外源葡萄糖在根區(qū)土壤碳組分中分布及山定子植株響應(yīng)的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-02-07 03:17
我國(guó)蘋果園多建于土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）貧乏、土壤基礎(chǔ)肥力較差的山坡、丘陵等地區(qū)。SOM是土壤有機(jī)碳（SOC）和植物所需養(yǎng)分元素的來(lái)源,活性SOC是總SOC中在土壤碳平衡中起重要作用的那部分SOC,可以快速地反映農(nóng)藝措施或人為操作對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響。外源有機(jī)物料輸入是調(diào)控土壤SOC水平的有效途徑之一,提高SOC可以改善土壤質(zhì)量,調(diào)節(jié)植株生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)蘋果優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)。目前,外源有機(jī)碳源在蘋果園生態(tài)系統(tǒng)的土壤活性碳庫(kù)組分中的分布方式及對(duì)植株作用的機(jī)制尚未得到清晰的闡述。因此,本研究以小分子葡萄糖代替生產(chǎn)中難以同位素標(biāo)記的大分子有機(jī)物料作為碳源,以山定子實(shí)生苗為試材,以SOM含量?jī)H為0.78%的礫質(zhì)土壤為栽培基質(zhì),探明外源葡萄糖-C對(duì)山定子根區(qū)SOC以及土壤活性組分的影響及分布規(guī)律,揭示其調(diào)控植株代謝、生長(zhǎng)的機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1.利用13C同位素標(biāo)記技術(shù),發(fā)現(xiàn)13C-葡萄糖處理顯著提高了礫質(zhì)低碳土壤的總SOC、水溶性有機(jī)碳（DOC）、微生物量碳（MBC）和顆粒有機(jī)碳（POC）含量及δ13C值,但隨著培養(yǎng)...
【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】：126 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
外源葡萄糖在山定子根區(qū)土Fig.2-12Theturnoverofexogenouse礦質(zhì)土
系吸收 NO3-提供額外的能量物質(zhì)（Foyer et al., 2011）。葡萄糖作為易利用碳時(shí)間內(nèi)被根際微生物快速地吸收、利用或分解耗盡以維持其自身的生長(zhǎng)，在 C 的輸入以及微生物對(duì) C 的持續(xù)消耗將導(dǎo)致胞外酶的分泌，促進(jìn) SOM 礦化供可利用 N 素（Schimel and Bennett, 2004），提高根系可吸收、利用 N 素的源葡萄糖處理后山定子幼苗根系活力顯著提高，這可能是因?yàn)轭~外葡萄糖供系活躍吸收面積增加，根系吸收養(yǎng)分的能力增強(qiáng)（喬海濤 等, 2009），促使O3--N 的含量增加。外源碳輸入也會(huì)增加植物所需的其他營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)作ryetal.,2011），激活微生物反饋調(diào)控根際中植物根系，可有效提高根系養(yǎng)分Sun et al., 2013）。本研究中，外源葡萄糖處理后山定子根系中 NR 活性增強(qiáng)O2--N 含量也增加。Reda（2015）提出，外源糖處理能提高 NR 活性并促進(jìn)吸收，或是作為信號(hào)物質(zhì)誘導(dǎo)了 NR 活性的增強(qiáng)。當(dāng)植株體內(nèi) NO3--N 和 NO高時(shí)，未被同化的 NO3--N 以及還原的 NO2--N 通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)降厣喜浚贸�，以刺激地上梢部生長(zhǎng)（Takei et al., 2002），并為地下部運(yùn)輸更多的碳水用于 N 素的吸收、同化以及生長(zhǎng)。因此，低碳土壤進(jìn)行外源葡萄糖供給后山系呼吸以及活力的增加也促進(jìn)根系對(duì) N 的吸收能力增強(qiáng)。
