花生野生種A.correntina耐連作生理基礎(chǔ)研究

1、花生野生種A.correntina 耐連作生理基礎(chǔ)研究連作障礙可導(dǎo)致花生產(chǎn)量顯著下降, 品質(zhì)降低, 土壤理化性狀惡化, 土壤肥力下降 , 病害加重。加強花生連作障礙機理及防控措施的研究, 對提高花生產(chǎn)量和質(zhì)量 , 促進花生產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。 TOC o 1-5 h z 通過相關(guān)的生理生化指標(biāo)的檢測分析, 研究花生耐連作的生理生化機理, 篩選鑒定出花生耐連作種質(zhì)資源以及應(yīng)用其選育出花生耐連作新品種, 是目前防治花生連作障礙最為經(jīng)濟有效的途徑。因此本研究以花生野生種A.correntina(Arachis.correntina) 和栽培種桂花22、桂花17為材料 , 通過測定花生

2、栽培種和野生種連作土壤理化和生物學(xué)性狀, 磷、 鉀素利用效率, 水培根系分泌物和根際土壤物質(zhì)的化感效應(yīng)以及磷、鉀轉(zhuǎn)運蛋白相關(guān)基因的克隆與分析, 研究花生栽培種和野生種耐連作差異的生理生化機制, 為鑒定花生野生種A.correntina 的耐連作能力提供科學(xué)依據(jù), 為其應(yīng)用于花生耐連作的遺傳改良提供理論基礎(chǔ)和基因來源。主要研究結(jié)果如下：1、連作條件下, 花生野生種A. correntina 的土壤理化和生物學(xué)性狀的變化幅度更小與正茬相比, 花生野生種A. correntina 和栽培種桂花 17 隨著連作年限的增加, 土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量、土壤有效養(yǎng)分含量和干物質(zhì)產(chǎn)量均降低,A. corrent

3、ina 相比桂花17 下降幅度?。粌蓚€花生品種隨連作年限的增加, 根際土壤的真菌數(shù)量均增加,A. correntina 相比桂花17增加幅度小。桂花 17 各個連作年限處理的土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶和酸性磷酸酶活性隨連作年限的增加有下降的趨勢A. correntina 各生育期各連作年限處理間的土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、酸性磷酸酶和土壤過氧化氫酶活性的差異不大, 變幅小。從連作條件下土壤理化與生物學(xué)性狀變化的初步試驗研究表明,A.correntina 耐連作能力比栽培種桂花17更強。 兩個花生品種的不同連作年限的土壤過氧化氫酶活性的變化無規(guī)律性。相關(guān)性分析表明兩個花生品種的土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶和酸性磷酸酶活性與土

4、壤細(xì)菌 , 放線菌數(shù)量及主要土壤養(yǎng)分含量間存在顯著正相關(guān), 與土壤真菌存在負(fù)相關(guān)關(guān)系 , 這些酶可作為評價土壤肥力的指標(biāo)。2、花生野生種A. correntina 的光合生產(chǎn)受磷、鉀營養(yǎng)水平的影響相對較小, 磷、 鉀素利用效率高于栽培種桂花22。施磷、鉀均可明顯提高桂花22 的葉片光合速率、葉片葉綠素含量、葉片蒸騰速率、葉片氣孔導(dǎo)度和干物質(zhì)產(chǎn)量，降低桂花22葉片胞間C02濃度。相比桂花22,A. correntina 5 個施磷、鉀處理間的葉片光合速率、葉片葉綠素含量、葉片蒸騰速率、葉片氣孔導(dǎo)度、葉片胞間C02濃度和干物質(zhì)產(chǎn)量的總體差異小，受施磷、鉀量影響小。A. correntina 各施磷

5、、鉀處理在栽培后96d、120d葉片葉綠素含量和凈光合速率下降幅度小, 保持較高含量。相比桂花22, A. correntina 的植株含磷、鉀量和磷、鉀素利用效率在不同施磷、鉀處理間變化幅度比桂花22 的小 , 受施磷、鉀量影響小。試驗表明A. correntina 各施磷、鉀處理的磷、鉀素利用效率普遍高于桂花22, 受施磷、鉀量影響小。本試驗結(jié)果為A. correntina 應(yīng)用于花生的磷、鉀高效遺傳改良提供了基礎(chǔ)依據(jù)。在受磷饑餓的誘導(dǎo)磷相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白基因相對表達(dá)量野生種A. correntina低于栽培種桂花17。試驗獲得4條磷轉(zhuǎn)運蛋白相關(guān)基因序列（P31、 P32、 P51 和P52）長

