收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

转BADH基因大豆对盐碱土壤磷素转化的影响

于崧  
【摘要】:甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因是高等植物合成渗透调节剂甜菜碱的关键基因。将BADH基因导入栽培大豆黒农35培育得到的转BADH基因大豆能够在盐碱土壤中生长正常。转BADH基因大豆田间释放可能对土壤生态系统产生影响,我们假设BADH基因导入改变了根系分泌物的组成、数量,导致与磷素转化有关的功能细菌群落结构和多样性发生变化,并影响根际磷素的转化和生态过程。 因此,我们选择大豆主产区黑龙江省西部盐碱土壤,以转BADH基因大豆(SRTS)、受体非转基因大豆(HN-35)、野生大豆(YS-21)及当地常规栽培品种抗线王(K)和合丰50(HF-50)为研究材料,大田实验与框栽试验相结合,分析根系分泌物的差异,并采用PCR-DGGE相结合的方法,研究SRTS对根际土壤中与磷素转化过程相关的关键功能菌——有机磷细菌(PMB)和无机磷细菌(PSB)多样性的影响,同时测定磷素转化主要生态指标的变化,分析磷细菌变化与磷素转化生态功能改变之间的联系。该研究揭示了BADH基因导入大豆对土壤磷素转化主要生态过程及磷细菌群落结构和功能影响机理,为转BADH基因大豆的土壤生态安全评价提供研究基础。主要结论如下: 1.转BADH基因大豆对根系分泌物组成和数量的影响 SRTS的H+分泌量最多(0.049μmol g-1dry root h-1),显著的高出K、HN-35、Y-21和HF-5014.65%、48.20%、40.43%和63.16%。相比于其它品种大豆,SRTS具有更强的释放H+的能力,从而可以有效的酸化土壤,调节其生境根际土壤的pH值,改善盐碱环境。 与HN-35相比,SRTS显著改变了根系分泌物中有机酸的种类和数量。SRTS根系分泌物中检测出5种有机酸,HN-35检测出6种有机酸,酒石酸和丙二酸为SRTS根系分泌物中没有的成分,苹果酸是SRTS较HN-35所特有的有机酸成分。柠檬酸为分泌最多的有机酸,SRTS的柠檬酸、乙酸分泌量显著高于其它品种大豆,而SRTS和HN-35草酸和琥珀酸的分泌量差异不显著。从有机酸的总含量来分析,SRTS较其亲本HN-35分泌的有机酸种类少,但是含量显著高于HN-35。 SRTS与其它品种大豆间氨基酸种类变化不大,但是含量上差异较大。18种氨基酸中均检测到13种,其中天冬氨酸是分泌最多的氨基酸。此外,SRTS根系分泌物中谷氨酸、天冬酰胺、色氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸的含量均占有很大的优势,分别显著高出其亲本HN-35102.79%、55.43%、34.28%、33.79%、78.17%、63.29%、117.84%和147.62%。SRTS根系分泌物中氨基酸的含量只有丙氨酸、甘氨酸、缬氨酸、亮氨酸较其亲本HN-35少。SRTS的氨基酸总量显著高于HN-35、Y-21和HF-50,并分别高出37.93%、17.63%和131.68%,和K的差异不显著。 SRTS与HN-35、K和HF-50在可溶性总糖含量上没有显著差异,只显著高出Y-2178.52%。碳水化合物的组成及含量,在一定程度上存在差异。我们在大豆根系分泌物中均检测到了10种碳水化合物成分,包括:肌醇、赤藓糖醇、丙三醇、核糖醇、果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、阿拉伯糖和半乳糖。从整体来看,趋势较为一致,核糖醇的分泌量最多,蔗糖的分泌量最少。其中赤藓糖醇、丙三醇、果糖、葡萄糖、阿拉伯糖的含量,SRTS显著高于HN-3518.65%、17.26%、136.06%和13.14%。核糖醇、果糖、葡萄糖和半乳糖的含量二者之间无显著差异,SRTS只有肌醇和麦芽糖的含量显著低于HN-35。 2.转BADH基因大豆对根际土壤磷素有效性的影响 SRTS对根际土壤速效磷存在一定程度的影响,但其影响具有时期性。SRTS在花期和结荚期对根际土壤速效磷有一定的促进作用,鼓粒期SRTS与HN-35、HF-50的差异不显著,却显著高于Y-21及K,分别高出4.32%和11.15%,成熟期SRTS根际土壤速效磷低于HN-35,但却显著高于其它大豆品种。 