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马尾松对低磷胁迫的适应机制和磷效率研究

作　者: 谢钰容
导　师: 周志春
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 林木遗传育种
关键词: 马尾松种源家系低磷胁迫适应机制磷效率
分类号: S791
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

土壤虽有巨大的潜在磷库，但有效磷含量却很低，培育能有效利用土壤磷素的林木优良基因型，可从根本上解决土壤有效磷的“遗传学缺乏”。本文在马尾松营养遗传已有研究的基础上，选择浙江淳安、福建武平、江西崇义、广东信宜和广西岑溪等5个对磷肥反应存在显著差异的马尾松种源和来自浙江淳安姥山林场的9个马尾松家系为供试材料，设计低磷（P0）、中磷（P1）和高磷（P2）三种供磷水平的水培和土培试验，研究了马尾松的生长、磷素吸收动力学参数、根系分泌物的种类和数量、酸性磷酸酶（APase）活性、根系形态特征和磷素效率等在种源间和家系间的差异，初步阐明了马尾松对低磷胁迫的适应性机制和磷效率遗传机理，确定了磷效率的特异性指标。土培和水培试验表明，随着介质磷素浓度升高，马尾松的生长（苗高、地径和生物量）增加，磷素的吸收总量和Km、Cmin增加，Imax和根冠比下降。但是对磷素增加的反应存在种源和家系差异：马尾松浙江淳安、江西崇义、广西岑溪种源和家系3、8的生长对磷素增加反应敏感，随着土壤供磷能力的提高它们获得较大的生长增益，是理想的磷素营养高效型；福建武平、广东信宜两种源和家系5、6、7对磷素敏感性较低。磷素胁迫促进马尾松根系有机酸（草酸、乙酸、苹果酸）的分泌大量增加，刺激马尾松根系APase向根际的分泌，植株体内的APase活性显著加强，但其变化因种源而异；马尾松根系还分泌少量组氨酸、脯氨酸、胱氨酸（半胱氨酸）、酪氨酸和缬氨酸等。在低磷胁迫环境，福建武平、广东信宜种源的磷素吸收增长率最大，具有相对较小的Km、Cmin，较大的Imax、分泌性APase和体内的APase活性，它们分泌的有机酸量也最多，结合它们最大的苗高和生物量，表明对低磷胁迫具有较强的适应性，初步认为是耐低磷的优良基因型。在低磷下家系5、6和7的苗高和生物量远远大于其他参试家系，表明这3个家系也具有很强的适应低磷逆境的能力。根系形态参数变化和干物质分配研究表明，低磷下马尾松侧根数、侧根长、根体积和总须根数差异达到显著或极显著水平，但没有发现主根长和平<WP=9>均侧根长的显著差异。根系形态与生长的相关分析表明，苗高、地径和生物量累积与根体积、根冠比、侧根长、总须根数和侧根数均呈显著正相关，但是与主根长度和根冠比没有明显的相关关系。分析马尾松的生长与根系形态、磷素效率特异性指标关系，初步认为磷素吸收效率、利用效率、根体积、侧根长度、侧根数目、须根密度、须根总数、酸性磷酸酶活性、根系有机酸分泌物和磷素吸收动力学参数等能较好地表征低磷或缺磷逆境下马尾松的生长情况，可以作为磷素缺乏环境马尾松磷效率的特异性指标。马尾松磷效率遗传学的研究表明，磷效率、磷素吸收效率、磷素利用效率等特异性指标和苗高、地径、生物量等都具有较高的家系遗传力（Hp 0.6533~0.9331），表明选择优良耐低磷和磷高效家系培育和发展人工林是有效的、可行的。

