外源葡萄糖在根区土壤碳组分中分布及山定子植株响应的研究
发布时间：2021-02-07 03:17
我国苹果园多建于土壤有机质（SOM）贫乏、土壤基础肥力较差的山坡、丘陵等地区。SOM是土壤有机碳（SOC）和植物所需养分元素的来源,活性SOC是总SOC中在土壤碳平衡中起重要作用的那部分SOC,可以快速地反映农艺措施或人为操作对土壤有机碳库的影响。外源有机物料输入是调控土壤SOC水平的有效途径之一,提高SOC可以改善土壤质量,调节植株生长和养分吸收,进而实现苹果优质、高效生产。目前,外源有机碳源在苹果园生态系统的土壤活性碳库组分中的分布方式及对植株作用的机制尚未得到清晰的阐述。因此,本研究以小分子葡萄糖代替生产中难以同位素标记的大分子有机物料作为碳源,以山定子实生苗为试材,以SOM含量仅为0.78%的砾质土壤为栽培基质,探明外源葡萄糖-C对山定子根区SOC以及土壤活性组分的影响及分布规律,揭示其调控植株代谢、生长的机理。主要研究内容及结果如下:1.利用13C同位素标记技术,发现13C-葡萄糖处理显著提高了砾质低碳土壤的总SOC、水溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）和颗粒有机碳（POC）含量及δ13C值,但随着培养...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
外源葡萄糖在山定子根区土Fig.2-12Theturnoverofexogenouse矿质土
系吸收 NO3-提供额外的能量物质（Foyer et al., 2011）。葡萄糖作为易利用碳时间内被根际微生物快速地吸收、利用或分解耗尽以维持其自身的生长，在 C 的输入以及微生物对 C 的持续消耗将导致胞外酶的分泌，促进 SOM 矿化供可利用 N 素（Schimel and Bennett, 2004），提高根系可吸收、利用 N 素的源葡萄糖处理后山定子幼苗根系活力显著提高，这可能是因为额外葡萄糖供系活跃吸收面积增加，根系吸收养分的能力增强（乔海涛 等, 2009），促使O3--N 的含量增加。外源碳输入也会增加植物所需的其他营养元素供应作ryetal.,2011），激活微生物反馈调控根际中植物根系，可有效提高根系养分Sun et al., 2013）。本研究中，外源葡萄糖处理后山定子根系中 NR 活性增强O2--N 含量也增加。Reda（2015）提出，外源糖处理能提高 NR 活性并促进吸收，或是作为信号物质诱导了 NR 活性的增强。当植株体内 NO3--N 和 NO高时，未被同化的 NO3--N 以及还原的 NO2--N 通过韧皮部运输到地上部，用成，以刺激地上梢部生长（Takei et al., 2002），并为地下部运输更多的碳水用于 N 素的吸收、同化以及生长。因此，低碳土壤进行外源葡萄糖供给后山系呼吸以及活力的增加也促进根系对 N 的吸收能力增强。
图 4-20 外源葡萄糖调控低碳土壤中山定子根系生长发育的模式图Fig. 4-20Adiagrammatic model of the proposed effect of exogenous glucose on the rootgrowth and development of Malus baccata (L.) Borkh. in low organic carbon soil注：红色字体代表上调，绿色代表下调，黑色代表无变化Note. Red represent the up-regulated, Green represent the down-regulated, Black represent the un-changed生长素参与调控细胞周期蛋白、根系发育及细胞壁建成相关基因的表达（Swarupetl., 2008）。有研究表明，SHY2 缺失的突变体 shy2（short hypocotyl 2）的下胚轴变短，根减少，根向地性减弱（Tianetal.,2003）。SHR 参与原始细胞的平周分裂、内皮层细的分化参与控制根系中根径向生长，是辐射形态形成的正调控因子（Levesque et al.,006）。本研究中，外源葡萄糖和生长素存在下均显著上调 SHY2 的表达量，而下调 SHR表达量；与之相反，TIBA 处理则显著下调 SHY2 的表达量，上调 SHR 的表达量。HY2 蛋白的降解有生长素参与，调控的细胞分裂（Blilouetal.,2005），SHR 和 SHY2 都生长素流出载体 PIN 表达和极性运输的负调控者，参与器官再生过程的生长素极性运（Xu et al., 2006; Marhavy et al., 2011）。因此，本研究中尽管 TIBA 处理上调 SHR 的达量，但显著下调 SHY2 和 PIN1 的表达量，不利于 SHR-SHY2-PIN1 回路的正常进行；
