不同韭菜品種根和葉對低磷脅迫生理適應(yīng)性的研究

摘要：采用水培法在不同磷水平脅迫下對4個韭菜品種的生物量、根冠比及酸性磷酸酶(APase)的活性進行了研究。結(jié)果表明：隨著磷濃度的降低，各品種根冠比明顯增大，且791雪韭和甜脆791增幅較大；酸性磷酸酶活性上升幅度也存在差異，隨著脅迫強度加大，耐低磷品種的酸性磷酸酶活性上升幅度高于低磷敏感品種。

關(guān)鍵詞：韭菜；低磷脅迫；酸性磷酸酶

中圖分類號：S633.3文獻標識碼：A文章編號：1006—6500(2008)03—0020—03

土壤缺磷是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因子之一。根系的發(fā)生發(fā)育是植物內(nèi)部遺傳系統(tǒng)和外部生物及非生物刺激共同作用的結(jié)果。許多研究者對一些礦質(zhì)營養(yǎng)影響根系發(fā)生發(fā)育的生理機制、低磷脅迫對植物根系生長發(fā)育的影響進行過報道，但低磷脅迫對韭菜根系發(fā)生發(fā)育的影響、與酸性磷酸酶活性的關(guān)系報道不多。本試驗以4個韭菜品種為試材，采用5種低磷濃度脅迫進行研究，分析低磷脅迫對韭菜根冠比和酸性磷酸酶活性的影響，以期為磷高效韭菜品種的篩選和培育，并進一步揭示磷效率特性差異的生理機制提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 材料

供試品種：一代雜交、791雪韭、甜脆791、久星2號。

1.2 方法

試驗于2007年4月至9月進行，設(shè)置3次重復(fù)。精選的種子用10％的H₂O₂溶液表面消毒10min，洗凈后撒播到吸透水的海綿上。苗期階段，在種子上鋪一層紗布以保證充足的水分供應(yīng)。育苗一個月后，每個品種選質(zhì)量、長短相近的20顆韭菜移栽到水培設(shè)備中。水培設(shè)備為營養(yǎng)袋紙培系統(tǒng)，由藍色無磷吸水紙、含0.5mm孔徑均勻的聚乙烯塑料袋、支撐架以及營養(yǎng)液等組成。該系統(tǒng)能使根系正常生長，同時將根構(gòu)型原位固定在二維平面上。經(jīng)過改良后，采用長20cm，寬20cm，深20cm的玻璃缸，把育苗后的韭菜用曲別針固定在鐵絲架上，用兩根竹簽支持在玻璃缸兩側(cè)中間，使韭菜固定在二維平面上。試驗設(shè)5個磷水平處理，分別為320，160，80，30，0μmol/L。營養(yǎng)液起始pH在5-6之間，移栽后4-5d更換一次營養(yǎng)液，每天定時用竹簽攪動營養(yǎng)液以保證根系有充足的氧氣供。于收獲期取樣測定韭菜葉長，地上部、地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量。測定干質(zhì)量時，地上部、地下部分開取樣，在烘箱內(nèi)105℃殺青10min后，650℃烘至恒重。

2 結(jié)果與分析

2.1 低磷脅迫對4個韭菜品種根冠比的影響

大量研究表明，在缺磷脅迫條件下，植物的光合產(chǎn)物優(yōu)先向根系特別是根尖分配，以加快根系生長，同時相對地抑制地上部分生長。根系生長量相對增加和根冠比增大被認為是植物對低磷脅迫適應(yīng)和耐低磷能力的標志。根冠比可以從另一個側(cè)面表現(xiàn)出不同磷效率品種對低磷的反應(yīng)，缺磷時不同作物品種之間的地上部干質(zhì)量變化很大，磷高效品種的根冠比遠大于磷低效品種。

Marschner研究顯示，根冠比增大是植物耐低磷脅迫的機制之一，本試驗結(jié)果與其一致。通過對不同韭菜品種生物量測定分析表明(表1)，低磷脅迫顯著增大了根冠比，且對供試韭菜的地上、地下部和植株總生物量產(chǎn)生極大的影響。磷濃度為0μmol/L時，791雪韭和甜脆791的根冠比都大于一代雜交和久星2號，其中791雪韭比一代雜交和久星2號高出31.79％和69.31％；甜脆791比一代雜交和久星2號高出9.39％和46.91％。表明低磷脅迫對791雪韭和甜脆791影響相對較小，而對一代雜交和久星2號這兩個品種影響較大。