SRTS对根际土壤有机磷有促进作用,从整个生育期土壤有机磷平均水平来看,SRTS显著高于其它品种大豆。从花期到成熟期,SRTS对土壤有机磷的含量均有一定程度的促进。SRTS对根际土壤无机磷的影响具有时期性,在花期对土壤无机磷的活化能力最强,而其它时期SRTS与其它品种大豆无显著差异。 SRTS对土壤微生物量磷有促进作用,在苗期、结荚期、成熟期SRTS均强于HN-35。SRTS对土壤微生物量碳有促进作用,在苗期、花期、结荚期和成熟期SRTS对根际土壤微生物量碳的促进作用高于同期HN35。SRTS对土壤微生物量C/P有抑制作用。 3.转BADH基因大豆对根际土壤磷素转化生态功能的影响 SRTS对根际土壤酸性磷酸酶活性的影响表现为大豆苗期、花期和结荚期对酸性磷酸酶活性有促进作用,鼓粒期和成熟期对酸性磷酸酶活性有抑制作用。SRTS对根际土壤中性磷酸酶活性有显著的促进作用,SRTS中性磷酸酶活性较HN-35、Y-21、K和HF-50分别提高了26.42%、203.92%、14.15%和32.94%。SRTS对根际土壤碱性磷酸酶活性影响较小,除鼓粒期外,其它生育期SRTS根际土壤碱性磷酸酶活性与其亲本非转基因大豆HN-35之间的差异均未达到显著水平。通过相关性分析表明,中性磷酸酶活性对磷素有效性的影响最显著。 SRTS能够降低根际土壤pH,它直接影响土壤微生物群落的种类、数量和活性等。SRTS提高了有机磷细菌和无机磷细菌的数量,并显著促进了有机磷转化作用强度和无机磷转化作用强度,相关性分析表明,有机磷细菌数量与有机磷转化作用强度,无机磷细菌数量与无机磷转化作用强度均呈显著正相关关系。 4.转BADH基因大豆对根际土壤磷细菌群落多样性的影响 SRTS根际土壤有机磷细菌(PMB)的条带数低于HN-35,多样性指数(Dsh)及均匀度指数(Jsh)均要高于其亲本HN-35;SRTS根际土壤无机磷细菌(PSB)的条带数高于HN-35,多样性指数(Dsh)及均匀度指数(Jsh)均要低于其亲本HN-35。主成分分析与Cluster分析结果一致显示,SRTS有机磷细菌和SRTS、HN-35无机磷细菌群落结构相似度较高,与HN-35有机磷细菌差别较大。SRTS的种植抑制了根际土壤中有机磷细菌某些类群的生长(如条带l、m、n、q、u、v、w所代表的PMB类群),也促进了某些类群的生长(如条带a、g、o、p、t所代表的PMB类群)。SRTS的种植抑制了根际土壤中无机磷细菌某些类群的生长(如条带C、K、L所代表的PMB类群),也促进了某些类群的生长(如条带D、F、J、Q、R、S所代表的PMB类群)。根际磷细菌的菌群种类均已在前人文献中记录和归类,本研究中根际有机磷细菌匹配菌株主要属于芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞杆菌(Pseudomonas)、肠细菌(Enterobacter)、黄杆菌(Flavobacterium)、和沙门氏菌(Salmonella),其中黄杆菌和沙门氏菌为SRTS根际有机磷细菌所特有的菌群,SRTS缺失条带属于芽孢杆菌、假单胞杆菌和肠细菌。根际无机磷细菌匹配菌株主要属于芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞杆菌(Pseudomonas)、肠细菌(Enterobacter)、和柠檬酸细菌(Citrobacter),其中柠檬酸细菌为SRTS根际无机磷细菌所特有的菌群,SRTS缺失条带属于芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞杆菌(Pseudomonas)、肠细菌(Enterobacter)。研究结果表明在一定程度上SRTS的种植减少了根际土壤中有机磷细菌群落的多样性,促进了根际土壤中无机磷细菌群落的多样性,改变了磷细菌群落的结构,并且影响了某些磷细菌类群的生长与分布。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李永华,王玮,杨兴洪,邹琦;干旱胁迫下不同抗旱性小麦BADH表达及甜菜碱含量的变化[J];作物学报;2005年04期