圖 4-20 外源葡萄糖調(diào)控低碳土壤中山定子根系生長(zhǎng)發(fā)育的模式圖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：紅色字體代表上調(diào)，綠色代表下調(diào)，黑色代表無(wú)變化Note. Red represent the up-regulated, Green represent the down-regulated, Black represent the un-changed生長(zhǎng)素參與調(diào)控細(xì)胞周期蛋白、根系發(fā)育及細(xì)胞壁建成相關(guān)基因的表達(dá)（Swarupetl., 2008）。有研究表明，SHY2 缺失的突變體 shy2（short hypocotyl 2）的下胚軸變短，根減少，根向地性減弱（Tianetal.,2003）。SHR 參與原始細(xì)胞的平周分裂、內(nèi)皮層細(xì)的分化參與控制根系中根徑向生長(zhǎng)，是輻射形態(tài)形成的正調(diào)控因子（Levesque et al.,006）。本研究中，外源葡萄糖和生長(zhǎng)素存在下均顯著上調(diào) SHY2 的表達(dá)量，而下調(diào) SHR表達(dá)量；與之相反，TIBA 處理則顯著下調(diào) SHY2 的表達(dá)量，上調(diào) SHR 的表達(dá)量。HY2 蛋白的降解有生長(zhǎng)素參與，調(diào)控的細(xì)胞分裂（Blilouetal.,2005），SHR 和 SHY2 都生長(zhǎng)素流出載體 PIN 表達(dá)和極性運(yùn)輸?shù)呢?fù)調(diào)控者，參與器官再生過(guò)程的生長(zhǎng)素極性運(yùn)（Xu et al., 2006; Marhavy et al., 2011）。因此，本研究中盡管 TIBA 處理上調(diào) SHR 的達(dá)量，但顯著下調(diào) SHY2 和 PIN1 的表達(dá)量，不利于 SHR-SHY2-PIN1 回路的正常進(jìn)行；
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]13C脈沖標(biāo)記法:不同生育期水稻光合碳在植物-土壤系統(tǒng)中的分配[J]. 鄧揚(yáng)悟,唐純,袁紅朝,寧趙,鄒觀發(fā),王久榮,葛體達(dá),吳金水. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2017(19)
[2]生物炭與氮肥配施對(duì)土壤肥力及紅棗產(chǎn)量、品質(zhì)的影響[J]. 袁晶晶,同延安,盧紹輝,袁國(guó)軍. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]碳添加對(duì)農(nóng)田土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程影響的研究進(jìn)展[J]. 王亞薩,鄒悅,張晶,鄭祥洲,張玉樹(shù),丁洪. 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[4]不同溫度制備的生物質(zhì)炭對(duì)土壤有機(jī)碳及其組分的影響:對(duì)土壤腐殖物質(zhì)組成及性質(zhì)的影響[J]. 趙世翔,于小玲,李忠徽,楊艷,張霞,王旭東,張阿鳳. 環(huán)境科學(xué). 2017(02)
[5]外源碳輸入對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)關(guān)鍵過(guò)程的影響及其微生物學(xué)驅(qū)動(dòng)機(jī)制[J]. 賀云龍,齊玉春,彭琴,董云社,郭樹(shù)芳,閆鐘清,王麗芹,李兆林. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2017(02)
[6]秸稈還田配施中微量元素對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳固持的影響[J]. 姜振輝,師江瀾,賈舟,丁婷婷,田霄鴻. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(04)
[7]外源新碳在不同肥力土壤中的分配與固定[J]. 謝檸檜,安婷婷,李雙異,孫良杰,裴久渤,丁凡,徐英德,付時(shí)豐,高曉丹,汪景寬. 土壤學(xué)報(bào). 2016(04)
[8]生物炭及秸稈對(duì)水稻土各密度組分有機(jī)碳及微生物的影響[J]. 韓瑋,申雙和,謝祖彬,李博,李玉婷,劉琦. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(18)
[9]長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)配施黑土土壤有機(jī)碳對(duì)農(nóng)田基礎(chǔ)地力提升的影響[J]. 查燕,武雪萍,張會(huì)民,蔡典雄,朱平,高洪軍. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(23)
[10]添加葡萄糖和淀粉對(duì)盆栽甜櫻桃根區(qū)土壤碳代謝及根功能的影響[J]. 周文杰,張鵬,秦嗣軍,呂德國(guó). 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2015(11)
