胡学玉[1]2001年在《不同青菜品种吸收利用土壤锌能力的差异与机制》文中研究说明以湖北省武汉市新洲区紫色砂岩发育的石灰性紫色土和不同锌营养效率的青菜(Brassica campcstrisssp.chinensis(L.)Makino)品种为主要材料，通过土培试验、液培试验、根际试验和化学分析，研究了不同青菜品种吸收、利用土壤锌能力的差异，并对它们的锌营养效率(青菜锌营养效率是指在缺锌胁迫下，不同青菜品种的生长发育、产量表现和对锌的吸收积聚能力)进行了鉴定、比较、分析与评价。且从根系形态特征、根系分泌物特征、根际土壤微生态环境特征等方面，就其锌营养高效的形成机制进行了分析与探讨。所得研究结果主要有： 1．不同青菜品种从生长介质中吸收利用锌素的能力明显不同。在筛选高效利用锌营养青菜品种的试验中发现，与液培相比，不同青菜品种利用锌营养效率的差异在土培条件下能得到更充分的体现。以土壤盆栽试验进行锌营养高效青菜品种的筛选时，用青菜植株地上部分的累积吸锌量及其干物质积累量可较好地反映不同青菜品种吸收、富集锌能力的差异。根据对这些差异的分析、鉴别、评价结果，认定五月慢为锌营养高效型青菜品种，黑油白菜、长梗白菜、矮脚黄等为锌营养低效型青菜品种。 2．不同青菜品种的根系形念特征有明显差异。对有关试验数据进行相关分析的结果表明：在缺锌条件F，供试青菜品种植株地上部分的累积吸锌量与其根系活性吸收表面积、根长及根冠比均呈显着或极显着正相关。缺锌下品种五月慢的根活性吸收表面积、根长、根冠比都明显地高于其它锌营养低效型品种，这正是品种五月慢比其它品种具有更强耐低锌能力和吸收、利用锌能力的原因之一。 3．锌营养效率不同的青菜品种根系分泌物组成、数量特征的研究结果显示：1)两种供锌水平下，品种五月慢根系分泌物中低分子量有机酸及氨基酸的总量均明显地高于品种黑油白菜：缺锌条件下，两品种间的差异达到了0.05显着水平。2)缺锌条件下，品种五月慢根系分泌物中草酸、丙氨酸的含量也显着地高于品种黑油白菜。3)品种五月慢在缺锌时的根系分泌物总量较高，而且草酸、丙氨酸的含量显着增加。这可能是品种五月慢之所以具有较强吸锌能力和锌营养效率较高的又一重要原因。 4．通过供试青菜品种根系分泌物和低分子量有机酸、氨基酸对土壤锌的活 化试验研究发现:l)两种供锌水平卜，品种五月慢根系分泌物对土壤锌 的浸提量都显着地高于品种黑油白菜;2)与施锌处理相比，缺锌下品种 五月慢根系分泌物对土壤锌的浸提量提高了2.5倍，而品种黑油白菜仅 提高1.1倍。这说明在缺锌胁迫时，品种五月慢的根系分泌物对土壤锌 的活化作用更强。此外，不同的有机酸和氨基酸对土壤中的锌元素有明 显的活化作用(P毛0.05)。有机酸中，以草酸的活化作用最显着;氨基 酸中，以丙氨酸的活化作用为最显着。这在一定程度上表明草酸和丙氨 酸是青菜根系分泌物中活化土壤锌的优势组份。5.供试青菜品种根际试验的研究结果表明:在缺锌与施锌条件下，它们的 根际土壤pH值均比非根际土壤的pH值低，而根际土壤的微生物生物量 碳(Mierobial Biomass earbon MBC)却都显着地高于非根际土壤的微生 物生物量碳。缺锌胁迫下，根际上壤的pH值以品种五月慢的为最低，微 生物生物量碳则以品种五月慢的为最高。缺锌下品种五月慢根际土壤中 pH值的降低和微生物生物量碳的增加，在一定程度上促进着品种五月慢 根际土壤锌的活化过程。这表明不同青菜品种的根际土壤微生态环境特 征也能部分地反映青菜高效利用锌营养与否的生理生态机制。
胡学玉, 李学垣, 谢振翅[2]2002年在《不同青菜品种吸锌能力差异及与根系分泌物的关系》文中提出青菜 [Brassicacampestrisvar chinensis(L )Makino]不同品种对土壤中锌的累积吸收有明显差异[1] ,我们推断根系分泌物在青菜吸收锌的过程中可能起着重要作用。因此在本项研究中 ,对 2个不同锌利用效率的青菜品种的根系分泌物组成、数量及其与锌吸收的关系进行了探讨。结果表明 ,2种锌水平下 ,五月慢根系分泌物中低分子量有机酸及氨基酸的总量均明显高于黑油白菜 ,缺锌时品种间差异达 0 0 5显着水平 ;缺锌条件下 ,五月慢根系分泌物中草酸、丙氨酸的含量同样显着高于黑油白菜。五月慢在缺锌时有较高的根系分泌物总量及其草酸、丙氨酸含量都显着增加 ,这可能是五月慢具有较高累积吸锌量及锌利用效率的重要原因之一。