2 梁峥,谭平平,骆爱玲,宋海燕,张婷,白琴华;菠菜BADH单抗细胞株及其应用初探[J];Acta Botanica Sinica;1996年07期
3 丁占生,张艳敏,张光荣,温之雨,郭北海;外源甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因对小麦合成甜菜碱的影响[J];华北农学报;2003年S1期
4 曲同宝,王丕武;基因枪法将BADH基因转入羊草的研究[J];中国草地;2005年02期
5 刘振林,戴思兰;植物甜菜碱醛脱氢酶基因研究进展[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2004年03期
6 卓仁英,孙宗修;诱导型启动子Rd29A引导的植物表达载体的构建[J];浙江林学院学报;2004年03期
7 张艳敏,郭北海,蒋春志,温之雨,丁占生,李辉,李洪杰,何锶洁,陈受宜,朱至清;转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因小麦的耐盐耐旱性[J];华北农学报;2003年01期
8 刘家尧,卢从明,骆爱玲,马德钦,王学臣,梁峥;蛋白核酸合成抑制剂和蛋白磷酸化对基因表达的调节[J];植物生理学通讯;2003年02期
9 黄祖法;温琼英;;茶树根表微生物的研究初报[J];湖北农学院学报;1982年04期
10 陈厚德,赵卫华,王彰明,袁树忠,夏慧;药剂拌种对小麦苗期根际微生物的影响[J];安徽农业科学;2005年01期
11 高小宽;;根际微生物对小麦种子发芽率的影响[J];现代农村科技;2009年19期
12 张元龙;万金精;;小麦根际微生物的研究 Ⅱ.微嗜氮細菌在根际的分布及其对小麦幼苗生长的影响[J];河南农业大学学报;1963年02期
13 段俊英;何秀良;柴明;戴祥鹏;鞠京丽;;不同灌水量对冬小麦各主要生育期根际微生物及根系生理活性的影响[J];生态学杂志;1986年06期
14 程剑平;张仁绥;刘世全;;雅连根际、非根际微生物的初步观察[J];中药材;1990年09期
15 胡小加;根际微生物与植物营养[J];中国油料作物学报;1999年03期
16 刘红艳,邓欣;我国茶树根际微生物研究现状及展望[J];茶叶通讯;2003年04期
17 张艳敏;甜菜碱与植物抗逆性[J];河北农业科学;2004年02期
18 侯杰;叶功富;张立华;;林木根际土壤研究进展[J];防护林科技;2006年01期
19 魏淑珍;高小宽;;根际微生物对高粱发芽的影响[J];湖北农业科学;2010年03期
20 高小宽;魏淑珍;;根际微生物对绿豆发芽率的影响[J];江苏农业科学;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王伟伟;孟庆伟;杨兴洪;;转BADH基因烟草提高抗冷性的研究[A];第六届中国植物逆境生理学与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2010年
2 燕丽萍;夏阳;梁慧敏;刘翠兰;庞彩红;李双云;;紫花苜蓿转BADH基因及其T1代耐盐性研究[A];第三届中国苜蓿发展大会论文集[C];2010年
3 李秋莉;高晓蓉;刘大伟;安利佳;;辽宁碱蓬甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)克隆及转化烟草的研究[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年
4 林伟杰;纪成灿;顾钢;彭怀俊;;根际微生物研究现状与应用前景[A];中国植物病理学会第六届青年学术研讨会论文集——植物病理学研究进展(第五卷)[C];2003年
5 余波;余波;彭方;方呈祥;;新疆胡杨林根际微生物的初步研究[A];中国微生物学会微生物资源专业委员会成立大会暨第一届学术研讨会论文摘要集[C];2009年
6 江曙;钱大玮;段金廒;严辉;于光;;根际微生物对药材道地性的影响[A];全国第8届天然药物资源学术研讨会论文集[C];2008年
7 李文英;彭智平;徐培智;于俊红;黄继川;;蔬菜土传病害与根际微生物关系之初探[A];中国菌物学会第五届会员代表大会暨2011年学术年会论文摘要集[C];2011年
