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小麦及其祖先物种的丛枝菌根共生响应研究

2020-12-08阅读(750)

小麦及其祖先物种的丛枝菌根共生响应研究

论文摘要

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌能与小麦根系形成基于碳、氮、磷物质交换的互惠共生体,对小麦的营养吸收、抗病抗逆等具有综合的有益效应。现代普通小麦(六倍体)起源于多个祖先物种,但迄今为止,小麦及其祖先物种与AM真菌的共生关系如何?它们的AM共生响应模式有何异同?是否受土壤氮、磷肥力的调控?这些问题仍未得到科学的回答,严重阻碍了我们从菌根共生角度进行高抗低肥小麦新品种的选育。针对上述问题,本研究以普通小麦(Triticum aestivum)及其祖先物种(包括:拟斯卑尔脱山羊草[Aegilops speltoides]、乌拉尔图小麦[Triticum urartu]、节节麦[Aegilops tauschii]、野生二粒小麦[Triticum turgidum])为研究对象,通过在温室条件下人工接种AM真菌(接菌及不接菌)及施肥处理(未施肥,施氮,施磷及氮磷混施),结合AM侵染率测定、植物性状分析(生物量、氮磷含量)等,研究不同土壤肥力下小麦及其祖先物种与AM真菌的共生关系,揭示这些亲缘植物的AM共生响应模式,并进一步探讨小麦菌根依赖性的可能性遗传来源,为基于AM共生体的小麦育种提供科学依据。主要研究结果如下:(1)接种AM真菌后,各供试植物材料均被AM真菌侵染,但施肥对不同物种的AM真菌指标的影响各异。从单物种水平来看,施肥显著降低了节节麦和普通小麦根系中的AM真菌总侵染率,但对山羊草、乌拉尔图小麦和野生二粒型小麦则无显著影响。双因素方差分析表明,施肥及物种对丛枝侵染率、泡囊侵染率和孢子密度均有显著影响(all P<0.03),且丛枝侵染率、孢子密度及根外菌丝密度受施肥和物种的交互影响(all P<0.01)。(2)不同物种的生物量及氮磷含量均受施肥处理的显著影响,施氮及氮磷混施能显著提高多数物种的总生物量及氮含量。接种AM真菌显著提高了山羊草和节节麦的总生物量,提高了节节麦的磷含量,但降低了野生二粒小麦的磷含量。三因素方差分析表明,植物地上生物量、总生物量、根冠比、氮含量和磷含量均受施肥、物种及两者交互的显著影响(all P≤0.005);菌根接种对地下生物量(P=0.056)及植物磷含量(P=0.05)有接近显著的影响,但菌根接种及物种对地上生物量、地下生物量、总生物量、根冠比及磷含量均有显著的交互效应(all P<0.03);此外,菌根接种、物种和施肥对植物氮含量(P=0.049)及氮磷比(P=0.002)有三元交互影响。(3)在不同施肥处理下,不同物种的菌根响应模式各异。在未施肥处理下,野生二粒型小麦的菌根生长响应(MGR)为显著负效应(表明AM真菌抑制植物生长),节节麦和山羊草的菌根氮吸收响应(MNR)为显著正效应(表明AM真菌促进植物氮吸收);在施氮处理下,小麦的MGR和MNR均为正效应;在施磷处理下,小麦的MGR和菌根磷吸收响应(MPR)均为负效应,但山羊草的MGR则为正效应;在氮磷混施处理下,节节麦的MGR、MNR和MPR均为正效应,但山羊草的MGR和野生二粒小麦的MNR和MPR均为负效应。聚类分析表明,普通小麦和节节麦的菌根响应性关系较近,暗示了普通小麦的菌根依赖性的遗传来源可能是节节麦。上述研究结果表明,小麦及其祖先物种与AM真菌的相互关系各异,AM真菌对宿主植物生物量及营养吸收的作用受土壤肥力的调控。此外,本研究结果还表明,现代小麦的菌根依赖性可能来源于节节麦。本研究为小麦育种与共生微生物交叉研究开拓新的思路,为基于AM共生体的小麦品种选育提供科学依据。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  •   1.1 立论依据
  •   1.2 研究现状
  •     1.2.1 丛枝菌根真菌简介
  •     1.2.2 作物驯化对AM真菌共生体的影响
  •     1.2.3 施肥对AM真菌共生体的影响
  •     1.2.4 普通小麦及其祖先物种与AM共生的现状
  •   1.3 研究内容与意义
  •     1.3.1 主要研究内容
  •     1.3.2 研究意义
  •     1.3.3 技术路线
  • 第二章 材料与方法
  •   2.1 试验材料及试验设计
  •     2.1.1 试验材料
  •     2.1.2 试验设计及温室培养
  •     2.1.3 样品采集
  •   2.2 AM真菌侵染率、孢子密度、菌丝长度密度,球囊霉素的测定
  •     2.2.1 AM真菌侵染率的测定
  •     2.2.2 土壤孢子密度的测定
  •     2.2.3 菌丝长度密度的测定
  •     2.2.4 易提取球囊霉素的测定
  •   2.3 植物组织氮磷测定
  •   2.4 数据分析
  • 第三章 结果
  •   3.1 施肥处理对各物种AM真菌相关指标的影响
  •     3.1.1 施肥处理对山羊草AM真菌相关指标的影响
  •     3.1.2 施肥处理对乌拉尔图小麦AM真菌相关指标的影响
  •     3.1.3 施肥处理对节节麦AM真菌相关指标的影响
  •     3.1.4 施肥处理对野生二粒型小麦AM真菌相关指标的影响
  •     3.1.5 施肥处理对普通小麦AM真菌相关指标的影响
  •     3.1.6 施肥对不同物种AM真菌指标的影响
  •   3.2 施肥及AM接种对小麦及其祖先物种生物量和营养含量的影响
  •     3.2.1 施肥及AM接种对山羊草的生物量及营养含量的影响
  •     3.2.2 施肥及AM接种对乌拉尔图小麦的生物量及营养含量的影响
  •     3.2.3 施肥及AM接种对节节麦的生物量及营养含量的影响
  •     3.2.4 施肥及AM接种对野生二粒型小麦的生物量及营养含量的影响
  •     3.2.5 施肥及AM接种对普通小麦的生物量及营养含量的影响
  •     3.2.6 施肥以及AM接种对不同物种的生物量和营养含量的影响
  •   3.3 施肥对不同物种菌根响应的影响
  •     3.3.1 菌根生长响应
  •     3.3.2 菌根氮吸收响应
  •     3.3.3 菌根磷吸收响应
  •   3.4 不同物种菌根响应的聚类分析
  • 第四章 讨论
  •   4.1 施肥对不同物种AM真菌侵染率,孢子密度,根外菌丝长度,球囊霉素的影响
  •   4.2 施肥及AM接种对不同物种生物量及营养含量的影响
  •   4.3 施肥对不同物种菌根响应的影响以及不同物种菌根响应的聚类分析
  • 第五章 结论及展望
  •   5.1 主要结论
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 赵亚楠

    导师: 刘永俊,张琪

    关键词: 小麦,祖先物种,菌根真菌,施肥,菌根响应

    来源: 兰州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 生物学,农业基础科学,农艺学,农作物

    单位: 兰州大学

    分类号: S512.1;S154.3

    总页数: 59

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