柱花草在酸性红壤中磷吸收效率及其形态和生理生化特性初探

本文通过盆栽及水培试验对桂花草地上部、根部形态、根际酸化及根、叶酸性磷酸酶活性等生理生化特性的测定,对柱花草基因型适应低磷的机制进行研究,为选育磷高效率基因型提供依据。结果表明,在酸性低磷红壤区,供试的十三个桂花草品种在株高、分枝数、主根长、根系活跃吸收面积及根际酸分泌等方面差异明显。相关分析结果表明,地上部生物量与株高、分校数、主根长和根系活跃吸收面积等形态特征间相关关系明显。在低磷区,根际酸化能力与植株吸磷量之间相关关系显著,表明报际酸化有利于柱花草对磷的吸收。根部和叶部磷酸酶活性与缺磷条件下地上部生物量和植株吸磷量之间无显著相关,进而表明桂花草的磷效率主要是由吸收效率所决定的。     

柱花草在酸性红壤中磷吸收效率及其形态和生理化特性初探

本文通过盆栽及水培试验对柱花草地上部、根部形态,根际酸化及根,叶酸性磷酸酶活性等生理生化特性的测定,对柱花草基因型适应低磷的机制进行研究,为选育磷高效率基因型提供依据。     

不同基因型柱花草的根系构型差异及其磷效率

柱花草是华南坡地果园生草栽培的重要草种,为减轻柱花草与果树的根系养分竞争,有必要筛选根系构型适宜的基因型柱花草。本试验在正常供磷条件下研究了7个基因型柱花草的根系构型特征,发现存在显著的差异,且总根长、主根长和根系表面积与生物量存在显著正相关。根据生物量和根系构型将其分为3类,选择生物量高但基根角度差异大的2个基因型(‘格拉姆’和‘184号’)进行进一步的磷效率比较研究,结果表明基根角度小的‘184号’在高磷条件下具有较高的磷吸收效率,但在低磷条件下的磷吸收效率较低,从而导致其磷效率较低。本研究表明,基根角度是影响磷吸收效率的重要因子,但是磷效率还取决于低磷条件下的生长表现;‘格拉姆’可能比‘184号’更适于用作果园间作。     

低磷胁迫对太空诱变耐低磷柱花草酸性磷酸酶活性和磷效率的影响

低磷胁迫是酸性土壤限制牧草生产的主要障碍因子之一。本课题组前期的研究中,通过太空诱变获得了一个耐低磷柱花草突变体TPRC2001-84,但其适应低磷胁迫的机制仍不清楚。以TPRC2001-84及其亲本热研2号(RY2)为试验材料,通过水培方法,比较正常供磷(+P,250 μmol·L^-1 KH₂PO₄)和低磷(-P,5 μmol·L^-1 KH₂PO₄)处理对TPRC2001-84和RY2生物量、磷吸收效率、磷利用效率、可溶性磷浓度、细胞壁磷含量和酸性磷酸酶(ACP)活性的影响。结果表明,相对于正常供磷处理,低磷处理显著降低了两份柱花草材料的植株干重和磷吸收效率(P<0.05),但显著提高了两份柱花草材料的磷利用效率(P<0.05)。并且,TPRC2001-84在低磷处理下的植株干重和磷利用效率分别是RY2的1.6和1.4倍。在低磷胁迫下,虽然TPRC2001-84叶片和根系的细胞壁磷含量只有RY2的70%左右,但是,TPRC2001-84叶片和根系的可溶性磷浓度分别比RY2高36.8%~42.6%,细胞壁ACP活性分别比RY2高46.6%~53.6%。以上结果说明,柱花草TPRC2001-84在低磷胁迫下具有较高的细胞壁ACP活性,有利于其对细胞壁中贮存磷的活化利用,从而获得较高的磷利用效率。这将为选育磷高效柱花草新品种提供理论依据和种质材料。     

磷与海南柱花草生产

对热带地区柱花草生产的主要限制因子——磷进行了盆栽和田间试验研究，以探索柱花草的营养诊断适宜值和海南地区缺磷土壤的磷肥用量。试验表明，施用磷肥能提高产量、改善品质，随磷肥用量的增加，柱花草含磷量和粗蛋白含量提高；柱花草营养诊断的适宜磷含量为０．１４％～０．３４％，磷含量与采样时间无明显差异；根据磷肥试验建立的回归模型Ｙ＝５３２４．８５＋７４５．０５Ｘ－５０．５５Ｘ２，海南缺磷土壤推茬施磷（Ｐ２Ｏ５）量为：５２．５～９７．５ｋｇ／ｈｍ２（过磷酸钙３２９～６０９ｋｇ／ｈｍ２），最大施磷（Ｐ２Ｏ５）量应低于１１０ｋｇ／ｈｍ２。     

柱花草磷高效种质筛选及根系形态对低磷胁迫的响应分析

为筛选磷高效柱花草(Stylosanthes guianensis)种质并解析其根系适应低磷胁迫的机理,本试验水培了31份柱花草,开展了磷效率评价,分析了低磷胁迫对柱花草根系的影响,并检测了6个扩展蛋白基因(Ex p ansins,EX P)响应低磷胁迫的表达模式.结果表明,低磷胁迫显著降低柱花草的干重和全磷含量.磷效...     