8 黄宝灵;吴庆梅;吕成群;方丽英;李校雨;;几种松树根际益生菌的数量分析[A];微生物实用技术生态环境应用学术研讨会论文集[C];2008年
9 祖慧琳;朱敏敏;李永春;杨统一;刘玥;戚金亮;庞延军;沈恒冠;杨永华;;酸性土壤中豆科植物根际微生物群体感应的初步研究[A];江苏省遗传学会第八届会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];2010年
10 陆晓怡;何池全;;根际微生物强化蓖麻对铅的吸收和积累效应[A];第二届全国环境化学学术报告会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于崧;转BADH基因大豆对盐碱土壤磷素转化的影响[D];东北农业大学;2013年
2 曹华雯;甘菊BADH基因启动子功能鉴定及诱导型启动子的分离[D];北京林业大学;2010年
3 苏丹;盐节木耐盐的生理生化特性及BADH基因克隆研究[D];甘肃农业大学;2012年
4 李永华;转菠菜BADH小麦抗性生理与不同抗旱性小麦品种中BADH的表达研究[D];山东农业大学;2003年
5 王继刚;草原龙胆抗盐相关基因表达谱分析及BADH基因的遗传转化[D];东北林业大学;2008年
6 陈明亮;人工miRNA干扰共转化法获得无筛选标记转基因香稻[D];中国农业科学院;2012年
7 贾庚祥;BADH基因转化番茄提高耐盐性的研究[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2002年
8 曾幼玲;盐爪爪和盐穗木的耐盐生理生化及耐盐相关基因的克隆与表达研究[D];新疆大学;2007年
9 张宁;应用甜菜碱醛脱氢酶基因工程提高马铃薯抗逆性的研究[D];甘肃农业大学;2004年
10 戴开结;滇中云南松适应低磷环境的机理研究[D];中南林业科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张正国;农杆菌介导BADH基因转化马铃薯的耐盐研究[D];东北农业大学;2011年
2 朱丽萍;BADH启动子驱动BADH基因在烟草中的表达[D];辽宁师范大学;2010年
3 王婧;抗盐碱BADH基因转化玉米的研究[D];黑龙江大学;2011年
4 王艳;苹果砧木品种BADH基因遗传转化的研究[D];山东农业大学;2004年
5 齐照良;小麦苗期抗旱性QTL分析和冰草BADH基因克隆[D];山东农业大学;2010年
6 王珺;紫花苜蓿BADH基因导入与耐盐变异系的生理鉴定[D];甘肃农业大学;2010年
7 何晓兰;三角叶滨藜甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的克隆[D];南京农业大学;2003年
8 郑晓瑜;辽宁碱蓬BADH启动子盐诱导功能元件鉴定及转录因子分离[D];辽宁师范大学;2011年
9 李虹章;农杆菌介导非抗生素标记的抗逆基因BADH转化大豆的研究[D];浙江师范大学;2012年
10 白艳茹;马铃薯连作对根际土壤微生物数量和土壤酶活性的影响[D];内蒙古农业大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 主讲专家:河南农业大学教授 孙治强;“免深耕”对棉花的作用及其在棉田中的施用[N];河南科技报;2004年
2 文武;治理土壤污染的新途径[N];科技日报;2002年
3 杨俊杰 韩波 赵广东;未来农业的新方向——有机农业[N];中国特产报;2000年
4 本报记者 过国忠 通讯员 许觉贤;发展生态农业迫在眉睫[N];科技日报;2004年
5 景农;市场拒绝“化学蔬菜” 微生态肥料乘势而起[N];中华合作时报;2001年
6 记者 李丹玲;促根剂改善根部环境提高产品品质[N];中国花卉报;2008年
7 苏王 李何;微生态肥料乘势而起[N];农民日报;2001年
8 本报记者 唐先武;清泉稀土磷肥西部开发大有作为[N];科技日报;2000年
9 姜梅林;“大豆重迎茬肥”可抑制根病[N];科技日报;2005年
10 李佐亮;山东育出耐盐苜蓿新品种[N];中国花卉报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978