博士論文
[1]調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AtNRT1.1、AtNRT2.1及PdAMT1.1基因表達(dá)對(duì)擬南芥和楊樹(shù)氮素吸收的影響研究[D]. 鄭冬超.北京林業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]木質(zhì)素對(duì)施用有機(jī)肥下盆栽平邑甜茶生長(zhǎng)及土壤環(huán)境的影響[D]. 呂婷雯.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]不同有機(jī)物料對(duì)橡膠樹(shù)根系及土壤性狀的影響[D]. 井玉丹.海南大學(xué) 2016
[3]蔗糖、腐殖酸對(duì)平邑甜茶氮素吸收利用和分配影響研究[D]. 李丁丁.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008
本文編號(hào)：3021557
【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】：126 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
外源葡萄糖在山定子根區(qū)土Fig.2-12Theturnoverofexogenouse礦質(zhì)土
系吸收 NO3-提供額外的能量物質(zhì)（Foyer et al., 2011）。葡萄糖作為易利用碳時(shí)間內(nèi)被根際微生物快速地吸收、利用或分解耗盡以維持其自身的生長(zhǎng)，在 C 的輸入以及微生物對(duì) C 的持續(xù)消耗將導(dǎo)致胞外酶的分泌，促進(jìn) SOM 礦化供可利用 N 素（Schimel and Bennett, 2004），提高根系可吸收、利用 N 素的源葡萄糖處理后山定子幼苗根系活力顯著提高，這可能是因?yàn)轭~外葡萄糖供系活躍吸收面積增加，根系吸收養(yǎng)分的能力增強(qiáng)（喬海濤 等, 2009），促使O3--N 的含量增加。外源碳輸入也會(huì)增加植物所需的其他營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)作ryetal.,2011），激活微生物反饋調(diào)控根際中植物根系，可有效提高根系養(yǎng)分Sun et al., 2013）。本研究中，外源葡萄糖處理后山定子根系中 NR 活性增強(qiáng)O2--N 含量也增加。Reda（2015）提出，外源糖處理能提高 NR 活性并促進(jìn)吸收，或是作為信號(hào)物質(zhì)誘導(dǎo)了 NR 活性的增強(qiáng)。當(dāng)植株體內(nèi) NO3--N 和 NO高時(shí)，未被同化的 NO3--N 以及還原的 NO2--N 通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)降厣喜浚贸�，以刺激地上梢部生長(zhǎng)（Takei et al., 2002），并為地下部運(yùn)輸更多的碳水用于 N 素的吸收、同化以及生長(zhǎng)。因此，低碳土壤進(jìn)行外源葡萄糖供給后山系呼吸以及活力的增加也促進(jìn)根系對(duì) N 的吸收能力增強(qiáng)。
圖 4-20 外源葡萄糖調(diào)控低碳土壤中山定子根系生長(zhǎng)發(fā)育的模式圖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：紅色字體代表上調(diào)，綠色代表下調(diào)，黑色代表無(wú)變化Note. Red represent the up-regulated, Green represent the down-regulated, Black represent the un-changed生長(zhǎng)素參與調(diào)控細(xì)胞周期蛋白、根系發(fā)育及細(xì)胞壁建成相關(guān)基因的表達(dá)（Swarupetl., 2008）。有研究表明，SHY2 缺失的突變體 shy2（short hypocotyl 2）的下胚軸變短，根減少，根向地性減弱（Tianetal.,2003）。SHR 參與原始細(xì)胞的平周分裂、內(nèi)皮層細(xì)的分化參與控制根系中根徑向生長(zhǎng)，是輻射形態(tài)形成的正調(diào)控因子（Levesque et al.,006）。本研究中，外源葡萄糖和生長(zhǎng)素存在下均顯著上調(diào) SHY2 的表達(dá)量，而下調(diào) SHR表達(dá)量；與之相反，TIBA 處理則顯著下調(diào) SHY2 的表達(dá)量，上調(diào) SHR 的表達(dá)量。HY2 蛋白的降解有生長(zhǎng)素參與，調(diào)控的細(xì)胞分裂（Blilouetal.,2005），SHR 和 SHY2 都生長(zhǎng)素流出載體 PIN 表達(dá)和極性運(yùn)輸?shù)呢?fù)調(diào)控者，參與器官再生過(guò)程的生長(zhǎng)素極性運(yùn)（Xu et al., 2006; Marhavy et al., 2011）。因此，本研究中盡管 TIBA 處理上調(diào) SHR 的達(dá)量，但顯著下調(diào) SHY2 和 PIN1 的表達(dá)量，不利于 SHR-SHY2-PIN1 回路的正常進(jìn)行；
