磷对盐碱胁迫下棉花离子平衡及相关调控基因的影响
磷素,生物量,1材料与方法,1试验材料,2试验设计,3样品采集与分析,4数据处理方法,2结果与分析,1相对生物量和根冠比,2根系形态,3磷对盐碱胁迫下棉花逆境生理指标的影响,4磷对盐和碱胁迫下棉花离子含量的影响
孙嘉璘,侯振安(石河子大学农学院农业资源与环境系,新疆石河子 832003)
盐胁迫是生态环境和人类健康的主要威胁,会降低作物产量并影响农业用地[1-2]。盐胁迫会使植物产生盐离子毒害和养分失衡,导致生理代谢紊乱、生长受抑、产量和质量降低,严重时甚至致死[3]。碱胁迫比盐胁迫对植物的影响更为严重,这是因为根际的pH过高,直接导致Fe2+、Ca2+、Mg2+和H2PO4-沉淀,离子的吸收受到抑制、平衡受到破坏,干扰植物的各项生理代谢活动,致使盐分对植物的伤害作用增强[4-6]。盐胁迫和碱胁迫通常相伴而生,植物可通过各种生理及分子机制来适应盐碱胁迫环境,包括渗透调节、盐分外排、离子区隔化、活性氧清除、转录调控、信号转导等[7]。虽然不同作物适应盐碱环境的方式和机理有所不同,但通过离子吸收和区域化维持植物细胞内的离子平衡(离子稳态)是提高植物耐盐性的关键机制之一[8-9]。植物抗盐碱生理实质上就是矿质营养问题,应该从矿质营养角度去研究植物对不同离子的吸收、分配和调控机理[10]。因此,促进盐碱胁迫下植物对营养离子的吸收是提高植物耐盐碱性的关键[11]。
新疆是我国主要的商品棉生产基地,也是全国最大的盐渍土区,盐渍化耕地占灌区耕地总面积的37.72%[12],在盐碱侵害下,土壤结构受到破坏,腐殖质淋失,通气、透水不良,严重影响作物生长。棉花属于中等耐盐作物,其盐分阈值为7.7 dS/m (土壤饱和电导率),具有较高的耐盐性,但其产量仍然会受到盐分胁迫的不利影响[13]。资料显示,新疆棉花因受土壤盐碱胁迫的影响每年减产6.5×106kg,约占棉花总产量的9%[14]。因此,提高棉花耐盐碱性对于促进新疆棉花产业可持续发展具有重要意义。
磷参与植物许多代谢过程,包括能量转移、信号传导、有机物合成、光合作用和呼吸作用[15]。在农业生产中,磷被认为是仅次于氮的最缺乏必需营养元素。研究发现,适量磷素可促进盐胁迫下植物深层根系生长[16]。提高磷素水平能够促进盐胁迫下番茄、黄瓜、小麦、黑麦草等的生长,降低膜伤害,促进矿质元素和水分的吸收,维持钾离子稳定,减少钠离子积累,从而提高耐盐性[17-18]。较高pH的碱土会导致磷素有效性降低[19],影响作物生长,合理地补充磷素,势必会缓解胁迫,进而提高作物的耐盐碱性。磷素介导植物耐盐碱性的机制较为复杂,目前还不完全清楚,且该领域还缺乏分子和基因水平的机制研究[20]。
因此,揭示磷素介导棉花耐盐碱机制对于通过合理施肥提高棉花耐盐碱性,促进新疆棉花产业可持续发展具有重要科学意义。本研究采用盆栽试验 ......
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