紫云英品种间无机磷积累差异的分子生理机制研究
发布时间：2021-09-07 17:09
紫云英（Astragalus sinicus,A.sinicus）是一种普遍种植的绿肥作物,它可以固定空气中的氮气,又能够高效地积累无机磷（Phosphate,Pi）。紫云英翻压腐解后还能向土壤中释放大量的矿质营养和有机质,有利于改良土壤特性,增加下茬作物产量。但是紫云英无机磷吸收和储存的品种差异及分子机制尚不明确。为此,本研究系统地分析了我国不同地域收集的6个不同紫云英品种（信白1号-XB,余江大叶-YJ,弋江籽-YZ,信紫1号-XZ,皖紫1号-WZ,湘肥2号-XF）响应外界不同磷素供应时的形态特征和无机磷含量。并借助三代全长转录组测序技术获得了部分磷信号和磷酸盐吸收,储存基因的序列信息。本研究进一步利用qRT-PCR技术分析了这些基因在低磷耐受和敏感品种中的表达差异,最终解析了紫云英品种间磷饥饿响应信号系统的差异。研究结果如下:（1）不同供磷水平下,6个紫云英品种的生理表型存在差异:低磷胁迫时,YJ生长受到的抑制程度最大,XZ受影响最小。XZ的有效磷积含量最高,YJ的有效磷积含量最低。此外,YJ受到低磷胁迫时,叶片花青素的积累量显著增加,而XZ叶片花青素的含量受低磷胁迫影响不大。这...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同供磷水平下不同紫云英品种的生长表型6个紫云英品种幼苗在不同磷浓度（高磷-HP，200μMPi；中磷-MP，20μMPi；低磷-LP，2μMPi）水培条件下生长12天的表型展示，Scalebar=5cm
中国农业科学院硕士学位论文第三章6个紫云英品种在不同供磷水平下生理表型分析21比其它4个品种偏校此外，与其它5个品种相比，XZ的叶片呈现紫色，而且XZ的主根在适应外界低磷的过程中表现出明显诱导伸长的特点（图3-1）。为了明确不同磷素供应条件对紫云英品种生物量积累的影响，本研究分别测试了不同磷浓度下各品种地上和地下部分鲜重，结果如图3-2。结果显示，在高磷HP和中磷MP条件下，YJ、YZ、WZ、XF地上和地下部生物量都比XB和XZ高出约2倍；在低磷条件下，XB、XZ和YZ的地上部生物量略小于其他3个品种，而这6个紫云英品种地下部分的生物量没有显著差异（图3-2）。以上结果说明不同紫云英品种的生物量和表型在适应外界磷胁迫时存在差异。图3-2不同供磷水平下不同紫云英品种的生物量6个紫云英品种在不同磷浓度（高磷-HP，200μMPi；中磷-MP，20μMPi；低磷-LP，2μMPi）水培条件下生物量的分析。数据为平均值±SE，应用ANOVA和LSD方法进行不同物种间统计学显著性检测。不同字母代表每一组处理间的差异显著(p<0.05)，FW代表鲜重。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个紫云英品种根冠比的比较植物应对外界磷素供应不足时，一个重要的反应是调整根冠比，通过抑制地上部生长，将相对多的光合产物朝地下部分配，促进根系生长，提高根系磷素吸收能力。为了探?
中国农业科学院硕士学位论文第三章6个紫云英品种在不同供磷水平下生理表型分析22图3-3不同供磷水平下不同紫云英品种根冠比6个紫云英品种在不同磷浓度（高磷-HP，200μMPi；中磷-MP，20μMPi；低磷-LP，2μMPi）水培条件下根冠比（地下部生物量与地上部生物量的比值）的分析。数据为平均值±SE，应用ANOVA和LSD方法进行不同物种间统计学显著性检测。不同字母代表每一组处理间的差异显著(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个紫云英品种地上部相对生物量的比较紫云英作为绿肥，在生产过程中主要依赖积累足够的地上部生物量而进行翻压，因此，其地上部生物量是生产所关注的主要指标。为了初步评价6个紫云英品种对低磷胁迫的敏感度，本研究以高磷条件下的地上部生物量作为基准，分别比较各个品种在中磷MP，低磷LP条件下的地上部相对生物量(Relativebiomass)。图3-4不同供磷水平下不同紫云英品种的地上部相对生物量6个紫云英品种在不同磷浓度（高磷-HP，200μMPi；中磷-MP，20μMPi；低磷-LP，2μMPi）水培条件下地上部生物量（MP，LP条件下地上部生物量与HP条件下地上部生物量的比值）的分析。数据为平均值±SE，应用ANOVA和LSD方法进行不同物种间统计学显著性检测。不同字母代表每一组处理间的差异显著(p<0.05)，FW代表鲜重。
【参考文献】：
期刊论文
[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]紫云英与化肥配施对土壤微生物特征和作物产量的影响[J]. 万水霞,唐杉,蒋光月,李帆,郭熙盛,王允青,曹卫东. 草业学报. 2016(06)