柱花草磷转运蛋白SgPT1的克隆和表达分析

磷是植物生长所必需的大量元素。高亲和磷转运子是控制植物对磷吸收和转运的主要蛋白。本研究以磷高效的柱花草基因型TPRC2001-1为对象,首先建立低磷胁迫下TPRC2001-1根系全长cDNA文库。通过同源克隆的方法,首次克隆到编码柱花草高亲和磷转运蛋白的基因,SgPT1。该基因全长cDNA为1 994 bp,编码538个氨基酸残基,蛋白分子量为59 kD。SgPT1蛋白具有高亲和磷转运子的结构特点,即含有“6+6”跨膜结构。而且,定量PCR分析结果表明低磷胁迫显著促进SgPT1在根部的表达,表明该基因可能参与低磷胁迫下磷的吸收和转运的过程。总之,以上结果表明SgPT1的加强表达可能是TPRC2001-1适应低磷胁迫的分子机制之一,为进一步研究柱花草适应低磷的分子机制提供候选基因。     

柱花草根系分泌物对缺磷胁迫的响应分析

为探索柱花草(Stylosanthes guianensis)根系分泌物对缺磷胁迫的响应,本研究以‘热研5号’柱花草为材料,通过水培试验,分析了正常供磷(+P)和缺磷(-P)处理对柱花草生长及根系分泌物的影响。结果表明,相对于+P处理,-P处理显著降低了柱花草植株干重和全磷含量。随后,代谢组共检测到101个根系分泌代谢物,可被分为有机酸、氨基酸、类黄酮、糖及醇类等七类,其中-P与+P处理间的差异累积代谢物25个。属于有机酸的咖啡酸、1-氨基环丙烷-1-羧酸和α-酮戊二酸在-P处理下的分泌量显著增加,且其中α-酮戊二酸对磷酸铝具有较强的溶解能力。此外,荧光定量PCR分析发现,柱花草根系中参与α-酮戊二酸合成的柠檬酸脱氢酶基因SgICDH在-P处理下的表达量显著增加。因此,柱花草根系通过上调SgICDH基因的表达,促进α-酮戊二酸的合成与分泌,从而增强对难溶性磷的活化利用,以适应缺磷胁迫。     

野生大麦对土壤磷吸收及其酸性磷酸酶活性的基因型差异

在土培盆栽条件下,以野生大麦磷高效基因型IS-22-30、IS-22-25和磷低效基因型IS-07-07为材料,研究施磷量为 0,30,60 和 90 mg/kg土条件下其磷素吸收能力及酸性磷酸酶活性变化的差异,为探明磷高效野生大麦高效吸收利用磷素机理提供依据。结果表明,1)随施磷量的增加,不同磷效率野生大麦生物量、磷积累量均有不同程度的增加,而根冠比呈显著降低的趋势,且不同施磷处理下,野生大麦生物量、磷积累量和根冠比均表现为磷高效基因型显著高于低效基因型。2)不同施磷处理下,野生大麦根际土壤有效磷和水溶性磷含量均显著低于非根际土壤。不施磷、施磷 30 和 60 mg/kg土条件下,磷高效基因型较低效基因型根际土壤有效磷和水溶性磷亏缺程度突出。3)与非根际土壤相比,在不施磷、施磷 30 mg/kg土条件下,磷高效基因型IS-22-30、IS-22-25根际土壤酸性磷酸酶活性的效应范围为4 mm,均明显大于低效基因型IS-07-07的活性效应范围2 mm。不同施磷处理下,磷高效基因型根际土壤酸性磷酸酶的活性明显高于低效基因型,且在不施磷、施磷 30 mg/kg土条件下差异显著,表明磷高效野生大麦具有较强的低磷土壤环境适应能力和土壤磷素活化能力。随施磷量的增加,不同磷效率野生大麦植株叶片和根系酸性磷酸酶的活性均显著降低,且高效基因型叶片和根系酸性磷酸酶的活性较低效基因型高,表明高效基因型植株体内磷素的重复再利用能力较强。低磷胁迫下,磷高效基因型较高的酸性磷酸酶活性是其磷素高效吸收利用的重要特征。     

土壤磷水平对柱花草株高、根长及生物量的影响

通过对8个柱花草品种(系)进行4个不同磷水平处理,在收获前对柱花草的生长情况进行调查,分别测量其株高、主根长和单株生物量,研究土壤磷水平对柱花草株高、根长及生物量的影响,旨在初步筛选耐低磷的柱花草品种(系)。结果表明:随着施磷量的减少,各柱花草品种(系)的平均株高、主根长和单株生物量总体呈下降趋势。其中,1号品种即西卡柱花草最耐低磷,5号品种即热研5号柱花草较耐低磷,7号柱花草即GC1463品系最不耐低磷。     

ABA及其合成抑制剂对柱花草抗冷性及抗氧化酶活性的影响

以脱落酸(ABA)和ABA合成抑制剂钨酸钠(Tungstate)处理柱花草.试验结果表明,外源ABA处理提高了柱花草叶片的ABA含量,同时降低了低温下的相对电导率,提高了低温下的最大光化学效率(Fv/Fm)水平;ABA加钨酸钠处理降低了柱花草叶片ABA水平,ABA降低膜透性、提高低温下的Fv/Fm水平的作用被削弱.ABA处理提高了超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,而ABA与钨酸钠同时处理,在降低叶片ABA含量的同时,ABA提高SOD、APX活性的作用被削弱.证明ABA提高了柱花草的抗冷性和抗氧化酶的活性,ABA对抗氧化酶的诱导与其提高抗冷性可能存在相关性.     