徐温新[3]2008年在《锌在我国几种主要土壤中的吸附—解吸作用和对青菜生长的影响研究》文中研究表明锌主要以土壤(环境)-植物(动物)-食品-人类所构成的食物链进行迁移,所以土壤-植物系统便成了研究和控制锌元素的重点领域。本试验采取我国具有代表性的六种类型的九种土壤,对九种土壤分别进行了锌的吸附.解吸试验,分析了不同类型土壤、不同利用方式土壤、不同区域主要土壤对锌的吸附-解吸特性和原因;并在我国四种主要农田土壤(黄绵土、填土、红色石灰土和红壤)中分别加入八个水平的锌进行上海青青菜盆栽试验,初步探讨了土壤施锌对上海青生长、吸收积累锌等方面的影响,取得的主要结论概括如下:1、对我国西北地区的黄绵土、填土和石灰性褐土叁种主要土壤的农田和自然林地两种利用方式土壤进行土壤对锌的吸附-解吸特性研究。结果表明,叁种土壤对锌的吸附量均随平衡液锌浓度的增加而增大,均可用Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程来描述,相关系数均达到显着或极显着水平;土壤对锌的解吸量随吸附量的增大而增加。在叁种土壤中填土对锌的最大吸附量,最大缓冲容量、对锌的吸附作用力以及固定量都最大;石灰性褐土对锌的最大吸附量大于黄绵土,而黄绵土对锌的最大缓冲容量、吸附作用力和固定量大于石灰性褐土。叁种土壤对锌的吸附和解吸曲线有明显的相似性,自然林地土壤改为农田利用后,土壤对锌吸附-解吸性质均有一定的变化,但变化不是太大。2、对我国六种主要农田土壤(区域跨度大)锌的吸附.解吸特性研究。实验结果表明,六种农田土壤对锌的吸附量均随平衡液锌浓度的增加而增大,均可用Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程来描述,相关系数均达到显着或极显着水平;东南地区土壤对锌的最大吸附量明显高于西北地区,而西北地区土壤对锌的缓冲能力、吸附固定能力和固定量方面强于东南地区的红壤和青紫泥,浙江红色石灰土由于其pH与西北地区土壤相似,而有机质含量和CEC又比较高,其对锌的缓冲能力、吸附固定能力和固定量也比较高。我国主要农田土壤锌吸附.解吸特性具有明显的地理分布特征。3、随着土壤Zn加入量的增加,四种主要农田土壤(黄绵土、壤土、红色石灰土和红壤)上生长的上海青植株鲜重和干重产量都有先增加后降低的趋势。我国西北地区主要农田土壤种植上海青时,无论从长势,还是鲜重和干重产量都明显劣于东南地区主要农田土壤种植的上海青。在四种土壤上施入锌均能提高上海青的鲜重和干重产量,均达到显着或极显着水平,但以西北的黄绵土、(?)土上的增产效果更为显着。随着加入锌量的增加,四种土壤中的上海青的鲜重和干重产量呈现不同程度的下降,这应该是当加入量超过一定量后,上海青的生长会受到过量锌的毒害。4、随着施锌量的增加,四种主要农田土壤(黄绵土、填土、红色石灰土和红壤)上的青菜叶绿素含量变化趋势各不相同;红壤中的青菜叶绿素含量明显降低,随后又有上升的趋势;在石灰质土壤上适量的锌可以显着提高青菜叶绿素的含量,随着施入锌量的增加青菜叶绿素的含量会有降低的趋势。5、在四种主要农田土壤(黄绵土、壤土、红色石灰土和红壤)中,上海青锌含量均随土壤锌加入量的增加而提高,相对于叁种石灰性土壤,红壤上的上海青锌含量在各个锌处理中均高于相同处理的其它叁种土壤上的上海青锌含量,我国西北地区主要农田土壤植物对土壤锌的吸收积累与东南地区存在很大差异,在施锌量小于28mg/kg土时,西北地区植物含锌量明显低于东南地区。6、随着土壤锌加入量的提高,植物锌积累量随之增高;同水平锌处理下,种植在红壤上的上海青锌积累量明显高于石灰土。红壤锌积累量最高达到1.119 mg/盆;西北地区主要土壤中对照以及低锌处理的上海青锌积累量明显低于东南地区土壤。7、土壤有效锌与上海青锌含量和积累量存在一定的相关性,其中土壤有效锌与上海青含锌量的相关性要好于土壤有效锌与锌积累量的相关性,土壤有效锌与上海青含锌量相关系数均大于0.798(R_(0.01)=0.798),达到极显着水平,土壤有效锌与锌积累量的相关性最好的是红壤,相关系数达到了0.9808,其次为黄绵土,相关系数也高于0.798(R_(0.01)=0.798),红色石灰土和填土处理的相关性较差,但也达到了显着水平,相关系数均大于0.666(R_(0.05)=0.666)。