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]13C脈沖標(biāo)記法:不同生育期水稻光合碳在植物-土壤系統(tǒng)中的分配[J]. 鄧揚(yáng)悟,唐純,袁紅朝,寧趙,鄒觀發(fā),王久榮,葛體達(dá),吳金水. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2017(19)
[2]生物炭與氮肥配施對(duì)土壤肥力及紅棗產(chǎn)量、品質(zhì)的影響[J]. 袁晶晶,同延安,盧紹輝,袁國(guó)軍. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]碳添加對(duì)農(nóng)田土壤氮轉(zhuǎn)化過(guò)程影響的研究進(jìn)展[J]. 王亞薩,鄒悅,張晶,鄭祥洲,張玉樹(shù),丁洪. 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[4]不同溫度制備的生物質(zhì)炭對(duì)土壤有機(jī)碳及其組分的影響:對(duì)土壤腐殖物質(zhì)組成及性質(zhì)的影響[J]. 趙世翔,于小玲,李忠徽,楊艷,張霞,王旭東,張阿鳳. 環(huán)境科學(xué). 2017(02)
[5]外源碳輸入對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)關(guān)鍵過(guò)程的影響及其微生物學(xué)驅(qū)動(dòng)機(jī)制[J]. 賀云龍,齊玉春,彭琴,董云社,郭樹(shù)芳,閆鐘清,王麗芹,李兆林. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2017(02)
[6]秸稈還田配施中微量元素對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳固持的影響[J]. 姜振輝,師江瀾,賈舟,丁婷婷,田霄鴻. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(04)
[7]外源新碳在不同肥力土壤中的分配與固定[J]. 謝檸檜,安婷婷,李雙異,孫良杰,裴久渤,丁凡,徐英德,付時(shí)豐,高曉丹,汪景寬. 土壤學(xué)報(bào). 2016(04)
[8]生物炭及秸稈對(duì)水稻土各密度組分有機(jī)碳及微生物的影響[J]. 韓瑋,申雙和,謝祖彬,李博,李玉婷,劉琦. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(18)
[9]長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)配施黑土土壤有機(jī)碳對(duì)農(nóng)田基礎(chǔ)地力提升的影響[J]. 查燕,武雪萍,張會(huì)民,蔡典雄,朱平,高洪軍. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(23)
[10]添加葡萄糖和淀粉對(duì)盆栽甜櫻桃根區(qū)土壤碳代謝及根功能的影響[J]. 周文杰,張鵬,秦嗣軍,呂德國(guó). 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2015(11)
博士論文
[1]調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AtNRT1.1、AtNRT2.1及PdAMT1.1基因表達(dá)對(duì)擬南芥和楊樹(shù)氮素吸收的影響研究[D]. 鄭冬超.北京林業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]木質(zhì)素對(duì)施用有機(jī)肥下盆栽平邑甜茶生長(zhǎng)及土壤環(huán)境的影響[D]. 呂婷雯.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]不同有機(jī)物料對(duì)橡膠樹(shù)根系及土壤性狀的影響[D]. 井玉丹.海南大學(xué) 2016
[3]蔗糖、腐殖酸對(duì)平邑甜茶氮素吸收利用和分配影響研究[D]. 李丁丁.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008
本文編號(hào)：3021557
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