6、度在600bp左右,2條鉀轉(zhuǎn)運蛋白相關(guān)基因序列（K21和K22）長度為483bp,鉀轉(zhuǎn)運蛋白相關(guān)的氨基酸序列與已知的其它作物的磷、鉀轉(zhuǎn)運蛋白同源性較高, 推導(dǎo)出的鉀轉(zhuǎn)運蛋白相關(guān)的氨基酸序列與已知的其它作物的生 長素抑制蛋白同源性較高。試驗所得的磷、鉀轉(zhuǎn)運蛋白相關(guān)的氨基酸序列目前還較少有報道。運用試驗所得的磷、鉀轉(zhuǎn)運蛋白基因的保守序列設(shè)計特異引物進行實時熒光定量PC期析,實時熒光定量PCR分析表明，在低磷脅迫下，試驗擴增所得的磷（P71、P72、P81 和P82）、鉀（K91和K92）轉(zhuǎn)運蛋白同基因在 A. correntina 和桂花17的相對表 達(dá)量總體表現(xiàn)出脅迫處理前期升高, 脅迫處理后期

7、逐漸降低的趨勢。同時在兩個花生品種4條磷轉(zhuǎn)運蛋白相關(guān)基因序列（P71、P72、P81和P82）之間的相對表達(dá)量也存在明顯差異, 桂花17 受低磷脅迫誘導(dǎo)的磷轉(zhuǎn)運蛋白相關(guān)基因各時期相對表達(dá)水平明顯高于4. correntina, 推測桂花17 受低磷脅迫的影響可能要大于A. correntina 。在受鉀饑餓的誘導(dǎo)鉀相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白基因相對表達(dá)量 A. correntin 和桂花 17 無明顯差異。試驗表明本試驗所獲得的花生磷、鉀轉(zhuǎn)運蛋白基因可能主要參與了花生的根從土壤中吸收磷、鉀的過程, 在分子水平上A. correntina 受低磷脅迫的影響要小于桂花17。 4、野生種A. correntina

8、 和栽培種桂花22根系分泌物及其化感作用存在差異, 野生種植株生長受到化感物質(zhì)的抑制作用小于栽培種。野生種和栽培種根系分泌物及其化感作用存在差異。連作條件下, 分離鑒定出的桂花22 和 A. correntina 根分泌物包括有機酸類、醇類、酯類、酮類、醛類、苯類、烴類等, 主要有機化合物有：鄰苯二甲酸、苯甲醛、草酸、對乙基苯甲酸、丙酰胺、丙氨酸、戊酸等。用花生根系分泌物對花生幼苗進行生物檢測, 從試驗結(jié)果看, 桂花 22 水培根系分泌物和土壤根際物質(zhì)乙醚組分高濃度處理對桂花22 的株高、根長、地上干重和地下部干重均表現(xiàn)出抑制作用, 抑制作用隨著組分濃度增大而增強, 其他組分物質(zhì)對花生幼苗的生

9、長均影響不大, 與對照相比差異未達(dá)到顯著水平。而A.correntina 各物質(zhì)組分處理與對照相比未表現(xiàn)出顯著抑制作用。桂花22D3組分株高、根長和地下部干重均顯著低于對照，表現(xiàn)出抑制作用，而其他組分處理與對照的差異均未達(dá)顯著水平。首次明確花生根分泌物中的苯甲醛及對乙基苯甲酸對花生具有化感作用。與對照比,苯甲醛,對乙基苯甲酸,阿魏酸的低濃度處理(1 X 10-5mo1/L)對兩 TOC o 1-5 h z 個花生品種的株高, 根長 , 地上部干重和地下部干重有促進作用或抑制作用小, 而苯甲醛，苯甲酸，阿魏酸的兩個高濃度處理(1 x 10-3mol/L和1 x 10-4mol/L)者B存在不同程度的抑制作用, 并與對照存在顯著性差異(P0.05) 。與對照相比, 高濃度處理的苯甲醛，苯甲酸，阿魏酸的SOD#活性,POD酶活性和MDA&兩個花生品種中都表現(xiàn)出不同程度的上升趨勢。試驗表明根系物質(zhì)的化感抑制作用差異可能是造成A. correntina 和桂花22 耐連作能力差異的主要原因之一綜上所述, 相比花生栽培種, 花生野生種A.correntina 連作條件下的土壤理化和生物學(xué)性狀的變化幅度更小, 植株光合生產(chǎn)