郭俊云[4]2008年在《低锌胁迫下油菜锌吸收的基因型差异及机理》文中进行了进一步梳理微量元素锌是人体所必需的营养元素之一。缺锌将会诱发人体矮小，造成儿童味觉不良，老人痴呆，降低人体免疫功能等。现在人体缺锌主要用药物来补足，但价格昂贵，而且长期服用麻烦，尤其小孩子更难于坚持。食物中锌含量不足是导致人体缺锌的基本原因。土壤施锌或叶片喷施锌肥，能增强作物锌含量，提高人体锌摄入水平，增强人体对锌的吸收，改善人体锌营养。但是，在农业生产中，施用锌肥在经济基础薄弱的发展中国家难以有效实施。此外，施肥不当造成的日益严重的环境污染，亦使人们要寻找经济、可行的办法，提高作物可食部位含锌量。20世纪90年代以来，富锌作物遗传改良和富锌作物品种选育的研究受到国内外学者们的关注，有关的国际学术会议相继召开，一系列研究计划得以立项实施，也取得了一些有价值的研究成果。但目前研究内容主要集中于小麦、水稻、玉米等粮食作物，对蔬菜的研究报道较少。蔬菜作为人们日常工作中必不可少的副食品，是矿物质主要来源之一。因此，本文以叶用型油菜(Brassica napus．L.)为主要试验材料，通过土培试验、液培试验和化学分析，系统地研究了低Zn胁迫对不同品种的叶用型油菜抗性、生理代谢指标及氮、磷、钾、锌养分吸收的影响；比较不同品种油菜对锌吸收利用的遗传基因型差异，以期为选育吸锌能力强而富锌的叶用型油菜品种提供理论依据。本试验的主要研究结果如下：1．不同品种的叶用型油菜对低锌胁迫生长反应不同。低锌胁迫显着抑制了水培、土培油菜的生长，随着Zn浓度的增加，油菜的株高、叶片数、地上部鲜重、根系鲜重均明显增加。水培18个品种和土培4个品种油菜地上部鲜重和根系鲜重与Zn浓度呈正相关。在低锌及正常锌时，均以日本花冠具有较高的株高、叶片数、地上部鲜重、根系鲜重，其次是夏王，最差的是品种特选黑叶。2．低锌胁迫明显影响了植物体内的生理代谢活动，且不同品种各种生理指标差异显着。水培的18个品种油菜叶片SOD、POD、CAT活性，MDA含量，根系活力，叶绿素含量和可溶性蛋白含量均随着Zn浓度的增加而升高。以品种日本花冠和夏王的叶内SOD、POD、CAT活性，MDA含量，根系活力，叶绿素含量和可溶性蛋白含量居于18个品种的最高和次高。土培试验的4个品种油菜叶片内的SOD、POD、CAT活性，MDA含量，根系活力、叶绿素含量和可溶性蛋白含量也是均随着锌浓度的升高而升高，在锌浓度为10mg．kg~(-1)时达到最高。在各锌浓度下，以品种日本花冠的叶片SOD、POD、CAT活性、根系活力、叶绿素含量和可溶性蛋白含量最高。其次是夏王，品种特选黑叶是最差的。土培和水培的结果一致。3．低锌胁迫下不同品种油菜体内养分含量不同，对锌的吸收也不同。水培的18个品种油菜地上部N、P、K、Zn含量和根系Zn含量均随着Zn浓度的升高而升高，在各锌浓度下，日本花冠地上部N、P、K、Zn含量和根系Zn含量均处于最高，其次是夏王，处于最低的是品种特选黑叶。土培4个品种油菜的地上部N、P、K、Zn含量和根系zn含量也是随着Zn浓度的增加而增加，且第二次测定的N、P、K、Zn含量明显高于第一次测定的。在各Zn浓度下，以生物量较大的日本花冠和夏王2个品种的地上部N、P、K、Zn含量和根系Zn含量均居于4个品种的最高和次高。土培下，30d时，日本花冠地上部Zn含量和积累量分别达到77．07mg．kg~(-1)和141．453ug．plant~(-1)。4．根据水培试验和土培试验的结果，综合油菜的产量、抗性、耐性、养分吸收及Zn积累量等指标，可得出，在低锌土壤的地区以日本花冠和夏王2个品种为富Zn蔬菜栽培品种，同时可以获得高产优质。
