植物低磷适应机制研究进展

磷是植物生长发育必需的矿质营养物质之一,而多数土壤中有效磷含量都较低,在低磷胁迫环境下,植物根系的形态构型和生理生化特征均会随着植物的生长适应性而发生变化。为给农林生产中磷的高效利用和磷高效品种选育的研究提供参考依据,综述了低磷胁迫条件下植物根系形态特征、根系生理生化适应性、根系分泌物特性、磷高效品种的选育这4个方面的研究情况与研究进展。     

马褂木种源磷效率特性差异研究

设计了低磷(5 mg·kg-1)和高磷(180 mg·kg-1)两个磷素处理水平的盆栽实验,研究马褂木6个代表性种源的磷效率特性差异及其相关性状的关系.结果表明,马褂木种源磷效率差异较大,其值变化在15.4%～38.9%.结合考虑种源对磷肥的敏感性及在不同磷素水平下的生长表现,认为湖南通道为耐低磷型或高磷效率的优良种源,而贵州黎平和湖南邵阳则分别为磷素中等敏感型和磷素敏感型优良种源.研究发现,马褂木种源磷效率与磷素的吸收效率有关,而与磷素的利用效率相关性较小.低磷水平下种源的干物质生产能力可很好地指示磷效率的大小.高磷效率的种源在磷胁迫条件下具有干物质积累量高、叶片宽大、数量多、须侧根发达等特点,而低磷效率种源的干物质积累量低、叶片窄小、须侧根不发达,并呈现缺磷症状.     

低磷胁迫对不同种源马尾松幼苗的影响

对不同种源马尾松在低磷胁迫下形态和生理生化方面的变化进行研究的结果表明:各种源幼苗的苗高、地径的净增量变化趋势一致,P3>P2>P4>P1。随磷浓度的降低根冠比增加,极低磷处理条件下各种源根冠比均最大。低磷逆境下,马尾松针叶MDA含量、保护酶活性(POD、SOD、CAT),以及游离脯氨酸含量均增加,这些指标的变化是马尾松适应低磷胁迫的主要生理影响机制之一。磷浓度为5～10 mg/L时,3个种源幼苗生长最佳。其中,贵州孟关种源较湖南汝城和广西古蓬种源更耐低磷胁迫。     

杉木对低磷胁迫的响应和生理适应机制

[目的]研究低磷胁迫对杉木幼苗各种抗氧化酶等生理指标的变化影响,探讨抗氧化酶活性与杉木耐低磷能力的关系,揭示低磷胁迫下杉木养分吸收的适应机制,阐明杉木体内生物大分子对低磷胁迫的响应。[方法]通过设置不同磷浓度(0、0.25、0.50、1.00 mmol·L~(-1))Hoagland营养液,模拟低磷胁迫试验,测定低磷胁迫对杉木幼苗的生理指标的影响,研究低磷胁迫对杉木幼苗养分吸收的影响机制以及测定杉木幼苗不同部位的光谱特性。[结果]随着缺磷程度的增加,杉木幼苗中SOD活性、CAT活性以及叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均先升后降,根系中POD活性呈现出升高的趋势、MDA含量先降再升后降,叶片中POD活性和MDA含量先降后升。低磷胁迫对杉木幼苗根系和叶片吸收利用营养元素有显著影响。杉木苗根系所含的Mn随着缺磷程度的增加呈上升趋势,而Al和Cu先降后升,Fe和K则有所下降,Ca先升后降。此外,杉木叶片中Fe和Mn的积累量呈降低的趋势,Cu和K先升后降。低磷胁迫对杉木幼苗根系和叶片组织在3 367、2 924、1 736、1 630、1 380、1 150 1 000 cm~(-1)处特征峰吸光值影响不同。[结论]低磷胁迫下,杉木幼苗的根系和叶片会通过改变保护酶(SOD、CAT和POD)活性抑制MDA形成,降低膜脂过氧化对细胞膜系统的破坏,通过增加对其他养分元素的吸收来规避损伤以及通过改变不同部位糖类、氨基酸和蛋白质等物质含量来适应低磷环境。     