【参考文献】：
期刊论文
[1]13C脉冲标记法:不同生育期水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配[J]. 邓扬悟,唐纯,袁红朝,宁赵,邹观发,王久荣,葛体达,吴金水. 生态学报. 2017(19)
[2]生物炭与氮肥配施对土壤肥力及红枣产量、品质的影响[J]. 袁晶晶,同延安,卢绍辉,袁国军. 植物营养与肥料学报. 2017(02)
[3]碳添加对农田土壤氮转化过程影响的研究进展[J]. 王亚萨,邹悦,张晶,郑祥洲,张玉树,丁洪. 农学学报. 2017(02)
[4]不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤腐殖物质组成及性质的影响[J]. 赵世翔,于小玲,李忠徽,杨艳,张霞,王旭东,张阿凤. 环境科学. 2017(02)
[5]外源碳输入对陆地生态系统碳循环关键过程的影响及其微生物学驱动机制[J]. 贺云龙,齐玉春,彭琴,董云社,郭树芳,闫钟清,王丽芹,李兆林. 生态学报. 2017(02)
[6]秸秆还田配施中微量元素对农田土壤有机碳固持的影响[J]. 姜振辉,师江澜,贾舟,丁婷婷,田霄鸿. 应用生态学报. 2016(04)
[7]外源新碳在不同肥力土壤中的分配与固定[J]. 谢柠桧,安婷婷,李双异,孙良杰,裴久渤,丁凡,徐英德,付时丰,高晓丹,汪景宽. 土壤学报. 2016(04)
[8]生物炭及秸秆对水稻土各密度组分有机碳及微生物的影响[J]. 韩玮,申双和,谢祖彬,李博,李玉婷,刘琦. 生态学报. 2016(18)
[9]长期有机无机配施黑土土壤有机碳对农田基础地力提升的影响[J]. 查燕,武雪萍,张会民,蔡典雄,朱平,高洪军. 中国农业科学. 2015(23)
[10]添加葡萄糖和淀粉对盆栽甜樱桃根区土壤碳代谢及根功能的影响[J]. 周文杰,张鹏,秦嗣军,吕德国. 应用生态学报. 2015(11)
博士论文
[1]调节转运蛋白AtNRT1.1、AtNRT2.1及PdAMT1.1基因表达对拟南芥和杨树氮素吸收的影响研究[D]. 郑冬超.北京林业大学 2013
硕士论文
[1]木质素对施用有机肥下盆栽平邑甜茶生长及土壤环境的影响[D]. 吕婷雯.山东农业大学 2016
[2]不同有机物料对橡胶树根系及土壤性状的影响[D]. 井玉丹.海南大学 2016
[3]蔗糖、腐殖酸对平邑甜茶氮素吸收利用和分配影响研究[D]. 李丁丁.山东农业大学 2008
本文编号：3021557
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
外源葡萄糖在山定子根区土Fig.2-12Theturnoverofexogenouse矿质土
系吸收 NO3-提供额外的能量物质（Foyer et al., 2011）。葡萄糖作为易利用碳时间内被根际微生物快速地吸收、利用或分解耗尽以维持其自身的生长，在 C 的输入以及微生物对 C 的持续消耗将导致胞外酶的分泌，促进 SOM 矿化供可利用 N 素（Schimel and Bennett, 2004），提高根系可吸收、利用 N 素的源葡萄糖处理后山定子幼苗根系活力显著提高，这可能是因为额外葡萄糖供系活跃吸收面积增加，根系吸收养分的能力增强（乔海涛 等, 2009），促使O3--N 的含量增加。外源碳输入也会增加植物所需的其他营养元素供应作ryetal.,2011），激活微生物反馈调控根际中植物根系，可有效提高根系养分Sun et al., 2013）。本研究中，外源葡萄糖处理后山定子根系中 NR 活性增强O2--N 含量也增加。Reda（2015）提出，外源糖处理能提高 NR 活性并促进吸收，或是作为信号物质诱导了 NR 活性的增强。当植株体内 NO3--N 和 NO高时，未被同化的 NO3--N 以及还原的 NO2--N 通过韧皮部运输到地上部，用成，以刺激地上梢部生长（Takei et al., 2002），并为地下部运输更多的碳水用于 N 素的吸收、同化以及生长。因此，低碳土壤进行外源葡萄糖供给后山系呼吸以及活力的增加也促进根系对 N 的吸收能力增强。