李峰[5]2006年在《栽培措施对小麦不同基因型锌营养影响的研究》文中研究表明土壤和植物中的锌缺乏是一个全球性的问题,特别是在干旱半干旱地区的石灰性土壤上。这类土壤中有效锌含量不高,禾谷类作物易出现缺锌症状或潜在缺锌,导致产量降低和品质下降。作物缺锌不仅影响作物本身生长发育,也降低了籽粒中锌含量,并最终通过食物链影响以其为主食、副食品消费量较少的人群的Zn摄入量。人体缺锌严重的能引起很多疾病,如侏儒症、糖尿病等,对儿童生长发育的影响更大。因此研究探索石灰性旱地土壤地区不同栽培措施与小麦锌营养和品质的关系,尤其是喷施锌铁肥对不同基因型小麦锌营养和品质的影响,以期通过研究筛选出富集锌营养的小麦基因型,具有十分重要的意义。本试验通过田间试验得出以下结论:(1)用田间试验方法研究了栽培模式、播种密度和施氮量与小麦(Triticum aestivum L.)籽粒中锌、铁、锰、铜含量(mg/kg)与携出量(g/hm2)的关系。结果表明,施用氮肥显着地提高了籽粒产量,五种栽培模式中覆膜栽培表现出较大的增产效应,而增大播种密度在本试验条件下的增产作用较小;在30种处理组合下,四种微量元素在小麦籽粒中含量的分布趋势均为铁>锰>锌>铜,表明这些元素的含量分布主要受作物自身遗传性状的控制,而人为的栽培措施的影响是有限的,不同处理组合对籽粒中铁、锰和铜的含量均有显着性影响,而对锌含量未表现出明显影响;小麦籽粒、叶片和茎秆,锌含量以籽粒最高,铜含量以叶片中最高,其次为茎秆,籽粒中最低。锌累积分配规律为:籽粒>茎秆>叶片,铜累积分配规律:茎秆>籽粒>叶片;补灌栽培与覆膜栽培相比,前者能显着提高籽粒铜含量,施用N肥条件下,籽粒锌、铜含量均显着高于不施N肥;栽培模式在两年试验中对锌铁携出量影响趋势一致。覆膜栽培下锰携出量高于其它四种栽培模式,施用N肥显着提高了小麦籽粒中锌、铁、锰、铜携出量。此外,不同栽培模式、播种密度和施氮量下土壤中有效态锌含量的变异幅度极小。(2)进行田间试验,研究在典型旱塬地区栽培模式、播种密度以及施氮量对小麦植株各部分锌、铜、铁吸收分配的影响。结果表明:无论何种栽培条件下,小麦(西农1043)植株锌、铜含量分布模式分别为籽粒>茎秆>叶片和叶片>茎秆>籽粒;垄沟栽培模式下茎秆锌含量最高,覆膜栽培模式下籽粒铁含量最高;锌主要累积在茎秆,其次为籽粒,铜主要累积在茎秆中;不同栽培模式下,铁携出量在覆膜栽培中最高。高量施氮显着提高籽粒中锌铜铁携出量。增施氮肥能明显提高籽粒产量,覆膜、覆盖秸秆和垄沟也能不同程度提高小麦产量,增加播种密度对提高产量作用有限。(3)通过田间试验,研究在不同栽培模式和施N量下喷施锌铁肥对不同基因型小麦产量和品质的影响。研究结果表明:施高量氮肥或喷施锌铁肥均能提高小麦籽粒产量,
马虹霞[6]2008年在《锌对干旱胁迫下青花菜幼苗叶片生理生化和光合特性的影响》文中进行了进一步梳理以青花菜(Brassica oleracea L.var Italicap )幼苗为试验材料,用含Zn~(2+)为10mg/L的水溶液对材料进行处理,通过在土壤相对湿度为80%-85%(CK)、50%-60%(中度干旱)、40%-50%(重度干旱)下测定青花菜叶片渗透调节能力、细胞膜透性、膜脂过氧化水平、保护性酶活性、抗氧化剂含量和气体交换参数以及叶绿素荧光参数等,研究锌对干旱胁迫下青花菜幼苗叶片生理生化指标、气体交换参数、叶绿素荧光参数的影响及其机理。1.干旱胁迫下,青花菜幼苗叶片膜脂过氧化物MDA的含量和细胞膜透性增加,干旱胁迫程度越严重,其增加幅度就越大;青花菜幼苗叶片SOD、APX、CAT等保护酶活性以及AsA、GSH等抗氧化剂含量都出现下降趋势,而保护性酶POD活性出现先上升后下降的趋势;施锌处理使得干旱胁迫下青花菜叶片中抗氧化剂AsA、GSH的含量和保护酶POD、SOD、CAT和APX活性提高,叶片抗氧化能力增强。2.干旱胁迫下,青花菜幼苗叶片的渗透调节物质Pr和Pro增加,胁迫程度越严重,增加幅度越大;施锌处理显着降低了干旱胁迫下Pro的含量,增加了的Pr的含量,抗干旱能力提高。3.干旱胁迫导致青花菜幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(E)不同程度的下降,而胞间二氧化碳浓度(Ci)升高;施锌处理使干旱胁迫引起的Pn、Gs和E下降幅度显着降低,青花菜幼苗叶片光合作用受干旱胁迫影响减轻。在中度干旱胁迫下引起Pn下降的主要原因是气孔因素;而在重度干旱胁迫下净光合速率的下降的原因为非气孔限制。4.干旱胁迫导致青花菜幼苗叶片Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、Fv’/Fm’显着降低,发生光抑制;施锌处理后干旱胁迫对Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、Fv’/Fm’无显着影响,未发生光抑制,施锌处理提高了青花菜幼苗叶片的抗光抑制能力。