[3]绿肥间作和秸秆覆盖对冬季油菜根际土壤有机碳及土壤呼吸的影响[J]. 周泉,王龙昌,熊瑛,张赛,杜娟,赵琳璐. 环境科学. 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]不同还田条件下稻田紫云英氮素释放规律及效应[J]. 唐杉,王允青,曹卫东,赵决建,张智,吴立蒙,吴文革. 安徽农业科学. 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]接种AM真菌对Cu污染土壤中紫云英吸收NPK的影响[J]. 陈秀华,赵斌. 农业环境科学学报. 2005(03)
[8]菜豆根构型对低磷胁迫的适应性变化及基因型差异[J]. 廖红,严小龙. 植物学报. 2000(02)
本文编号：3389930
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同供磷水平下不同紫云英品种的生长表型6个紫云英品种幼苗在不同磷浓度（高磷-HP，200μMPi；中磷-MP，20μMPi；低磷-LP，2μMPi）水培条件下生长12天的表型展示，Scalebar=5cm
中国农业科学院硕士学位论文第三章6个紫云英品种在不同供磷水平下生理表型分析21比其它4个品种偏校此外，与其它5个品种相比，XZ的叶片呈现紫色，而且XZ的主根在适应外界低磷的过程中表现出明显诱导伸长的特点（图3-1）。为了明确不同磷素供应条件对紫云英品种生物量积累的影响，本研究分别测试了不同磷浓度下各品种地上和地下部分鲜重，结果如图3-2。结果显示，在高磷HP和中磷MP条件下，YJ、YZ、WZ、XF地上和地下部生物量都比XB和XZ高出约2倍；在低磷条件下，XB、XZ和YZ的地上部生物量略小于其他3个品种，而这6个紫云英品种地下部分的生物量没有显著差异（图3-2）。以上结果说明不同紫云英品种的生物量和表型在适应外界磷胁迫时存在差异。图3-2不同供磷水平下不同紫云英品种的生物量6个紫云英品种在不同磷浓度（高磷-HP，200μMPi；中磷-MP，20μMPi；低磷-LP，2μMPi）水培条件下生物量的分析。数据为平均值±SE，应用ANOVA和LSD方法进行不同物种间统计学显著性检测。不同字母代表每一组处理间的差异显著(p<0.05)，FW代表鲜重。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个紫云英品种根冠比的比较植物应对外界磷素供应不足时，一个重要的反应是调整根冠比，通过抑制地上部生长，将相对多的光合产物朝地下部分配，促进根系生长，提高根系磷素吸收能力。为了探?
中国农业科学院硕士学位论文第三章6个紫云英品种在不同供磷水平下生理表型分析22图3-3不同供磷水平下不同紫云英品种根冠比6个紫云英品种在不同磷浓度（高磷-HP，200μMPi；中磷-MP，20μMPi；低磷-LP，2μMPi）水培条件下根冠比（地下部生物量与地上部生物量的比值）的分析。数据为平均值±SE，应用ANOVA和LSD方法进行不同物种间统计学显著性检测。不同字母代表每一组处理间的差异显著(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个紫云英品种地上部相对生物量的比较紫云英作为绿肥，在生产过程中主要依赖积累足够的地上部生物量而进行翻压，因此，其地上部生物量是生产所关注的主要指标。为了初步评价6个紫云英品种对低磷胁迫的敏感度，本研究以高磷条件下的地上部生物量作为基准，分别比较各个品种在中磷MP，低磷LP条件下的地上部相对生物量(Relativebiomass)。图3-4不同供磷水平下不同紫云英品种的地上部相对生物量6个紫云英品种在不同磷浓度（高磷-HP，200μMPi；中磷-MP，20μMPi；低磷-LP，2μMPi）水培条件下地上部生物量（MP，LP条件下地上部生物量与HP条件下地上部生物量的比值）的分析。数据为平均值±SE，应用ANOVA和LSD方法进行不同物种间统计学显著性检测。不同字母代表每一组处理间的差异显著(p<0.05)，FW代表鲜重。
【参考文献】：
期刊论文
[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]紫云英与化肥配施对土壤微生物特征和作物产量的影响[J]. 万水霞,唐杉,蒋光月,李帆,郭熙盛,王允青,曹卫东. 草业学报. 2016(06)
[3]绿肥间作和秸秆覆盖对冬季油菜根际土壤有机碳及土壤呼吸的影响[J]. 周泉,王龙昌,熊瑛,张赛,杜娟,赵琳璐. 环境科学. 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]不同还田条件下稻田紫云英氮素释放规律及效应[J]. 唐杉,王允青,曹卫东,赵决建,张智,吴立蒙,吴文革. 安徽农业科学. 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]接种AM真菌对Cu污染土壤中紫云英吸收NPK的影响[J]. 陈秀华,赵斌. 农业环境科学学报. 2005(03)
[8]菜豆根构型对低磷胁迫的适应性变化及基因型差异[J]. 廖红,严小龙. 植物学报. 2000(02)
本文编号：3389930
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