2.2 低磷脅迫對4個韭菜品種酸性磷酸酶活性的影響

酸性磷酸酶是植物水解有機磷的一種誘導(dǎo)酶。表2結(jié)果顯示，隨著磷脅迫水平的增加，各品種根、葉中酸性磷酸酶活性上升幅度增大。尤其是791雪韭和甜脆791根的酸性磷酸酶活性在P=0μmol/L比P=320μmol/L高出59.69倍和44.93倍；葉高出71.85倍和55.44倍，一代雜交和久星2號增加較少；且不同韭菜品種在不同磷濃度下，根、葉中的酸性磷酸酶活性間差異明顯。在P=0μmol/L時，791雪韭根中的酸性磷酸酶活性比一代雜交和久星2號分別高出59.26倍和125.25倍；葉中的分別高出78.56倍和140.64倍。

由表2可知，無論低磷還是高磷，791雪韭和甜脆791的酸性磷酸酶活性都高于其它兩個品種，表明791雪韭和甜脆791對土壤中的含磷量反應(yīng)不敏感，可能有較強的耐低磷能力。表2中還可看出，各品種根部的酸性磷酸酶活性明顯高于葉部，這與前人論證結(jié)果一致。這可能是植物對低磷脅迫的一種主動生理反應(yīng)，有利于根系向根際土壤釋放酸性磷酸酶，以分解難溶態(tài)磷來滿足根系生長需要。低磷生境下，植物各部位酸性磷酸酶活性提高，可能是植物對低磷脅迫的一種普遍適應(yīng)性機理。

不同韭菜品種在低磷脅迫下，根和葉中酸性磷酸酶活性的大小，說明其在利用有機磷和難溶性磷方面具有明顯差異，低磷脅迫可以誘導(dǎo)耐低磷品種的酸性磷酸酶活性上升，幅度高于低磷敏感品種，以確保根和葉對磷的吸收，這種差異有可能成為快速有效篩選磷高效基因型的生理指標。3討論

(1)隨著磷濃度的降低，各品種根冠比加大，且耐低磷品種在低磷脅迫下能更好地促進光合產(chǎn)物向根系的運輸，以保證根系優(yōu)先生長，使之擁有更大的磷吸收面積。本試驗中791雪韭和甜脆791的根冠比比一代雜交和久星2號大，表明低磷脅迫對791雪韭和甜脆791的影響相對較小；而對一代雜交和久星2號的影響較大。

(2)不同韭菜品種根、葉酸性磷酸酶活性存在差異，其酶活性與磷濃度有關(guān)。隨著磷脅迫強度的增加，各品種根系酸性磷酸酶活性都有顯著提高，這說明根、葉中酸性磷酸酶活性直接受磷濃度調(diào)節(jié)。耐低磷品種791雪韭和甜脆791的酸性磷酸酶活性都高于其它兩個低磷敏感品種，且低磷脅迫時產(chǎn)生酸性磷酸酶活化有機潛力高，對磷的重復(fù)利用強，所以在磷營養(yǎng)脅迫時具有較強的抗性，從而體現(xiàn)出低磷脅迫下具有相對較強的適應(yīng)能力。

參考文獻：

[1]李酉開.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常用分析方法[M].北京：科學(xué)出版社，1983：276—278

[2]湯章城.現(xiàn)代植物生理試驗手冊[M].北京：科技出版社.1999：127.

[3]Sehiefelbein J W，Benfy P N.The development of plat root：new approaches to underground problem[J].plant cell.1991(3)：1147—1154

[4]嚴小龍，張福鎖.植物營養(yǎng)遺傳學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1997：39—41.106

[5]Raghothama K G.Phosphate acqusition[J].Annu Rev Plant Phys-iol Plant Mol Biol，1999，50：665—693.

[6]Marschner H，Rombeld V，Cakrnak I.Root-ineuced changes of mutrient availability in the ehinosphere[J].J Plant Nutr，1987(10)：1175—1184.

[7]劉國棟，李繼云，李振聲.低磷脅迫下小麥地上部某些改善的基因型差異[J].土壤學(xué)報，1998，35(2)：235—341.

[8]孫海國，張福鎖.缺磷條件下的小麥根系酸性磷酸酶的研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2002，13(3)：379—381.