內(nèi)蒙古典型草原羊草和冷蒿磷素吸收利用策略及轉(zhuǎn)錄組研究.pdf

1、長期過度放牧導(dǎo)致內(nèi)蒙古草原嚴(yán)重退化，草原生態(tài)和生產(chǎn)功能受損，嚴(yán)重制約牧區(qū)畜牧業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。草原退化演替是在干擾和脅迫影響下物種地位發(fā)生變化而產(chǎn)生優(yōu)勢種更替的過程。物種對干擾和脅迫表現(xiàn)不同適應(yīng)和競爭策略，是決定其能否在群落中占優(yōu)勢的主要原因。過度放牧造成土壤養(yǎng)分減少，由于容易被固定和擴散率低等因素，磷元素在退化過程中更易對植物生長產(chǎn)生限制作用。因此本文選取內(nèi)蒙古典型草原優(yōu)勢植物羊草和退化后期優(yōu)勢植物冷蒿為研究對象，采用盆栽沙培試驗，

2、在不同磷處理(P1=25mg·kg-1、P2=25mg·kg-1)下設(shè)置羊草單種、冷蒿單種和兩者混種的種植方式，通過分析羊草和冷蒿在不同磷素水平下種間關(guān)系變化及養(yǎng)分吸收利用情況，并從生理生化和分子水平上，利用分子生物學(xué)、生物信息學(xué)手段初步探討羊草、冷蒿在不同磷環(huán)境中養(yǎng)分吸收利用策略變化的機制。主要發(fā)現(xiàn)如下:
　　1、通過對兩種植物不同處理下的生物量及氮磷含量的測定和氮磷吸收利用效率的計算，發(fā)現(xiàn)在低磷環(huán)境中，羊草和冷蒿混種時兩種植物

3、生物量均有所增加，表現(xiàn)為正相互作用，同時由于冷蒿其氮磷吸收效率大幅增加導(dǎo)致其生物量增加的幅度也較大，所以在低磷環(huán)境下冷蒿表現(xiàn)出更強的生存能力，最終成為草地退化群落的優(yōu)勢物種、草地退化的阻擊者。而高磷環(huán)境下，羊草和冷蒿混種時種間關(guān)系變?yōu)樨?fù)相互作用，即競爭關(guān)系。混種降低了冷蒿的氮磷吸收效率，提高了羊草氮磷吸收、利用效率，使之有效的改變了生物量累積，在與冷蒿的競爭環(huán)境中表現(xiàn)出較強的競爭力，因此這可能是羊草成為典型草原優(yōu)勢物種的原因之一。

4、>　　2、通過對羊草、冷蒿不同環(huán)境條件下酸性磷酸酶活性、有機酸含量和可溶性蛋白質(zhì)含量的研究，可以發(fā)現(xiàn)兩種植物對不同環(huán)境中磷效率的提高內(nèi)部響應(yīng)機制不同。羊草和冷蒿應(yīng)對磷缺乏時根系分泌的物質(zhì)含量截然不同。低磷時，混種羊草通過提高酸性磷酸酶活性增加對磷素的吸收，混種冷蒿則主要通過乙酸含量的增加提高對磷素的吸收。高磷時，混種羊草降低了酸性磷酸酶活性、蘋果酸和乙酸含量，混種冷蒿降低了酸性磷酸酶活性、提高了乙酸含量。
　　3、根據(jù)Illumi

5、na HiSeq2000平臺對羊草和冷蒿各處理根系的測序結(jié)果，羊草轉(zhuǎn)錄組共獲得11696G數(shù)據(jù)，冷蒿轉(zhuǎn)錄組共獲得14030G數(shù)據(jù)。在對比羊草、冷蒿各比較組的差異表達(dá)基因及富集情況后分析了有關(guān)植物激素信號傳導(dǎo)途徑，與磷效率相關(guān)調(diào)控基因（與磷轉(zhuǎn)運蛋白、酸性磷酸酶、有機酸分泌、轉(zhuǎn)錄因子有關(guān)的基因），結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高磷環(huán)境下混種時誘導(dǎo)羊草增強了激素信號傳導(dǎo)途徑、增加了上述基因的表達(dá)，而同處理下冷蒿對相同功能基因的誘導(dǎo)表達(dá)量較少。這說明在高磷環(huán)境中，