;花生鈣素營養(yǎng)研究進展[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2012年12期

4 蘭忠明;林新堅;張偉光;張輝;吳一群;;缺磷對紫云英根系分泌物產(chǎn)生及難溶性磷活化的影響[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年08期

5 郭欣慰;黃叢林;吳忠義;張秀海;羅昌;程曦;;植物類黃酮生物合成的分子調(diào)控[J];北方園藝;2011年04期

6 鐘鵬;吳俊江;劉麗君;林蔚剛;董德建;王建麗;;低磷和干旱脅迫對不同基因型大豆光合生理特性的影響[J];大豆科學(xué);2009年05期

7 劉婧琦;謝甫綈;敖雪;張惠君;王海英;;磷對不同磷效率大豆品種光合生理和農(nóng)藝性狀的影響[J];大豆科學(xué);2009年02期

8 李燕婷;李秀英;肖艷;趙秉強;王麗霞;;葉面肥的營養(yǎng)機理及應(yīng)用研究進展[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年01期

9 任海紅;劉學(xué)義;李貴全;;大豆耐低磷脅迫研究進展[J];分子植物育種;2008年02期

10 劉靈;廖紅;王秀榮;嚴(yán)小龍;;不同根構(gòu)型大豆對低磷的適應(yīng)性變化及其與磷效率的關(guān)系[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年04期

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1 張國顯;外源鈣緩解低夜溫導(dǎo)致番茄葉片光抑制的機理[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 劉玉鳳;番茄光合作用對低夜溫及其恢復(fù)的響應(yīng)機理研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

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2 劉偉;水楊酸和鈣對黃瓜幼苗低溫弱光耐性的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

本文編號：2836726