低磷胁迫下甘蓝型油菜酸性磷酸酶对磷效率的贡献分析.pdfVIP

中国科学: 生命科学 2010 年 第40 卷 第5 期: 418 ~ 427 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 论 文 低磷胁迫下甘蓝型油菜酸性磷酸酶对磷效率的 贡献分析 ①② ② ② ①②* 张海伟 , 黄宇 , 叶祥盛 , 徐芳森 ① 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室, 武汉 430070; ② 华中农业大学农业部亚热带农业资源与环境重点开放实验室, 武汉 430070 * 联系人, E-mail: fangsenxu@ 收稿日期: 2009-12-29; 接受日期: 2010-03-14 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2005CB120905)和国家高技术研究发展计划(批准号: 2006AA10A112)资助项目 摘要 为探讨低磷胁迫下甘蓝型油菜酸性磷酸酶活性的基因型差异及其与磷效率的关系, 关键词 采用土培实验研究了磷高效基因型102 和磷低效基因型105 对有机磷和无机磷的利用及其根 甘蓝型油菜 酸性磷酸酶活性 际土壤酸性磷酸酶活性差异; 并采用水培实验研究了甘蓝型油菜根系分泌的酸性磷酸酶及 磷的再利用 不同叶片酸性磷酸酶的活性差异. 结果表明, 低磷胁迫能诱导根系及根系分泌的酸性磷酸酶 磷效率 活性升高; 土培条件下, 由于酸性磷酸酶的有效性受较多因素影响, 植物的磷营养和磷吸收 低磷胁迫 效率与根系分泌的酸性磷酸酶活性并不直接相关; 缺磷胁迫下重组自交系群体叶片酸性磷 酸酶活性与磷利用效率呈显著正相关, 进一步表明低磷诱导的植株叶片酸性磷酸酶活性升 高能促进体内磷的再利用, 从而提高磷利用效率. 磷在植物生长和代谢过程中发挥着重要作用[1]. dopsis thaliana L.) 、玉米(Zea mays L.)及菜豆(Pha- 植物从土壤中吸收的磷主要是由难溶性磷活化和有 seolus vulgaris L.)等多种植物根系分泌的酸性磷酸酶 机磷矿化得到的H2PO4−2 和HPO4−2 . 有机磷约占土壤 活性升高[8~12]. 也有研究认为, 植物根际酸性磷酸酶 总磷含量的 20%~80%[2], 且其矿化能调节土壤磷的 活性与根际有机磷的耗竭显著相关[13~15]. 此外, 植物 生物有效性[3] [4~6] 体内磷酯的水解是植物进行能量代谢和植物细胞代 . 很多研究 表明, 有机磷能够被植物 利用, 因此, 土壤有机磷对植物的磷营养有重要意义. 谢调节的重要过程. 有研究认为, 胞内酸性磷酸酶参 土壤有机磷只有被磷酸酶水解后才能被植物吸 与了植物体内磷的再利用, 因此其可能与磷的利用 收利用. 酸性磷酸酶是酸性土壤及植物体内存在的 效率密切相关. 在缺磷条件下, 植物体内储存的磷首 一种重要的水解酶[7], 能够将有机磷矿化为无机磷后 先满足代谢较为活跃的组织, 如幼叶和生长点的需 被植物利用. 低磷胁迫下植物根系能够分泌酸性磷 要[16] . 因此老叶中的有机磷能被酸性磷酸酶水解为 酸酶以提高土壤有机磷的有效性, 这被认为是植物 无机磷, 并通过韧皮部转运至新叶或其他幼嫩器官[17]. 对缺磷胁迫的一种适应性机制. 研究表明, 低磷胁迫 上述研究表明, 胞内酸性磷酸酶和根系分泌的酸性 能够诱导白羽扇豆(Lupinus al