孙刚[7]2005年在《小麦玉米不同基因型的Zn敏感性评价及Zn营养研究》文中指出石灰性土壤中有效锌含量不高,禾谷类粮食及果树作物,易出现缺锌症状或潜在缺锌,导致农产品产量降低和品质下降。对禾谷类粮食作物来说,不仅影响了它们的生长发育,也降低了籽粒中锌含量,并影响以其为主食、副食品消费量较少的人群的Zn摄入量,成为影响身体健康的隐形“饥饿问题”(Hidden hunger)。人体缺锌会引起很多疾病,如侏儒症、糖尿病等,对儿童生长发育的影响更大。研究发现,同一植物的不同基因型对锌缺乏敏感程度和适应能力有很大的差异,因而,通过研究小麦、玉米不同基因型的缺锌敏感性差异以及施锌对其生长和锌营养的影响,对于弄清产生差异的代谢机理、筛选出耐缺锌基因型以及寻找耐缺锌基因资源,充分挖掘和利用土壤锌资源,从而提高农产品产量和营养品质,均具有十分重要的意义。本研究采用了水培和砂培的研究方法,获得了以下主要结论: (1)采用营养液培养法,研究了不同pH条件下高浓度HCO_3~-(10 mmol/L)在缺Zn和正常供Zn时对小麦幼苗生长,尤其是对活性氧自由基代谢的影响。结果表明,在酸性或碱性营养液中,HC03"在缺Zn时均显着降低小麦根系生长量,正常供Zn时HCO_3~-对后者的影响则不明显。缺Zn条件下,HCO_3~-在pH为6的营养液中使小麦根系和叶片中活性氧产生速率分别上升9.9%和3.9%,在pH为8的营养液中分别上升10.9%和5.7%;正常供Zn时HCO_3~-虽使根系和叶片中活性氧产生速率增加,但幅度有所降低。缺Zn时HCO_3~-大幅度降低小麦根系中POD、CAT、SOD叁种保护酶的活性,而正常供Zn在一定程度上则能缓解HCO_3~-对小麦根系组织中膜脂的过氧化作用。正常供Zn与缺Zn相比,后者显着增加小麦根系和叶片中的自氧化速率。 (2)采用营养液培养法,研究了不同pH和供Zn条件下高浓度HCO_3~-(10mmol/L')对小麦幼苗生长,尤其是对锌营养的影响,结果表明:当营养液起始pH为6时,HCO_3~-在缺Zn时对小麦根系生长的抑制作用较为明显,而正常供Zn时的影响较小。当营养液起始pH为8时,不论缺Zn还是供Zn,添加HCO_3~-对根系和地上部均未表现出明显的抑制作用。HCO_3~-在酸性营养液中能极大促进小麦植株根系和地上部尤其是根系对Zn的吸收,而在碱性条件下则抑制小麦幼苗根系和地上部对Zn的吸收。此外,HCO_3~-能显着抑制
薛庆锋[8]2008年在《土壤复合污染体系中重金属的行为研究》文中认为随着工农业生产的发展,人们越来越关注重金属污染负荷的与日俱增及其危害性。重金属对土壤的污染,因其隐蔽性、累积性、不可逆性和长期性的特点,对土壤生态系统构成潜在的巨大威胁。重金属污染可造成农作物生长受阻,产量大幅度降低,品质下降,而且会对人畜健康产生影响。本文以典型重金属污染元素为研究对象,通过吸附和盆栽试验分别研究了重金属元素在土壤中的吸附机制和重金属元素在复合污染条件下土壤—植物系统中的迁移转化行为。结果表明:土壤对重金属的吸附行为因土壤性质的差异可有较大变化,土壤有机质含量是影响这些土壤对重金属吸附行为最为重要的因素,土壤对重金属的吸附量随有机质含量增加而增加。当土壤中Pb、Cu、Zn和Cd共存时,发生重金属竞争吸附作用,竞争能力强弱顺序为:Pb＞Cu＞Cd＞Zn。水稻土、黑土和红壤对Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附与解吸行为最重要的影响因素是土壤有机质含量和CEC。