全文目录

中文摘要  8-12
1 引言  12-19
  1．1 林木对低磷胁迫的适应机制和磷效率研究现状  12-17
  1．2 马尾松对低磷胁迫的适应机制和磷效率研究的立题．  17-19
2 不同磷水平下马尾松种源的磷素吸收动力学研究  19-25
  2．1 材料与方法  19-20
    2．1．1 试验材料  19
    2．1．2 试验设计  19-20
      2．1．2．1 盆栽试验  19-20
      2．1．2．2 幼苗水培试验  20
      2．1．2．3 根系吸收磷素的离子动力学参数测定  20
  2．2 结果与分析  20-23
    2．2．1 不同磷水平下马尾松种源一年生幼苗的生长差异  20-21
    2．2．2 介质磷素浓度与马尾松种源的磷素吸收量  21-22
    2．2．3 不同磷水平下马尾松种源幼苗磷素吸收动力学参数  22-23
  2．3 结论与讨论  23-25
3 磷水平对马尾松种源的根系分泌物的影响  25-30
  3．1 材料与方法  25-26
    3．1．1 水培实验设计和根系分泌物收集  25
    3．1．2 分泌物成分和数量测定  25-26
      3．1．2．1 有机酸总量测定  25-26
      3．1．2．2 有机酸种类和含量测定  26
      3．1．2．3 收集液氨基酸总量测定  26
  3．2 结果与分析  26-28
    3．2．1 缺磷胁迫下不同种源根系有机酸分泌量  26-27
    3．2．2 根系有机酸分泌物的种类和含量  27-28
    3．2．3 根系氨基酸分泌量的变化  28
  3．3 结论与讨论  28-30
4 马尾松种源酸性磷酸酶活性与磷水平的关系研究  30-36
  4．1 材料与方法  30-31
    4．1．1 试验材料  30
    4．1．2 试验设计  30-31
      4．1．2．1 盆栽试验和幼苗水培试验  30-31
      4．1．2．2 根部分泌性APase活性测定  31
      4．1．2．3 针叶和根系APase活性测定  31
      4．1．2．4 光合速率及磷效率的测定  31
  4．2 结果与分析  31-34
    4．2．1 磷饥饿诱导下马尾松种源分泌性APase活性差异  31-32
    4．2．2 磷饥饿诱导下马尾松种源针叶和根系APase活性差异  32-33
    4．2．3 不同生长期马尾松种源根系和针叶APase活性变化  33
    4．2．4 马尾松种源APase活性变化与磷效率和光合速率的关系  33-34
  4．3 结论与讨论  34-36
5 马尾松根系形态和干物质分配：应对低磷胁迫的种源差异  36-43
  5．1 材料与方法  36-37
    5．1．1 盆栽试验  36-37
    5．1．2 试验收获和测定  37
    5．1．3 数据处理与分析  37
  5．2 结果与分析  37-40
    5．2．1 马尾松种源苗高生长与磷肥效应  37-38
    5．2．2 马尾松种源干物质的积累和分配与磷素营养  38-39
    5．2．3 不同磷水平处理下马尾松种源根系形态特征  39-40
    5．2．4 低磷条件下种源生长与根系参数的相关  40
  5．3 结论与讨论  40-43
6 马尾松种源磷效率及其特异性指标研究  43-52
  6．1 材料与方法  44
    6．1．1 材料来源  44
    6．1．2 盆栽试验  44
    6．1．3 试验收获和测定  44
    6．1．4 测定及计算  44
  6．2 结果与分析  44-49
    6．2．1 不同磷素营养水平下马尾松种源的生长和磷效率的差异  44-45
    6．2．2 马尾松种源对磷素的吸收效率差异  45-47
    6．2．3 不同马尾松种源的磷素利用效率的比较  47-48
    6．2．4 磷素胁迫下马尾松种源磷效率特异性指标研究  48-49
  6．3 结论与讨论  49-52
7 马尾松磷效率的遗传学研究  52-61
  7．1 材料与方法  52-53
    7．1．1 试验材料  52
    7．1．2 盆栽试验  52-53
    7．1．3 试验收获和测定  53
    7．1．4 数据处理与分析  53
  7．2 结果与分析  53-59
    7．2．1 不同磷水平环境下马尾松家系生长和干物质积累差异  53-54
    7．2．2 磷素营养对马尾松家系的根系形态的影响  54-55
    7．2．3 马尾松家系在不同磷水平下的磷效率差异  55-58
    7．2．4 磷素胁迫下马尾松家系生长和磷效率、根系形态间相关性研究  58
    7．2．5 不同供磷水平马尾松生长、磷效率的遗传差异和遗传力变化  58-59
  7．3 结论与讨论  59-61
8 结论与展望  61-65
主要参考文献  65-70

马尾松对低磷胁迫的适应机制和磷效率研究

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