林木低磷胁迫适应机制研究进展

土壤有效磷缺乏在自然环境中是一种非常普遍的现象,近年来世界各国针对植物的觅磷和耐磷机制进行了大量研究,然而目前相关的综述性报道多限于农作物,对林木低磷胁迫适应性的综述性报道尚不多见。在长期进化过程中,林木为利用土壤中现有的含量极低的有效磷,形成了各种适应低磷胁迫的机制。文中从林木根系的形态学变化、根系分泌物对土壤难溶性磷的活化作用、林木对土壤低浓度有效磷的吸收利用以及应对低磷胁迫的遗传调控等方面综述了低磷环境中林木的适应机制,为揭示林木对缺磷环境的适应机理、发掘林木自身对土壤有效磷高效率的吸收利用能力、以及进一步筛选林木的磷高效品种和合理经营管理人工林提供参考。     

马尾松种源磷效率研究

选用5个对磷肥反应差异显著的马尾松种源,设计3种磷素水平的盆栽试验以研究马尾松磷效率的种源差异,确立种源磷效率的特异性指标。结果表明:马尾松磷效率的种源差异很大,尤以地处武夷山脉南端的福建武平种源最高,其磷效率高于70%,为最低磷效率种源的2倍左右,该种源在低磷胁迫下具有最大的磷素吸收和利用效率及最高的干物质积累量。在参试的3个南方种源中,广东信宜种源也具有相对较高的磷效率。低磷水平下马尾松种源磷效率与磷素利用效率有关,而与磷素吸收效率相关性较小,磷效率和磷素利用效率高的种源其干物质积累量较高。相关分析表明,低磷胁迫下马尾松种源磷效率与其根体积、侧根数、侧根总长和须根总数等呈显著正相关。结合已有水培和土培试验结果,初步认为侧根总长、侧根数、根体积等根系参数以及根系有机酸分泌物含量、酸性磷酸酶活性等可作为低磷胁迫下马尾松种源磷效率的特异性指标。     

植物对低磷胁迫的适应机制的综述

P是植物生长必要元素,但土壤中有效P含量低,P成为阻碍植物生长的因素之一。在长期进化过程中,植物形成了多种适应机制,包括根系变化、根系分泌有机酸等等。本文综述了植物在磷胁迫下的适应机制,以期为磷胁迫研究提供一些借鉴,并对磷胁迫的研究方向进行了展望。     

低磷胁迫下马尾松种源酸性磷酸酶活性差异

设计3种磷水平的水培和土培试验,研究马尾松5个不同种源酸性磷酸酶(APase)活性和分泌性APase活性以进一步阐明造成马尾松不同种源对磷肥反应差异的适应机制及与磷效率等关系。结果表明,低磷胁迫会刺激马尾松根系APase向根际的分泌,其中福建武平和广东信宜种源根系分泌性APase活性较强,浙江淳安、江西崇义种源较低,仅为福建武平种源的5 0 %左右。在磷饥饿的诱导下,生长高峰期马尾松种源根系和针叶的APase活性显著提高,表现出与磷素水平的负相关,根系的APase活性在总体上高于针叶。统计分析发现,低磷水平下马尾松不同种源根系和针叶APase的活性存在显著的遗传差异,以福建武平和广东信宜2种源的活性最高。结合这2种源具有较高的光合速率和磷效率,可以认为福建武平和广东信宜乃耐低磷型优良种源。测定结果还发现,马尾松幼苗APase的活性在生长高峰期过后将急剧下降,不同种源间未显示出明显的差异。     

木本植物磷效率的调控机制及遗传改良研究进展

磷素是植物必需营养元素之一,是植物体内许多重要化合物的成分,在植物的各种生理生化反应中扮演着重要的作用,自然界土壤中缺磷已经成为植物生长的限制因子之一。本文结合国内外植物营养遗传的最新进展, 就木本植物利用土壤中难溶性磷的遗传特性、耐低磷胁迫的适应机制、以及木本植物磷高效性状的遗传改良等进行述评,希望对今后定向培育磷高效性状的木本植物具有一定的指导意义。     

土壤磷与植物关系研究进展

磷是生物体生存的必需元素,对植物生长发育具有十分重要的影响。植物在长期进化过程中,与磷形成了复杂而密切的关系。文中从土壤磷的存在形态、磷的活化机理、植物对磷的有效利用、在磷胁迫状态下植物的适应机制以及施用磷肥对植物生长的影响等方面综述了磷与植物关系的研究现状,并对今后土壤磷与植物关系的研究进行了探讨。     

