柱花草磷高效种质筛选及根系形态对低磷胁迫的响应分析
2021-09-17刘允熙罗佳佳刘国道刘攀道
刘允熙,罗佳佳,雷 健,刘国道*,刘攀道*
(1.海南大学热带作物学院,海南 海口, 570228;2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,农业部华南作物基因资源与种质创制重点实验室,海南 海口, 571101)
磷(phosphorus,P)是植物生长所必需的大量营养元素之一,不仅是生物大分子(如DNA,RNA、磷脂质、ATP等)的重要结构成分,而且参与植物多种细胞进程(如光合作用、能量转移和碳代谢的细胞信号传导和调控等)[1-2]。土壤中能被植物直接吸收利用的无机可溶性磷酸盐(orthophosphate,Pi)仅占全磷含量的1%左右[3],磷有效性较低,这严重限制了作物和牧草的生长和产量[4-6]。在农业生产上,农民大量施用磷肥以应对低磷胁迫,但作物对磷肥的利用效率较低,只有约15%~20%的磷肥可被作物吸收利用,且过量的磷肥通过地下水和地表水径流淋失,严重污染环境[7]。
植物磷效率(P efficiency)可分为磷吸收效率(P uptake efficiency)和磷利用效率(P utilization efficiency)[8]。为应对低磷胁迫,植物形成了一系列机制来促进磷的吸收和利用,如:改变根系形态构型、增加根毛的数量和长度、根系分泌有机酸和酸性磷酸酶、体内含磷代谢物的再活化利用等[9]。在这些适应性机制中,植物的根系形态对土壤磷的吸收至关重要。已有的研究表明,磷效率的基因型差异在农作物(如水稻(Oryzasativa)、大豆(Glycinemax)、小麦(Triticumaestivum)和玉米(Zeamays)等)中普遍存在[10-12]。通过对不同作物的种质资源材料开展磷效率评价,筛选出磷高效基因型,对于作物磷效率的遗传改良具有重要意义。
植物扩展蛋白(Expansins,EXP)属于多基因超家族,可被分为4个亚家族,即α-expansins(EXPA)、β-expansins(EXPB)、expansin-like A(EXLA)和expansin-like B(EXLB)[13]。……