图 4-20 外源葡萄糖调控低碳土壤中山定子根系生长发育的模式图Fig. 4-20Adiagrammatic model of the proposed effect of exogenous glucose on the rootgrowth and development of Malus baccata (L.) Borkh. in low organic carbon soil注：红色字体代表上调，绿色代表下调，黑色代表无变化Note. Red represent the up-regulated, Green represent the down-regulated, Black represent the un-changed生长素参与调控细胞周期蛋白、根系发育及细胞壁建成相关基因的表达（Swarupetl., 2008）。有研究表明，SHY2 缺失的突变体 shy2（short hypocotyl 2）的下胚轴变短，根减少，根向地性减弱（Tianetal.,2003）。SHR 参与原始细胞的平周分裂、内皮层细的分化参与控制根系中根径向生长，是辐射形态形成的正调控因子（Levesque et al.,006）。本研究中，外源葡萄糖和生长素存在下均显著上调 SHY2 的表达量，而下调 SHR表达量；与之相反，TIBA 处理则显著下调 SHY2 的表达量，上调 SHR 的表达量。HY2 蛋白的降解有生长素参与，调控的细胞分裂（Blilouetal.,2005），SHR 和 SHY2 都生长素流出载体 PIN 表达和极性运输的负调控者，参与器官再生过程的生长素极性运（Xu et al., 2006; Marhavy et al., 2011）。因此，本研究中尽管 TIBA 处理上调 SHR 的达量，但显著下调 SHY2 和 PIN1 的表达量，不利于 SHR-SHY2-PIN1 回路的正常进行；
【参考文献】：
期刊论文
[1]13C脉冲标记法:不同生育期水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配[J]. 邓扬悟,唐纯,袁红朝,宁赵,邹观发,王久荣,葛体达,吴金水. 生态学报. 2017(19)
[2]生物炭与氮肥配施对土壤肥力及红枣产量、品质的影响[J]. 袁晶晶,同延安,卢绍辉,袁国军. 植物营养与肥料学报. 2017(02)
[3]碳添加对农田土壤氮转化过程影响的研究进展[J]. 王亚萨,邹悦,张晶,郑祥洲,张玉树,丁洪. 农学学报. 2017(02)
[4]不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤腐殖物质组成及性质的影响[J]. 赵世翔,于小玲,李忠徽,杨艳,张霞,王旭东,张阿凤. 环境科学. 2017(02)
[5]外源碳输入对陆地生态系统碳循环关键过程的影响及其微生物学驱动机制[J]. 贺云龙,齐玉春,彭琴,董云社,郭树芳,闫钟清,王丽芹,李兆林. 生态学报. 2017(02)
[6]秸秆还田配施中微量元素对农田土壤有机碳固持的影响[J]. 姜振辉,师江澜,贾舟,丁婷婷,田霄鸿. 应用生态学报. 2016(04)
[7]外源新碳在不同肥力土壤中的分配与固定[J]. 谢柠桧,安婷婷,李双异,孙良杰,裴久渤,丁凡,徐英德,付时丰,高晓丹,汪景宽. 土壤学报. 2016(04)
[8]生物炭及秸秆对水稻土各密度组分有机碳及微生物的影响[J]. 韩玮,申双和,谢祖彬,李博,李玉婷,刘琦. 生态学报. 2016(18)
[9]长期有机无机配施黑土土壤有机碳对农田基础地力提升的影响[J]. 查燕,武雪萍,张会民,蔡典雄,朱平,高洪军. 中国农业科学. 2015(23)
[10]添加葡萄糖和淀粉对盆栽甜樱桃根区土壤碳代谢及根功能的影响[J]. 周文杰,张鹏,秦嗣军,吕德国. 应用生态学报. 2015(11)
博士论文
[1]调节转运蛋白AtNRT1.1、AtNRT2.1及PdAMT1.1基因表达对拟南芥和杨树氮素吸收的影响研究[D]. 郑冬超.北京林业大学 2013
硕士论文
[1]木质素对施用有机肥下盆栽平邑甜茶生长及土壤环境的影响[D]. 吕婷雯.山东农业大学 2016
[2]不同有机物料对橡胶树根系及土壤性状的影响[D]. 井玉丹.海南大学 2016
[3]蔗糖、腐殖酸对平邑甜茶氮素吸收利用和分配影响研究[D]. 李丁丁.山东农业大学 2008
本文编号：3021557
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