土壤吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)的解吸量随吸附量变化而变化,并随土壤重金属饱和度增加呈现不同的增加趋势。有机质对Cu~(2+)吸附的影响高于对Zn~(2+)的影响。土壤对Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附量随pH增加而增大,pH对Zn~(2+)的吸附的影响高于对Cu~(2+)吸附的影响。当试验中加入复合重金属的量较低时,植物对重金属的应激保护作用起主要作用,而在复合重金属的加入量最高时,重金属的抑制作用则成为主要的作用。土壤外源复合重金属经过60d后,Cu、Zn的生物有效性高于Pb。土壤Cu、Zn、As和Pb的量对其植物吸收量影响显着;有机肥显着减少了青菜对Zn和Pb的吸收量,而对As和Cu则没有显着影响。由于在土壤中复杂的交互作用,重金属在青菜植株中的积累量与其在土壤中含量间的自相关性不明显。4种重金属元素在植物中总的积累次序由大到小依次是:Zn＞Cu＞Pb＞As。
邹宇婷[9]2013年在《蕺菜属不同钾效率基因型特性研究》文中研究说明钾元素是植物生长发育必需的营养元素之一。随着人们对农产品产量和质量的要求不断提高,对作物的施肥量也不断增加,尤其是钾肥。但是我国土壤中钾素绝大部分(98%)是以矿物态和缓效态的形式存在,植物无法直接利用,难以满足植物的生长需求。而且我国是一个钾资源严重缺乏的国家,我国钾肥消费主要依赖进口钾肥。通过生物学途径筛选、培育钾高效、耐低钾基因型植物对提高土壤钾素的利用率,具有重要的理论价值和实践意义。本研究选用16种来源不同的蕺菜属(Houttuynia Thunb.)材料。通过营养液培养和盆栽培养对供试材料进行筛选,得到钾高效基因型和钾低效基因型的材料。在此基础上,分别对钾高效、钾低效基因型材料进行低钾和正常钾营养液培养,对不同类型的蕺菜属材料的植株光合能力,抗氧化能力,叶片挥发油成分组成和比例,根系形态、生理特征以及根系分泌物的化学组成和含量进行研究,以期揭示蕺菜属不同钾利用基因型的差异机理,为蕺菜属植物资源的进一步开发利用奠定基础。蕺菜W01-32-1钾素利用率处于中等水平,本研究还针对其进行了不同钾浓度处理,研究其在不同供钾水平下植株的产量、光合作用,次生代谢产物的差异,进一步探讨不同钾利用率基因型间钾元素的营养吸收差异。此外,针对蕺菜属的推广用种W01-100进行不同浓度的钠钾胁迫处理,研究其耐盐胁迫能力,以期为大田生产,合理栽培提供参考。主要研究结果如下：1.在低钾土壤培养和营养液培养的条件下,采用植株含钾量、吸钾速率和钾素利用率并结合植株根系形态特征,对蕺菜属16份不同基因型材料的富钾能力进行了筛选。结果表明蕺菜W01-86和蕺菜W01-34,W01-71对钾素有较强的富集能力,在低钾土壤培养和低钾(0.5mmol/L)营养液培养时,其植株含钾量分别高于9%和5.5%,单株吸钾速率分别大于1.50μmol·(g·h)-1,低钾土壤培养和营养液培养时的钾素利用率分别高于2.50%、0.30%,这些材料称为钾高效基因型；而蕺菜W01-4和W01-99对钾素的富集能力明显较弱,在低钾土壤培养和溶液培养时,其植株含钾量分别低于8.5%、5.0%,吸钾速率小于0.65μmol·(g·h)-1,低钾土壤培养和溶液培养时的钾素利用率分别低于2.00%,0.30%,这些材料称为钾低效基因型。2.在营养液培养条件下,研究了钾高效基因型(W01-86, WOl-34, W01-71)和钾低效基因型(W01-4,W01-99)在不同供钾(正常和低钾)水平下植株光合能力和抗氧化能力,根系形态和生理学特性的变化,以及挥发油组成和含量变化。结果表明：(1)不论供钾水平高低,钾高效基因型植株地上、地下部分的含钾量明显高于钾低效基因型,是后者的1.3-1.7倍。钾高效基因型地上部分鲜重明显高于钾低效者,但钾低效基因型具有更高的根冠比。(2)叶绿素含量不受供钾水平和基因型的影响,而光合速率间存在显着差异。其中,钾高效基因型光合速率和胞间C02浓度显着高于钾低效者,其中光合速率高于钾低效者一倍。