论文部分内容阅读
19世纪工业革命过后,绿色植被面积锐减、煤和石油等燃料的大量使用导致大气中CO2浓度持续上升。在自然界中,二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料,植物的生长发育、产量品质及抗逆性等都受到其浓度变化的影响。在设施生产中,增施CO2气肥也是设施作物增产的重要手段之一。当今学术界已有很多学者通过研究揭示了CO2加富对植物生长、发育以及对逆境抗性等方面产生的影响,但是在CO2加富对植物矿质元素缺失与共生真菌的影响方面,目前鲜有报道,而其中生理和分子机制更是需要探明。本试验选用常见的设施蔬菜番茄(Solanum lycopersicum L.)为研究材料,在人工气候培养箱内采用水培以及沙土、蛭石等混合基质栽培的方式,通过植物光合速率、氧敏感性、荧光显徽镜、GUS染色、台盼蓝染色、干物质重、原子分光光度计等生理生化及分子生物学手段及指标,去研究CO2加富和根部接种菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal)对番茄在低磷环境下生长的影响,以及CO2加富对菌根真菌生长的影响,并对其内部机理进行了探索。试验主要结果如下: 1.本试验结果表明CO2加富能够缓解番茄所受到的低磷胁迫,促进其在低磷环境下对磷的吸收。我们发现在低磷浓度环境下,生长在高CO2浓度(900μL/L)环境下的番茄植株和生长在对照(CO2:450μL/L)环境下的番茄植株相比,在长势,干物质重量,光合能力等方面均有显著上升。通过原子分光光度计测定植株体内磷含量发现,CO2加富环境中生长的番茄植株,体内磷浓度提高,体内磷含量显著提高。这些结果表明CO2加富能够提高番茄对低磷环境中磷元素的吸收。同时,通过进一步试验发现,CO2加富能够增加番茄体内RBOH1、FZY、WFI、IAA15、MAX1、MAX2、CCD7、CCD8等基因的表达,提高根中ROS的积累量以及植物体内生长素的合成量。 2.明确了菌根真菌能够促进番茄在低磷胁迫下对磷的吸收。通过试验我们发现,番茄在低磷环境下,接种菌根后,其光合速率、氧敏感性、干物质重等,较未接种番茄均有显著提高。这些结果表明,菌根真菌能够显著缓解低磷环境对番茄所造成的胁迫。同时,我们还发现,CO2加富以及低磷环境能够促进番茄根系菌根真菌的生长:CO2加富以及低磷环境中的菌根真菌对番茄根系的侵染率以及侵染密度均显著高于其他处理组。以上结果表明,菌根真菌和番茄根系共生,能够促进其对磷的吸收,而这种促进关系,在CO2加富条件下能够有更为显著的效果,因此,这可能是与CO2加富促进番茄体内IAA和SLs合成含量的增加有关。 3.根据前面试验所得结果,对CO2加富能够促进菌根生长的机制进行了初步探索。本研究发现将番茄植株体内与独脚金内脂合成相关基因沉默后,在CO2加富以及低磷环境下,植株的光合速率、氧敏感性、干物质重、菌根真菌侵染率以及侵染密度与pTRV植株相比,均都显著性的降低。这些结果表明,独脚金内脂合成相关基因沉默后,CO2加富对菌根真菌生长促进的效果显著降低甚至消失,从而导致番茄植株与菌根真菌共生对低磷环境的抗性显著降低甚至消失。