發(fā)布時(shí)間：2016-10-02 07:01

盡管在現(xiàn)在的研究中,一些植物對缺磷的適應(yīng)性反應(yīng)和難溶性磷源的利用情況有了定論,但玉米根系對缺磷的適應(yīng)性反應(yīng)仍缺乏確切性結(jié)論。如前所述,在低磷脅迫條件下,根系形態(tài)變化顯著,但其根系生理響應(yīng)例如質(zhì)子分泌是否増加,有機(jī)酸分泌情況到底如何變化,酸性磷酸酶活性是否增加均沒有定論,那么玉米根系適應(yīng)低磷脅迫的生理機(jī)制到底是什么?目前已有很多研究報(bào)道了在營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)中利用硝酸供氮來研究缺磷脅迫下玉米的適應(yīng)機(jī)制,但針對硝較供應(yīng)條件下研究玉米缺磷脅迫的適應(yīng)機(jī)制較少。另外,現(xiàn)階段玉米根際過程變化情況以及對土壤中磷組分的影響缺乏系統(tǒng)研究。本文針對以上問題,通過在兩種供氮形態(tài)下的不同磷水平處理的營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn),以低磷脅迫下研究較為透徹的磷高效植物白羽扇豆和蠶豆作為參照,明確玉米根系適應(yīng)低磷脅迫的機(jī)制;運(yùn)用根箱結(jié)合原位抽提及其它原位技術(shù)進(jìn)一步證實(shí)玉米的根際過趕以及對土壤中不同磷組分的影響;利用不同磷源的石英砂培試驗(yàn)驗(yàn)證玉米對不同磷源的利用能力,明確玉米根系吸收土壤不同形態(tài)磷的機(jī)制,對生產(chǎn)中合理施用磷肥,充分挖掘利用玉米根系吸收磷的生物學(xué)潛為,提高玉米產(chǎn)量和縣肥利用率具有重要意義。

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第二章研究思路與研究內(nèi)容

2.1研究思路

本研究玉米為主要材料,磷高效植物白羽扇豆和蠶豆為參照植物,在營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下,提供兩種供氮形態(tài),研究玉米根系形態(tài)和生理在低磷脅迫下的變化;采用根箱原位技術(shù),以蠶豆為參照,研究缺磷條件下玉米根系分泌的根際過程以及此過程對磷土壤不同磷組分產(chǎn)生的影響，，石英妙為介質(zhì),白羽扇豆和蠶豆為參照,研究玉米對不同難溶性磷源的利用能力,明確玉米根系適應(yīng)低稱脅迫的主要機(jī)制。

2.2研究內(nèi)容

本論文的研究內(nèi)容包括:1)玉米、白羽扇豆和蠶豆根系形態(tài)和生理對低稱脅迫的響應(yīng)差異;2)低磷脅迫對玉米和蠶豆根際過程及王壤磷組分的影響;3)玉米、白羽扇豆和蠶豆利用不同難溶性磷源的差異。

第三章玉米、白羽扇豆和蠶豆根系形態(tài)和生理對低磷脅迫的響應(yīng)差異.....20

3.1材料和方法.....20
3.2結(jié)果與分析.....23
3.3討論.....38
3.4小結(jié).....40
第四章低磷脅迫對玉米和蠶豆根際過程和土壤磷組分的影響.....41
4.1材料和方法.....41
4.2結(jié)果與分析.....46
4.3討論.....56
4.4小結(jié).....58