所有材料在低钾供应水平下,其光合速率和胞间CO2浓度均显着低于正常供钾水平的。(3)总体上,钾高效基因型比钾低效者的抗氧化酶活性更高。低钾供应水平下,所有材料叶片和根系SOD, POD, CAT活性显着降低,以钾低效基因型其活性下降幅度明显高于钾高效基因型(W01-71除外)。(4)不同供钾水平和基因型间根系活跃吸收面积、总吸收面积和根系体积无显着差异。但钾低效基因型根系H+分泌量是钾高效基因型的1.5-2倍,钾高效基因型根系活力是钾低效基因型的2倍左右。低钾供应水平下,根系活力显着降低。(5)不同供钾水平和基因型间根系分泌物pH无显着差异,但钾高效基因型分泌物中草酸、氨基酸、可溶性糖和蛋白质含量明显高于钾低效基因型,且其含量与供钾水平呈正比。低钾条件下,钾高效基因型草酸含量可达钾低效基因型的8.9-25.8倍,但钾低效基因型根系分泌物中总酚含量明显钾高效基因型。(6)所有处理叶片挥发油供检测到55种化合物,其中11种共有成分。钾高效基因型植株中总单萜含量高于钾低效基因型,但供钾水平对总单萜含量无显着影响。3.蕺菜W01-32-1对钾元素的富集能力属于中等水平,本试验在组织培养条件下研究不同供钾水平对其光合速率,Na+, K+, Mg2+, Ca2+的积累,黄酮类物质的合成以及挥发油化学组成和其含量的影响。结果表明,钾饥饿和低钾处理促进了植株根系的生长和伸长,增加了植株生物产量。植株叶片叶绿素含量、蒸腾速率与供钾水平呈反比；而胞间CO2浓度与供钾水平呈正比,光合速率在低钾水平达到最大值。供钾水平的增加明显增加了植物体地上、地下部分K+含量,减少了Na+含量,Mg2+, Ca2+在地上与地下部分的积累呈现不同的变化趋势。本试验还发现,缺钾条件可以促进植物体内黄酮类物质的合成,其含量是最高供钾水平的1.5倍,但是对槲皮素含量无显着影响。供钾水平从低到高的不同处理的挥发油中,分别检测到32,17,22和11种化学成分,但是单萜类成分只检测到4种,与供钾水平间无显着相关性。综上所述,W01-32-1对钾饥饿和低钾环境具有较强的适应力,不太适宜高钾的生长环境。4.蕺菜W01-100是目前推广种植的高产优质和抗病新品系。本试验探讨了钠钾交互作用下W01-100生长、营养元素吸收和抗氧化酶等生理指标的变化特征。结果表明,高Na+显着抑制了其生长和根系的发育,但是低Na+浓度对根系的生长有一定的促进作用。K+和Na+互相抑制吸收,并且Na+在一定程度上可以替代K+的作用。CAT和POD活性随Na+浓度的增加而升高,但是SOD活性与Na+浓度成反比。不同K+浓度明显增加了CAT、SOD活性,但是增加幅度低于Na+胁迫引起的变化幅度。随着Na+浓度的增加,W01-100叶片游离脯氨酸、可溶性糖含量显着上升,其对渗透调节和抗氧化酶的保护具有一定作用。游离脯氨酸含量与供钾水平呈正比。以上结果说明,外源K+可以缓解盐胁迫引起的生理伤害。
吴佳[10]2011年在《外源微生物对小麦和蜈蚣草砷吸收转化的影响及机制研究》文中进行了进一步梳理根际微生物在重金属元素的生物地球化学循环中扮演着重要的角色。大量的研究揭示了植物-根际微生物之间的联合作用在植物养分利用和重金属吸收方面所起到的作用,但是相关的机制尚缺乏充分的探讨。本项目以砷超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)和粮食作物小麦(Triticum aestivum L.)为供试材料,研究了不同的外源微生物(砷酸还原菌：Ts33、Ts41；亚砷酸氧化菌：C13、D14)对上述两种植物吸收、积累和转化As的影响及其机制,研究结果对于开发有效的植物-微生物联合修复技术,及寻找抑制农作物吸收As、保障农产品品质安全的技术方法具有重要意义。主要研究结果如下：1.采用石英砂培试验研究了砷酸还原菌(Ts33、Ts41)对小麦As吸收和价态变化的影响。研究结果表明：在低As处理浓度(≤10 mg·kg-1)时,除Ts41对小麦地上部的作用外,添加砷酸还原菌能够促进小麦对As的吸收,小麦地上部和地下部As浓度分别是不加菌处理的1.03-2.30倍和1.10-6.07倍。但是,随着As处理浓度的升高,添加砷酸还原菌能明显抑制小麦对As的吸收。