马尾松适应低磷胁迫的生理生化响应

采用单因素砂培方法,在温室内通过人工控制磷元素浓度的方法,研究马尾松在低磷胁迫条件下的生理生化响应.结果表明:根冠比提高是马尾松对低磷胁迫的一种主动适应性反应机制;低磷逆境下,马尾松针叶的可溶性糖和脯氨酸含量增加,而叶绿素和可溶性蛋白含量降低;叶绿素和可溶性蛋白含量的降低导致马尾松针叶净光合速率下降;低磷条件下,马尾松针叶的净光合速率和蒸腾速率降低、暗呼吸速率升高是影响其生物量的主要原因之一;马尾松针叶MDA含量、保护酶活性(POD、SOD)增加,这2方面形成一个动态平衡是马尾松适应低磷胁迫的主要生理响应机制之一.     

磷素环境与马褂木种源的生长和干物质积累

自然土壤中有效磷含量很低,难以满足植物最佳生长的需要。据统计,在全世界13·19亿hm2的耕地中约有43%缺磷,而我国耕地则有2/3缺磷(何绪生等,1998)。我国南方地区高温多雨,富铝化作用明显,多数土壤呈酸性或强酸性,磷素固定强烈,土壤有效磷含量仅在1~2mg·kg-1(邱燕等,2003)。虽然施用磷肥的效果显著,但其利用率一般不超过10%,多为土壤固定并转变成植物较难吸收的Ca-P、Fe-P和Al-P等(熊毅,1997)。鉴于植物具有将土壤难溶态磷转化为有效态磷并加以吸收利用的能力,通过选育磷高效利用的植物品种来开发土壤中难溶态的磷素资源,可减小对施用磷…     

油茶对低磷胁迫的生理生化效应研究

P是植物生长发育不可缺少的营养元素之一,它参与植物细胞膜磷脂的组成、光合磷酸化和氧化磷酸化中P的循环、能量的形成等生理生化过程,与植物体内糖类、蛋白质和脂类的代谢和三者相互转变都有密切的关系[1-2].P作为限制植物生长的障碍因子也已经越来越受到人们的重视[3-4].不同类型植物利用土壤P素的能力不同[5],近年来,如何充分挖掘植物自身潜力来提高P的利用效率已成为研究的焦点.     

马尾松不同种源P素吸收动力学特征

通过水培试验研究田间试验下对P肥反应存在显著差异的5个马尾松种源在3种P水平(水培试验中为0、5、20μmol·L-1)下根系P素吸收总量、离子动力学参数(Imax、Km和Cmin)等特征。研究表明,随着溶液P素浓度的升高,马尾松各参试种源的苗高生长、P素吸收总量均有不同程度的增加,但其变化因种源而异。福建武平和广东信宜两种源对P素增加的反应敏感性(高生长和P素吸收增长率)远低于其他3个参试种源,与大田P肥试验结果一致。对1年生和半年生水培幼苗离子动力学参数测定结果揭示,随着培养溶液P素浓度的升高,各参试种源的Imax下降,Km和Cmin增加。比较分析发现,低P水平下广东信宜和福建武平两种源具有相对较小的Km和Cmin,相对较大的Imax,对分布于武夷山脉南端的福建武平种源尤其如此。     

马尾松优良种源对磷肥的生长反应和肥效持续性

利用闽西地区缺磷立地上的10年生马尾松种源与磷肥交互作用试验林,研究优良种源施用磷肥10年内的生长反应特性和肥效持续性差异.结果表明:5个马尾松优良种源对施用磷肥的生长反应差异显著,进一步证实广东信宜和福建武平是2个耐低磷优良种源,而广西岑溪种源早期生长对磷肥敏感而后期敏感性较小,广东高州和江西崇义2种源在造林头几年的磷肥效应主要体现在树高生长上,10年生时则体现在胸径和材积生长上,应依据种源对磷肥生长反应特性差异科学施用磷肥.各参试种源的肥效大小有异,但都较为明显且持续时间较长.较之树高生长,径生长的肥效高、持续稳定,而高磷处理的肥效大于中磷处理,意味着施用磷肥与应用良种一样皆是营造马尾松速生丰产用材林的重要技术途径.种源与磷肥交互效应虽然在生长早期显著,但在进入快速生长期后则未显现,说明施用磷肥不会改变种源间的相对生长表现.施用磷肥能促进种源间树高生长的分化,但径生长的种源分化却明显减弱.施用磷肥能显著降低各种源林分内个体生长的异质性.     