第五章玉米、白羽扇豆和蠶豆利用不同難溶性磷源差異比較.....59

5.1材料和方法.....59
5.2結(jié)果與分析.....61
5.3討論.....73
5.4小結(jié)........75

第五章玉米、白羽扇豆和蠶豆利用不同難溶性磷源差異比較

5.1材料和方法

白羽扇豆和蠶豆根際有機(jī)酸分泌總量高于玉米,白羽扇豆主要分泌蘋果酸和磷酸,蠶豆主要分泌蘋果酸、磷酸和富馬酸,玉米主要分泌蘋果酸、磷酸和反烏頭酸(表5-1)。25天收樣時(shí),白羽扇豆LP處理有機(jī)酸分泌顯著高于其它磷處理,難溶性磷源供應(yīng)下主要分泌磷,且顯著高于LP和K-P處理磷酸分泌量;蠶豆L-P和其它難溶性磷源處理下總有機(jī)酸和磷酸分泌量顯著高于K-P處理,其中蘋果酸占總有機(jī)酸比例最大;玉米各處理間有機(jī)酸分泌總量無顯著差異。白羽扇豆LP分泌有機(jī)酸總量最大;蠶豆LP與Caio-P處理有機(jī)酸分泌總量最大,其次是A1-P和Fe-P處理,K-P有機(jī)酸分泌總最少,Fe-P處理下磷酸分泌量最大;玉米K-P和A1-P處理有機(jī)酸分泌量顯著高于其它磷處理,并且A1-P處理下磷酸的分泌高于其它磷處理。

5.2結(jié)果與分析

本研究中,玉米從A1-P吸收利用磷的效率高于其它難溶性磷源,表現(xiàn)為A1-P處理下玉米的生物量和吸磷量均顯著高于其它難溶性磷源處理(圖5-2),這與禾本科植物小麥比白羽扇豆更能有效利用A1-P的結(jié)果相似,小麥和玉米有效利用A1-P的機(jī)制仍不清楚。在本研究中,我們測定的玉米盆栽抽提液中pH值均顯著高于對照并且pH>7.0(圖5-9),不能使A1從環(huán)境中游離出來,因此大量研究表明鉛毒的存在可以上調(diào)玉米體內(nèi)磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白從而顯著刺激玉米根系磷酸的分泌抗鉛毒在本研究中解釋不通。同時(shí),許多在小麥中的研究也發(fā)現(xiàn)盡管小麥根際分泌有機(jī)酸量較少,但它也能有效利用鉛磷,因此有機(jī)酸是否真的能夠活化鉛磷供小麥吸收利用并不清楚并且需要進(jìn)一步研究,玉米上同樣需要進(jìn)一步研究。因此我們推測玉米能夠有效利用Al-P可能存在以下幾方面的解釋。

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第六章綜合討論、結(jié)論與展望

本研究結(jié)合營養(yǎng)液培養(yǎng)、主培根箱和石英砂培試驗(yàn),結(jié)合根系形態(tài)和生理及止壤縣組分組分變化情況,利用原位及其他測定技術(shù),揭示了根系形態(tài)學(xué)變化對玉米適應(yīng)低稱脅迫的重要性。主要結(jié)論如下:(1)低磷脅迫下玉米的根系生長和根冠比均顯著增加,根系表面不存在根際,根系有機(jī)酸分泌和根表酸性磷酸酶活性未増加。磷較供氮會影響玉米根表質(zhì)子流向,但并未從基礎(chǔ)上變玉米根系適應(yīng)低磷脅迫的形態(tài)和生理響應(yīng)。說明低磷脅迫下玉米主要通過增加根系形態(tài)變化響應(yīng)低磷脅迫,良好的根系構(gòu)型對于提高玉米養(yǎng)分吸收具有重要意義。(2)低磷脅迫下玉米根系生長増加,但根際/根表質(zhì)子、有機(jī)酸分泌和酸性磷酸酶活性并未增加,因此玉米根系生理分泌機(jī)制不能將土壤中的有機(jī)無機(jī)磷活化出來供其吸收利用,玉米生長對磷的吸收利用導(dǎo)致根際磷存在顯著的耗竭。蠶豆根表質(zhì)子、酸性磷酸酶和有機(jī)酸分泌顯著活化了根際土壤中無機(jī)有機(jī)磷源,增加了無機(jī)磷組分和水溶性磷濃度。說明根際過程會顯著影響土壤磷沮分比例。(3)A1P04(A1-P)會向介質(zhì)中釋放無機(jī)磷(Pi),玉米總根系和細(xì)根比例大化進(jìn)了植株對這部分有效磷的吸收利用能力。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號：128504