低磷胁迫对不同磷效率基因型烟草苗期生长及生理特征的影响
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摘要
为揭示不同磷效率烟草对低磷胁迫的响应机理,以磷高效且耐低磷基因型K326和云烟105及磷低效且低磷敏感基因型G28和中烟101为试验材料,设置低磷(0.01 mmol·L~(-1),LP)和正常磷(1.00 mmol·L~(-1),NP)2个处理,研究不同磷效率基因型烟草苗期主要农艺性状及生理指标对低磷处理的反应。结果表明,磷高效基因型的农艺指标(株高、地上部干重、根系干重等)在2种处理中均显著高于磷低效基因型,表明磷高效基因型在LP和NP水平下均能较好生长,对磷素具有较高的吸收或利用效率;在LP下,磷高效基因型的主根长增幅较大,干重、株高等降幅较小,即磷高效品种的生长受低磷影响较小,耐低磷性较强。在生理指标方面,LP条件下磷高效基因型的3种保护酶[过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)]和酸性磷酸酶(ACP)活性及可溶性糖和游离脯氨酸含量的增幅较磷低效基因型大,丙二醛(MDA)含量的增幅较小,可溶性蛋白含量、根系活力的降幅较小,水培营养液的pH值降幅较大;磷高效基因型的农艺性状及生理指标的耐低磷指数均高于磷低效基因型。综上,在低磷胁迫中,磷高效基因型烟草具有较强的活性氧清除能力,可累积较多渗透调节物质以维持细胞渗透势,较好地保护细胞,增强体内ACP活性,提高对磷素的吸收利用效率,维持自身的正常生长与代谢。本研究结果为烟草磷素高效吸收利用提供了一定的理论依据。
In order to reveal the response mechanisms to low phosphorus stress of different tobacco genotypes, the experiment was conducted using the tobacco genotypes with low-P tolerant and P-efficient genotypes K326 and Yunyan 105, low-P sensitive and P-inefficient genotypes G28 and Zhongyan 101 with low P(0.01 mmol·L~(-1), LP) and normal P(1.00 mmol·L~(-1), NP) two treatments to study their responses of main agronomic characteristics and physiological indexes to low P at seedling stage. The results showed that the agronomy indexes(plant height, shoot dry weight, root dry weight, etc) of P-efficient genotypes were significantly higher than those of P-inefficient genotypes at both treatments, which indicated that P-efficient genotypes could grow well under the level of LP and NP and they had higher P absorption or utilization efficiency. The main root length of P-efficient genotypes increased more, and dry weight and plant height decreased less at LP, namely the growth of P-efficient genotypes were less affected by LP and their tolerance to LP were stronger. For physiological indexes, the activities of three protective enzymes [catalase(CAT)、superoxide dismutase(SOD)、peroxidase(POD)], acid phosphatase(ACP) activities, soluble sugar content and free proline content increased more, MDA content increased less, soluble protein content and root activity decreased less, and the pH value of hydroponics nutrient solution decreased more in P-efficient genotypes. The LP tolerance indexes of agronomic characteristics and physiological indexes of P-efficient genotypes were higher than that of P-inefficient genotypes. In summary, under LP stress, P-efficient genotypes had strong scavenging ability of active oxygen. They could maintain cell osmotic potential by accumulate more osmotic adjustment substances to protect cell well and improve the absorption and utilization of P by enhance ACP activity to promote P activation to maintain their normal growth and metabolism. The results of this article provided theoretical support for the efficient phosphorus uptake and utilization of tobacco.
In order to reveal the response mechanisms to low phosphorus stress of different tobacco genotypes, the experiment was conducted using the tobacco genotypes with low-P tolerant and P-efficient genotypes K326 and Yunyan 105, low-P sensitive and P-inefficient genotypes G28 and Zhongyan 101 with low P(0.01 mmol·L~(-1), LP) and normal P(1.00 mmol·L~(-1), NP) two treatments to study their responses of main agronomic characteristics and physiological indexes to low P at seedling stage. The results showed that the agronomy indexes(plant height, shoot dry weight, root dry weight, etc) of P-efficient genotypes were significantly higher than those of P-inefficient genotypes at both treatments, which indicated that P-efficient genotypes could grow well under the level of LP and NP and they had higher P absorption or utilization efficiency. The main root length of P-efficient genotypes increased more, and dry weight and plant height decreased less at LP, namely the growth of P-efficient genotypes were less affected by LP and their tolerance to LP were stronger. For physiological indexes, the activities of three protective enzymes [catalase(CAT)、superoxide dismutase(SOD)、peroxidase(POD)], acid phosphatase(ACP) activities, soluble sugar content and free proline content increased more, MDA content increased less, soluble protein content and root activity decreased less, and the pH value of hydroponics nutrient solution decreased more in P-efficient genotypes. The LP tolerance indexes of agronomic characteristics and physiological indexes of P-efficient genotypes were higher than that of P-inefficient genotypes. In summary, under LP stress, P-efficient genotypes had strong scavenging ability of active oxygen. They could maintain cell osmotic potential by accumulate more osmotic adjustment substances to protect cell well and improve the absorption and utilization of P by enhance ACP activity to promote P activation to maintain their normal growth and metabolism. The results of this article provided theoretical support for the efficient phosphorus uptake and utilization of tobacco.
引文
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