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最佳配方肥及其氮磷钾元素对白桦生长发育和相关基因表达的影响

刘福妹  
【摘要】:合理的配方施肥能够明显促进林木苗高、地径的生长,增加苗木生物量,还能促进林木的提早开花,增加花芽数量和果实的产量,但是不同林木在不同生长阶段对养分元素的需求不同,因此本研究首先以不同树龄的白桦为对象,用3种不同配方进行连续2年的施肥处理,同时设置非施肥对照,根据白桦的开花结实情况确定T3是促进白桦由营养生长向生殖生长转变的的最佳配方肥。 在筛选出最佳配方肥后,本研究以1年生白桦盆栽实生苗为材料,连续3年施T3配方肥及配方肥中的氮、磷和钾肥(量与T3中的一样),并设置非施肥对照处理,研究最佳配方肥及其氮、磷、钾各元素对白桦营养生长和开花结实的影响。结果表明:在T3中,氮肥对白桦营养生长的作用最突出,使3a生树高和地径达3.08m和25.76mm,分别较对照提高了19.38%和39.17%;氮肥也显著促进白桦开花结实,使3a生白桦的开花率达到了49%,而单施磷、钾肥的仅为4%和1%,对照没有开花。 开花是植物从营养生长向生殖生长转变的标志。在开花这一过程中,植物顶端分生组织从细胞内部的代谢途径到外部表型都会发生一系列程序化的变化,而MADS-box等基因在其中担当着重要的作用。因此,本研究于2009年监测了在施配方肥、氮肥、磷肥、钾肥和非施肥处理后,BpMADS2,BpMADS4、BpMADS6、BpMADS7、 BpMADS8、BpMADS9、BpMADS12、BpMADS14、BpMADS15、BpAP1、BpFCA和BpFLC等12个可能参与调控白桦开花基因的表达情况,结合2010年、2011年的开花率,分析上述基因的作用。 首先,研究了各基因在非施肥后的时序表达情况并将12个基因分为四类表达模式。然后,以非施肥处理白桦5到9月份的表达量为参照,研究了施肥后各基因的时序表达情况,发现施肥能提高多数基因5-8月份的表达量,降低了多数基因9月份的相对表达量。在5-8月份期间,大多数基因呈现上调表达的情况下,只有BpMADS9基因在4种施肥处理下,在多数月份呈现下调表达。还要特别指出,BpMADS4、 BpMADS9、BpFCA和BpFLC这4个基因在9月份的上、下调表达关系与施肥种类密切相关,也与开花率相关。施T3配方肥和氮肥后,BpMADS4为上调表达,BpMADS9、 BpFCA和BpFLC呈现下调表达,开花率也高;而在施磷肥和钾肥的条件下这4个基因的表达情况正好相反,开花率也低。 此外,我们将每个基因5到9月份的相对表达量累加,发现不同施肥处理后各基因的总表达量与非施肥对照之间的差异达到显著水平。在施配方肥T3和氮肥基因总表达量均较高的基因主要有:BpMADS4、BpMADS8、BpMADS14和BpAP1,结合上述两种施肥条件下白桦开花情况,说明4个基因总表达量的升高有利于白桦的开花。


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