不同磷效率紫花苜蓿叶绿素荧光参数对低磷胁迫的响应

【目的】探讨不同磷效率紫花苜蓿(Medicago sativa L.)叶片光合性能对低磷胁迫的响应,从光能转化和利用的差异来揭示品种适应磷胁迫的机理。【方法】试验采用砂培法,供试材料为2个磷高效紫花苜蓿品种甘农6号(G6)、极光(JG)和2个磷低效品种Bara 310SC(B310)、甘农4号(G4)。以1/4霍格兰营养液为基础,设置磷浓度为0.5 mmol/L(正常对照)和0.05 mmol/L(低磷)两个处理水平,紫花苜蓿幼苗处理30天后,测定苜蓿幼苗叶片叶绿素荧光参数,将样品烘干后,测定生物量和磷含量。【结果】与对照相比,低磷胁迫下4个苜蓿品种的生物量和磷利用效率均降低,相对可变荧光诱导曲线J点和I点的荧光强度上升,初级醌受体(Q_(A))被还原的最大速率(M_(o))显著增加,受体库容量(S_(m))等参数下降,PSⅡ受体侧受损;活性反应中心数目(RC/CS_(o))降低,光能的吸收(ABS/RC、ABS/CS_(o))、捕获(TR_(o)/RC、TR_(o)/CS_(o))、传递(ET_(o)/RC)和耗散(DI_(o)/RC、DI_(o)/CS_(o))显著增加,性能指数(PI_(abs)和PI_(total))降低,光合电子传递受阻,PSⅠ和PSⅡ的整体性能降低。从品种间差异来看,磷高效利用型品种G6和JG这些参数的变化幅度均小于磷低效利用型品种B310和G4,且在相同磷处理下具有较高的生物量和磷利用效率。【结论】低磷胁迫主要抑制苜蓿叶片受体侧及反应中心电子传递链性能,使PSⅠ和PSⅡ性能下降,光合电子传递受阻,最终导致生物量和磷利用效率降低。与磷低效利用型品种相比,磷高效利用型品种具有较高的光合电子传递活性,能较好的维持光合系统的稳定性;与其他荧光参数相比,PI_(abs)对低磷胁迫最为敏感,且与磷利用效率显著正相关,能有效的反映PSⅡ光能转化效率、活性反应中心和受体侧的状况,是评估低磷胁迫下苜蓿光合活性的有效指标。

低磷胁迫下紫花苜蓿根系解剖结构对磷吸收效率的影响

为明确紫花苜蓿(Medicago sativa)根系解剖结构对低磷胁迫的响应特征,探明根系解剖结构变化对磷吸收效率的影响,本研究以12个紫花苜蓿品种为材料,在对照(0.5 mmol·L^(−1) NH4H2PO4)和低磷胁迫(0.05 mmol·L^(−1) NH4H2PO4)下,测定苗期根系中柱面积、皮层面积、皮层细胞层数等根系解剖结构特性。低磷胁迫抑制了各紫花苜蓿品种的生长和磷吸收效率,不同品种对低磷胁迫的响应存在显著差异;基于相对生物量和相对磷吸收效率,将供试品种划分为高产耐低磷、高产磷敏感、低产耐低磷和低产磷敏感型四大类型,这4类品种在低磷胁迫下均表现出皮层面积、中柱面积和次生木质部面积下降等趋势;与其他3种类型相比,高产耐低磷型品种的皮层细胞层数下降幅度较大,而通气组织占皮层百分比增大幅度较大,这有助于提高根系横向吸收效率,同时次生木质部面积下降幅度较低,保证了较强的轴向运输能力。逐步回归分析表明,通气组织占皮层百分比和皮层细胞层数(P<0.05)、次生木质部面积(P<0.01)与磷吸收效率显著正相关。调控次生木质部面积、皮层细胞层数和通气组织占皮层百分比是紫花苜蓿根系解剖结构响应低磷胁迫的主要途径,其中次生木质部面积是影响磷吸收效率最关键的解剖结构性状。

6个紫花苜蓿品种根系形态结构对低磷胁迫的响应

为明确低磷胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)根系形态结构的响应差异对磷效率的影响,以6个紫花苜蓿品种为材料,采用营养液砂培法,测定两种磷水平(对照:0.5 mmol·L^(-1);低磷:0.05 mmol·L^(-1))下苜蓿根系形态、解剖结构和磷效率。结果表明:低磷胁迫下,各苜蓿品种的根系长度、表面积、导管直径、中柱直径及其占根直径比例均降低,其余根系性状则呈现不同的变化趋势。低磷胁迫抑制了各苜蓿品种的生长和磷吸收;除‘赛迪’的磷利用效率显著增加外,其余5个苜蓿品种的磷利用效率均显著降低。‘赛迪’主要通过增加根冠比和磷利用效率,表现出较强的耐低磷能力。总体表明,根系长度、表面积、体积、导管直径、中柱直径及其占根直径比例是苜蓿根系响应低磷胁迫的主要指标,其中根系长度和中柱直径占根直径比例分别是影响6个苜蓿品种磷吸收和利用效率最关键的根系性状。