不同种源地桉树抗寒性能的比较

对来自不同种源地的6个不同种共13个桉树样品进行低温胁迫处理,通过电导率法测定它们的最低半致死温度,同时也测定了MDA、总蛋白含量、叶绿素含量、渗透调节物质如脯氨酸和可溶性糖含量等生理指标,结果发现,随胁迫时间的增加,所有样本MDA以及渗透调节物质含量均增加,赤桉增幅最大,铁木桉最小。样本MDA增加的幅度与样本抗寒能力呈负相关,渗透调节物质增加幅度则与其抗寒能力呈正相关。抗寒性较差的样本叶绿素和淀粉含量在胁迫期呈下降趋势,而在抗寒能力较强的样本中,二者与对照比较变化并不明显。通过比较各项指标发现,不仅不同种桉树的抗寒性能有显著差异,不同种源来源的同一种桉树在抗寒性能上也存在较明显差异。测试的13个不同种源地的桉树抗寒性能由高到低依次是：铁木桉（种源号：151199）〉巨桉实生苗〉巨桉EG5（组培苗）〉迪恩桉（种源号：14521）〉邓恩桉（种源号：15967）〉邓恩桉（种源号：14113）〉邓恩桉（种源号：15956）〉邓恩桉（种源号：14452）〉卵叶桉（种源号：17285）〉卵叶桉（种源号：13745）〉边沁桉（种源号：88080）〉赤桉（种源号：11911）〉赤桉（种源号：15027）。     

不同磷水平下刺梨实生苗生长及根系形态特征与内源激素含量的关系

【目的】探究不同磷水平对‘贵农5号’刺梨实生苗生长、根系形态变化的影响及其与内源激素的相互作用,了解刺梨应对低磷胁迫的适应策略,为喀斯特地区低磷土壤刺梨的磷养分管理和生长调控提供科学依据。【方法】采用基质培养方法,设5、25、45、65和85 mg·L^-1有效磷含量的5个供磷水平处理,对不同处理的生长和根系形态指标及叶、根中内源激素含量进行测定,解析不同磷水平下根系形态与内源激素含量变化的关系。【结果】1) 45 mg·L^-1磷水平下实生苗生长的最好,整株生物量、主根长度、总根尖数和根的总长度、总体积、总表面积、平均直径、侧根长度和数量、一级侧根密度均最大,根和叶中的GA₁₊₃含量最高,ABA含量最低。2)供磷水平低于或高于45 mg·L^-1后,植株生长受到抑制,生物量明显减小,GA₁₊₃含量降低,ABA含量增大,上述根系形态指标变小。在5 mg·L^-1的低磷胁迫下,植株根冠比、2级、3级侧根密度和根毛的密度及长度达到最大。3)根和叶中的IAA及ZR含量随磷水平的降低而增大。4)不同磷水平下植株的生长指标和生物量大小与根和叶中的IAA和ZR含量间均表现出极显著(P<0. 01)的一元二次非线性回归关系,与GA₁₊₃和ABA的含量分别呈极显著(P<0. 01)正相关和极显著(P<0. 01)负相关。供磷水平过低、过高对植株生长的抑制是IAA、ZR、GA₁₊₃、ABA含量改变后协同作用的结果。低磷水平下根的生长抑制与叶和根中的IAA、ZR和ABA含量增大和GA₁₊₃含量降低有关,高浓度的GA₁₊₃和低浓度的ABA能促进主根的伸长和侧根的形成,而高浓度的IAA和ZR对根毛的形成及伸长和增加根毛的密度有促进作用。【结论】45 mg·L^-1磷水平下刺梨实生苗生长和根系发育最好,主根长度、总根尖数和根的总长度、总体积、总表面积、平均直径、侧根长度和数量、一级侧根密度最大。降低或提高磷水平后植株生长受到抑制,上述根系形态指标随之变小。低磷胁迫下刺梨实生苗根冠比和2、3级侧根密度、根毛密度及长度明显增大。供磷水平变化导致刺梨实生苗叶和根中IAA、ZR、GA₁₊₃、ABA的含量发生改变,并共同对植株生长和根系形态变化产生协同调控作用。根冠比的增大,2、3级侧根密度和根毛密度及长度的增加是刺梨实生苗应对低磷胁迫采取的适应策略,根和叶中高水平的ZR和IAA发挥重要的促进和调控作用。