低磷胁迫下耐低磷玉米自交系生理生化特征的初步研究

摘要

以细胞工程技术获得的耐低磷玉米自交系99043、99038及玉米骨干自交系齐319为材料，利用水培／沙培等方法，探讨来自细胞工程的耐低磷自交系的形态和生理生化特征，初步揭示不同耐低磷自交系的机制，为在农业上筛选、培育磷高效育种材料提供理论依据和育种材料，探讨利用细胞工程技术创造玉米新种质的可能性。将自交系99043、99038和齐319播在装有黄沙的塑料盆中进行耐低磷特性测定。自交系99043、99038与齐319相比表现出明显的耐低磷特性，即与自交系齐319相比叶片出现缺磷症状的时间晚，发生50％植株死亡所需的时间长。 以齐319耐低磷突变体99043为材料，采用溶液培养方法研究了它们对磷的吸收、转运及植株体内磷的利用效率，进而确定在低磷胁迫下其对根系形态学和生理生化机制的适应性反应。结果表明，磷胁迫下(一P)与齐319相比自交系99043有较强的磷吸收能力和利用效率；磷胁迫下99043、齐319的根系干重、总根长、根总表面积、平均根尖数均明显增加，而平均直径减小；在与磷吸收效率有关的生理指标上，99043具有更大的根的总吸收面积、活跃吸收面积以及在磷吸收动力学上表现出较大的Imax和较低的Km、Cmin。因此认为，自交系99043对磷具有高的吸收效率是由于根系生长旺盛，根系吸收面积大、根系活力强和对磷亲和力高所致。酸性磷酸酶可作为玉米低磷胁迫下的适应性生理指标，但作为磷效率的评估指标有待于进一步研究。 选取以磷敏感自交系502为参照，采用沙培的方法，研究不同磷处理对苗期生长的影响，以及自交系99043对难溶性磷AI-P、Ca-P、Fe-P吸收利用能力的差异。结果表明，99043和502对难溶性磷源Al-P、Ca-P、Fe-P吸收利用能力存在较大差异。从苗期生物量上可以看出自交系99043在3种难溶性磷为唯一磷源时有较大的生物量，生长受到的影响较小。从对难溶性磷的活化能力上看，通过缺磷时吸收来自A卜P、Ca-P和Fe-P的磷来反映自交系99043活化或分解难溶性磷的能力，自交系99043对三种难溶性磷的活化能力都较强，表现在耐低磷自交系99043吸收来自3种难溶性磷源的磷总量均大于502，因此99043在生产上可能更适宜于生长在难溶磷较高的土壤中。 通过水培实验对耐低磷自交系99038根系、叶片的酸性磷酸酶活性及植株体内磷浓度进行了研究。结果表明随着磷胁迫强度的加强，自交系99038根系、全展叶片酸性磷酸酶活性-P／+P的相对比值呈现增加的趋势，根系、叶片-P／十P的酸性磷酸酶十}对比值可作为衡量自交系99038磷胁迫程度的指标。在低磷处理条件下，自交系99038根基、老叶组织内酸性磷酸酶活性明显高于根尖、新叶。因此认为有机磷可在衰老组织中分解成无机磷然后被运往幼嫩组织再利用，酸性磷酸酶起到了重要作用。磷胁迫下不仅可使根系分泌的酸性磷酸酶的活性有所增加，而且-P时还诱导产生了新的同功酶带。看来当环境缺磷时，叶片中酸性磷酸酶活性增强和根系分泌酸性磷酸酶量增加是植物适应环境缺磷的表现。以上结果表明细胞工程技术是获得玉米耐低磷突变体的有效途径，它不仅为玉米磷高效育种提供了更加丰富的种质资源，而且为玉米磷耐受机理的研究提供了新的思路和好的研究材料。

目录

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摘 要

第一章前言

第二章玉米自交系耐低磷胁迫的生理生化指标一、土培实验

第二章玉米自交系耐低磷胁迫的生理生化指标二、99043的根系生理生化特征

第二章玉米自交系耐低磷胁迫的生理生化指标三、玉米自交系利用难溶性磷的能力研究

第二章玉米自交系耐低磷胁迫的生理生化指标四、-P胁迫下自交系99038根系组织及根系分泌APase活性的变化

第二章玉米自交系耐低磷胁迫的生理生化指标五、全文结论

第二章玉米自交系耐低磷胁迫的生理生化指标六、参考文献

致谢