柱花草硼、钼微肥施用效果的研究

在热带地区土壤中硼、钼微量元素缺乏较为普遍.采用田间试验的方法,针对柱花草(Stylosanthes guianensis)喷施硼、钼微肥效果进行研究.结果表明,在土壤缺硼、钼的情况下,适量喷施钼、硼肥均能增加柱花草的产量.其中喷施钼增产效果较明显,其次为硼肥.与对照相比较,喷施钼肥和硼肥柱花草产量分别增加了2 475...     

高产抗病柱花草新品种选育 II高产抗病柱花草品种比较

于 1998 - 2 0 0 0年选择 12个柱花草Stylosanthesguianensis新种质进行品种比较 ,结果表明 :Mineirao柱花草、GC15 81柱花草年干草产量分别为 116 5 0 0kg/hm2 和 114 2 0 0kg/hm2 ,高于热研 5号柱花草 (9831 1kg/hm2 ) 18 5 0 %和 16 16 % ;抗旱性强 ,在冬春低温干旱季节的干质量占年产量的 2 9 2 5 %和 2 9 15 % ;较抗柱花草炭疽病 ,试验期内平均病级分别为 1 6 7,1 74 ;植株越冬存活率分别为 30 83%和 4 1 6 8% ,耐寒性强 ;茎叶比为 1 0 3和 1 0 7,营养价值丰富 ,营养生长期粗蛋白含量分别为 15 36 2 %和 11 5 5 0 % ,是优良的柱花草新品种。     

柱花草刈割次数与生产性能的关系

对格拉姆柱花草的刈割次数与生产性能关系进行了两年时间的研究,结果表明:不同年度、不同次数刈割对生产性能影响很大,当年刈割一次比刈割两次产草量增长44%—68%,粗蛋白产量增长40%左右;第二年刈割两次比刈割一次产草量增长4.8%,粗蛋白产量增长52%,而比刈割三次产草量增长17%,粗蛋白产量增长9%。     

柱花草浸出液对荔枝幼苗生长的影响

为研究柱花草(Stylosanthes guianensis)浸出液对荔枝(Litchi chinensis)幼苗生长的影响,试验以4种不同浓度的柱花草浸出液根施荔枝幼苗,观测荔枝幼苗生长的情况。结果表明：4种浓度柱花草浸出液对荔枝幼苗生长均有促进作用;柱花草浸出液处理可使荔枝植株增高,叶片数增多,叶面积增大,叶片叶绿素相对含量(SPAD)和全N、全P和全K的含量增加;浓度为25.0 mg/mL的柱花草浸出液处理效果最佳。     

超声波处理柱花草种子的生物学效应研究

采用超声波对柱花草Stylosanthes guiancnsis种子进行不同时间的处理,初步探讨超声波对柱花草种子的生物学效应。结果表明,适当时间的超声波处理对柱花草种子的发芽势、发芽率、幼苗株高、根长及活力指数均具有促进作用,以10 min的处理促长效果较理想。     

柱花草浸提液对柑桔幼苗生长的影响

以不同浓度的柱花草（Stylosanthes guianensis）水浸提液根施柑桔(Citrus reticulate Blanco)幼苗,观测柑桔幼苗生长的情况。结果表明,较高浓度的柱花草浸提液对柑桔幼苗生长均有促进作用;柱花草浸提液处理使柑桔植株增高,叶片增多,叶面积增大,生物量增加,植株全磷和全钾量增加。试验结果表明,100 mg.mL-1的柱花草浸提液处理对柑桔幼苗生长的促进作用最佳。     

柱花草9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶基因(SgNCED1)的克隆及表达分析

9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是高等植物ABA生物合成途径中的关键酶,本研究以3种豆科植物NCED的同源序列设计简并引物,用RT-PCR结合RACE以及嵌套PCR的方法,从柱花草叶片中克隆了一个编码NCED的基因,命名为SgNCED1。其cDNA全长2241 bp,开放阅读框架为1809 bp,编码602个氨基酸。Southern杂交结果表明,该基因在柱花草基因组中以单拷贝形式存在。氨基酸序列同源比对和系统进化分析表明SgNCED1与花生的AhNCED1高度同源(92%),与另外3种豆科植物的NCED也有很高的同源性(72%~75%)。亚细胞定位预测表明SgNCED1蛋白的N-末端具有叶绿体转运肽。叶片脱水诱导的SgNCED1基因的表达与内源ABA的积累、变化同步。