兩個冬小麥品種吸收利用土壤鉬的差異及其調(diào)控機制.pdf

1、鉬是植物必需的微量元素之一。不同作物對鉬的需要量和吸收能力不同，因此植物鉬營養(yǎng)存在基因型差異。鉬高效品種97003和鉬低效品種97014在干物質(zhì)量、產(chǎn)量、鉬含量及累積量、含鉬酶及其調(diào)控過程等方面均存在顯著差異。本文在已有研究的基礎(chǔ)上，通過盆栽、根箱及營養(yǎng)液培養(yǎng)實驗，應用生理生化研究技術(shù)，深入研究了兩個冬小麥品種對鉬吸收利用的差異及其調(diào)控機制。主要結(jié)果如下:
　　1.研究了兩個冬小麥品種根際過程對土壤鉬生物有效性影響的差異。結(jié)果表明

2、:缺鉬條件下，兩個冬小麥品種根區(qū)土壤有效鉬含量顯著高于不種植物的對照，且顯著高于非根區(qū)土壤;施鉬條件下，兩個冬小麥品種根區(qū)土壤有效鉬含量顯著低于不種植物的對照，且顯著低于非根區(qū)土壤。說明在缺鉬條件下，冬小麥能夠通過根系活化土壤鉬以適應缺鉬脅迫。缺鉬條件下，兩個冬小麥品種根區(qū)土壤pH顯著高于不種植物的對照，且顯著高于非根區(qū)土壤。說明冬小麥根際過程能提高根區(qū)土壤pH進而提高土壤鉬的有效性。兩個冬小麥品種根系NO3-的吸收和NH4+的外排導致

3、了H+的內(nèi)流，說明H+內(nèi)流是冬小麥根系提高根區(qū)土壤pH的原因。兩個冬小麥品種根系活化土壤鉬存在差異。缺鉬條件下，97003根區(qū)土壤有效鉬提高的幅度高于97014;施鉬條件下，97003根區(qū)土壤有效鉬降低的幅度低于97014，說明97003根系活化土壤鉬的作用強于97014。缺鉬條件下，97003外排較少的NH4+和吸收較少的NO3-導致了較低的H+內(nèi)流，進而導致了較低的根區(qū)pH。但是，97003根系較強的活化土壤鉬的能力可能與較低的H+

4、內(nèi)流導致較低的根區(qū)土壤pH無關(guān)。
　　2.研究了兩個冬小麥品種鉬吸收、轉(zhuǎn)運及同化相關(guān)蛋白基因表達的差異。結(jié)果表明:兩個冬小麥品種根系TaSultr5.1、TaSultr5.2和TaCnx1基因表達與鉬吸收量密切相關(guān)。根系TaSultr5.2基因表達與鉬吸收速率密切相關(guān)。當供鉬水平低于1μmol/L時，97003具有較強的鉬吸收能力，這與97003根系較高的TaSultr5.1、TaSultr5.2和TaCnx1基因表達有關(guān)。相反，

5、當供鉬水平高于5μmol/L時，97003根系TaSultr5.2和TaCnx1基因的下調(diào)表達導致了其較弱的鉬吸收能力。說明TaSultr5.1、TaSultr5.2和TaCnx1基因的不同表達模式可能是兩個冬小麥品種不同供鉬水平下鉬吸收能力差異的原因。
　　3.研究了競爭離子對兩個冬小麥品種鉬吸收轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白基因表達的影響。結(jié)果表明:硫和磷的缺乏分別提高了兩個冬小麥品種地上部以及根系鉬含量、鉬遷移系數(shù)及單株鉬累積量，表明缺硫和缺

6、磷均能促進冬小麥鉬的吸收和遷移。同時，硫和磷的缺乏分別降低了兩個鉬水平下根系TaSultr1.1和TaPht1.1基因表達，提高了TaSultr5.1和TaSultr5.2基因表達。說明缺硫和缺磷提高TaSultr5.1和TaSultr5.2基因表達可能是缺硫和缺磷促進小麥鉬吸收和遷移的原因。兩個冬小麥品種鉬吸收轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白的基因表達對缺硫和缺磷的響應程度不同。
　　4.研究了兩個冬小麥品種鉬輔因子合成相關(guān)蛋白基因表達的差異。結(jié)果

7、表明:缺鉬條件下，97003葉片或根系NR和SO活性高于97014，葉片AO和XDH活性低于97014;施鉬條件下，97003葉片SO活性同樣高于97014，根系SO活性低于97014;葉片AO和XDH活性低于97014，根系A(chǔ)O和XDH活性高于97014。缺鉬條件下，97003葉片NR基因表達顯著低于97014、葉片及根系A(chǔ)O和XDH基因表達顯著高于97014;施鉬條件下，97003葉片及根系A(chǔ)O和XDH基因表達顯著低于97014，說

8、明兩個冬小麥品種含鉬酶活性和基因表達在不同鉬水平下表現(xiàn)出不同的差異。缺鉬和施鉬條件下，97003葉片和根系TaCnx2和TaCnx5基因表達顯著低于97014，說明97003體內(nèi)有較少的環(huán)狀蝶呤單磷酸鹽(cPMP)和鉬喋呤(MPT)的累積。97003葉片和根系TaCnx1基因表達顯著高于97014，說明97003體內(nèi)有更多的鉬輔因子(Moco)合成。97014根系具有較高的TaAba3基因表達，可能與鉬輔因子相對缺乏誘導TaAba3基因

9、表達有關(guān)。
　　綜上所述，兩個冬小麥品種吸收利用土壤鉬差異的可能機制是:缺鉬條件下，鉬高效品種97003根區(qū)土壤有效鉬含量高于鉬低效品種97014，說明97003具有較強的根系活化土壤鉬的能力;97003根內(nèi)鉬吸收轉(zhuǎn)運蛋白TaSultr5.2和TaSultr5.1基因表達顯著高于97014，說明97003具有較強的鉬吸收轉(zhuǎn)運能力;97003體內(nèi)鉬同化過程關(guān)鍵蛋白TaCnx1基因表達顯著高于97014，說明97003具有較強的鉬輔因