与不加菌相比,添加砷酸还原菌小麦地上部、地下部As浓度分别减少64.04%-95.85%和2.58%-78.08%。As(Ⅲ)和As(Ⅴ)是As在小麦体内存在的两种主要价态。砷酸还原菌对小麦地上部As价态的影响不太,但是能显着提高小麦地下部和砂培营养液中As(Ⅲ)的百分含量,分别是不加菌处理的1.95和4.16倍。2.研究了石英砂培条件下砷酸还原菌(Ts33、Ts41)对小麦抗As胁迫反应的影响。研究结果表明：低浓度As(<20 mg·kg-1)处理提高小麦叶片SOD、POD、CAT活性和GSH含量,而其中SOD活性在As处理浓度>10 mg·kg-1时就开始降低；高浓度As处理下(≥20 mg·kg-1),叶片SOD、POD、CAT活性和GSH含量降低。另外,添加砷酸还原菌(Ts33和Ts41)能显着增加叶片SOD、POD、CAT活性,同时降低MDA含量。添加Ts33和Ts41后,小麦叶片SOD、POD、CAT活性最大为不加菌对照的2.27、2.14、1.18倍,而MDA含量降低最大时其值是不加菌对照的38.29%。3.收集和测定了添加砷酸还原菌(Ts33、Ts41)和As胁迫下小麦根系分泌物中的有机酸。研究结果表明：根系分泌有机酸的种类随As处理浓度的增加而增加。当As处理浓度为0 mg·kg-1时,小麦根系主要分泌的是草酸和乙酸；当As处理浓度为5 mg·kg-1时,增加分泌苹果酸；而As处理浓度≥10 mg·kg-1时,增加分泌酒石酸和柠檬酸。同时,As处理浓度的增加也促进根系分泌物分泌量的增加。其中,苹果酸、酒石酸和柠檬酸的增加达到显着差异,在As处理浓度为50 mg·kg-1时分别是As处理浓度为10 mg·kg-1时的5.46、1.06和1.97倍。另外,添加外源微生物会减少小麦根系分泌有机酸的种类。与不加菌处理相比,添加微生物处理的小麦根系分泌物中没有检测到酒石酸和柠檬酸。在微生物作用下,小麦根系分泌物的分泌量也有减少,其中苹果酸的分泌量显着减少。Ts41处理下小麦分泌的苹果酸量减少最多,只有不加菌处理的28.46%。4.应用土壤盆栽试验研究了砷酸还原菌(Ts33、Ts41)和亚砷酸氧化菌(C13、D14)对蜈蚣草As吸收和价态的影响。研究结果表明：2类微生物都可以促进蜈蚣草对As的吸收。比如,在加菌处理5 d后,蜈蚣草地上部和地下部As浓度分别增加86.33%-187.13%和53.93%-108.82%。另外,砷酸还原菌能够将蜈蚣草体内As(Ⅲ)的百分含量提高2.99-49.01%；而亚砷酸氧化菌能够将蜈蚣草体内As(Ⅴ)的百分含量提高9.09-22.91%。5.测定了砷酸还原菌(Ts33、Ts41)和亚砷酸氧化菌(C13、D14)作用下土壤的As含量和As价态。研究结果表明：添加微生物能够使根际As含量减少9.97%-18.64%。砷酸还原菌能够促进土壤中的As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ),只加砷酸还原菌处理的土壤中As(Ⅲ)的百分含量为27.90%-30.87%。但是,蜈蚣草的根际活动会减弱砷酸还原菌对土壤中As的还原作用。种植蜈蚣草同时又添加砷酸还原菌Ts41的处理中,蜈蚣草根际土As(Ⅲ)的百分含量为只添加Ts41处理土的74.57%-80.86%。6.收集和测定了在盆栽土壤中添加砷酸还原菌(Ts33、Ts41)和亚砷酸氧化菌(C13、D14)时蜈蚣草根系分泌物中的有机酸。研究结果表明：2类微生物作用对根系分泌物中有机酸组成的影响都不大,但是能够增加分泌的量。根系分泌物中有机酸主要为草酸、苹果酸、乙酸和琥珀酸,其中草酸的质量分数最高,超过了总酸的56%,是蜈蚣草根系分泌的低分子量有机酸的主要成分。草酸增加了22.74%-270.93%,苹果酸增加了31.06%-127.70%,乙酸增加了19.49%-80.12%。
参考文献：
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[10]. 外源微生物对小麦和蜈蚣草砷吸收转化的影响及机制研究[D]. 吴佳. 华中农业大学. 2011