本文關(guān)鍵詞：促進(jìn)草坪草根系生長(zhǎng)物質(zhì)的篩選及其機(jī)理研究

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【摘要】：草坪草根系對(duì)草坪草的生長(zhǎng)發(fā)育與草坪的坪用價(jià)值具有至關(guān)重要的作用,目前草坪應(yīng)用面臨最大的問(wèn)題就是草坪草根系不夠發(fā)達(dá),根系不夠深,根量也少,致使草坪耐踐踏性和抵抗其它非生物脅迫的能力差。本研究選取適用于根系研究的暖季型草坪草百喜草(Paspalum notatum)與冷季型草坪草高羊茅(Festuca arundinacea)作為代表草種分別進(jìn)行試驗(yàn),分別篩選出兩種類型草的最佳促根物質(zhì),并研究其促進(jìn)機(jī)理。具體結(jié)果如下:為百喜草選取的7種候選促生物質(zhì)分別是硼、鈣、鐵、鑭、鈰、水楊酸和褪黑素。通過(guò)測(cè)定根系的根長(zhǎng)、根數(shù)和根表面積等形態(tài)指標(biāo),確定促生效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,0.3μM鑭處理6 d促進(jìn)百喜草根系生長(zhǎng)最佳。在此基礎(chǔ)上,從生理生化水平和分子水平對(duì)鑭促進(jìn)百喜草根系生長(zhǎng)的機(jī)理進(jìn)行了研究。生理生化水平指標(biāo)有鑭含量、根系活力、細(xì)胞壁組分(果膠含量、半纖維素I含量和半纖維素Ⅱ含量)、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、葉綠素?zé)晒庀嚓P(guān)參數(shù)(Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ、qP、ETR)、葉綠素含量、根呼吸速率、根呼吸作用相關(guān)氧化酶酶活性(抗壞血酸氧化酶AAO、多酚氧化酶PPO)、根系線粒體亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及根系內(nèi)源激素含量(生長(zhǎng)素IAA、赤霉素GA和脫落酸ABA);分子水平指標(biāo)為轉(zhuǎn)錄組高通量測(cè)序和熒光定量PCR驗(yàn)證檢測(cè)。熒光定量PCR檢測(cè)結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組高通量測(cè)序結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.92,驗(yàn)證了轉(zhuǎn)錄組高通量測(cè)序結(jié)果的可靠性,同時(shí)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果與生理生化指標(biāo)多數(shù)可以相互印證,進(jìn)一步保證了結(jié)論的準(zhǔn)確性。經(jīng)綜合三個(gè)層面的研究結(jié)果得出的結(jié)論:對(duì)百喜草根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用主要是通過(guò)提高根系活力、光合作用(提高PSⅡ活性和電子傳遞鏈效率)、呼吸作用(提高呼吸速率、AAO酶活性、增加成熟細(xì)胞中線粒體的個(gè)數(shù))以及增加根系中生長(zhǎng)素的含量為百喜草根系的生長(zhǎng)提供必需的能量與調(diào)節(jié)物質(zhì),進(jìn)而促進(jìn)根系的生長(zhǎng)。為高羊茅選取的5種候選促生物質(zhì)分別是海藻糖、甜菜堿、亞精胺、蕓苔素內(nèi)酯和獨(dú)角金內(nèi)酯。高羊茅的促根物質(zhì)篩選直接在干旱脅迫下進(jìn)行。根據(jù)根系的總根長(zhǎng)、主根伸長(zhǎng)速率和側(cè)根數(shù)等形態(tài)指標(biāo)評(píng)價(jià)促生效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,0.3 mM海藻糖處理12 d促進(jìn)高羊茅根系生長(zhǎng)最佳。海藻糖促進(jìn)高羊茅根系生長(zhǎng)的機(jī)理研究在非逆境和干旱脅迫兩種生長(zhǎng)環(huán)境下進(jìn)行。形態(tài)指標(biāo)為總根長(zhǎng)、主根伸長(zhǎng)速率、側(cè)根數(shù)以及根尖內(nèi)部結(jié)構(gòu);生理生化選擇根系可溶性糖含量(海藻糖、葡萄糖、果糖和蔗糖)和根系內(nèi)源激素含量(茉莉酸JA、結(jié)合態(tài)茉莉酸JA-ILE、茉莉酸前體OPDA、生長(zhǎng)素IAA、結(jié)合態(tài)生長(zhǎng)素IAA-Asp、玉米素tran-ZR和赤霉素GA);分子水平研究選擇蛋白組分析和熒光定量PCR驗(yàn)證檢測(cè)。熒光定量PCR檢測(cè)結(jié)果與蛋白組分析結(jié)果基本一致,說(shuō)明海藻糖在轉(zhuǎn)錄水平與蛋白水平上對(duì)高羊茅根系生長(zhǎng)的調(diào)控保持一致。整合三個(gè)層面的結(jié)果得出以下結(jié)論:在非逆境下,外源施加海藻糖可以通過(guò)增加高羊茅根基部可溶性糖含量(海藻糖、葡萄糖、果糖和蔗糖)和細(xì)胞分裂素(玉米素)含量,提高抗氧化及生長(zhǎng)分裂類蛋白的表達(dá)來(lái)促進(jìn)高羊茅側(cè)根數(shù)量的增加;在干旱脅迫下,外源施加海藻糖可以通過(guò)增加高羊茅根尖分生區(qū)的長(zhǎng)度,根尖部可溶性糖含量(海藻糖、葡萄糖、果糖和蔗糖)和生長(zhǎng)素含量,提高能源代謝及生長(zhǎng)分裂類蛋白的表達(dá)來(lái)促進(jìn)高羊茅主根的伸長(zhǎng)。綜上:0.3μM鑭可以通過(guò)提高光合作用、根系呼吸作用及根系生長(zhǎng)素的合成促進(jìn)根系生長(zhǎng),適合用作南方暖季型草坪草(百喜草)的促根物質(zhì);0.3 mM海藻糖可以通過(guò)調(diào)控根系可溶性糖、內(nèi)源激素及能量代謝、抗逆、生長(zhǎng)類蛋白的表達(dá)含量來(lái)促進(jìn)根系生長(zhǎng),適合用作北方冷季型草坪草(高羊茅)的促根物質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S688.4

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本文編號(hào)：1264171