月季低磷胁迫下生理生态响应研究.pdf
摘要
本文以月季（RosachinensisJacq）‘墨红’为材料，选用0.25mM（正常磷水平）、
0.025mM（中度低磷胁迫）和0.005mM（重度低磷胁迫）3种磷酸盐浓度溶液开展低
磷胁迫试验，探究其对月季地上部生长、根系形态、根系生理、根系活力、光合色素
含量以及气体交换参数等方面的响应，通过转录组测序进一步探究月季对低磷胁迫响
应机制，主要结果如下：
（1）月季根系低磷胁迫响应
中度低磷胁迫使得月季株高降低了3.1%，诱导根系主根、侧根区分别增加21.0%
和76.3%，根冠比增加48.6%，根系组织和根泌酸性磷酸酶活性提高，根系分泌有机
酸的分泌量增加，根系活力显著增加。重度低磷胁迫下，月季的地上部生长受到限制，
各项指标均显著低于对照组，主要诱导根系中主根和侧根区的显著生长，相比对照组
分别增长约61.7%和33.1%，导致根冠比急剧增大，比对照增加约98.3%，根系酸性
磷酸酶活性以及根系活力均显著提高，有机酸种类和含量相比存在显著上升。
（2）月季叶片光合作用低磷胁迫响应
中度、重度低磷胁迫抑制了月季的光合作用，不同程度的降低了叶片中叶绿素的
含量，叶绿素总量相比对照组分别下降了10.6%和15.7%，叶绿素a含量则分别比对
照组降低了18.8%和40.1%，叶绿素b含量则分别比对照组降低了32.2%和36.6%，
净光合速率和呼吸速率也显著降低。叶片中的ROS清除酶活性显著提高，中度低磷
处理组与对照组在SOD含量上未见显著性差异，POD、MDA和CAT含量与对照组
相比均略有增加，分别是其1.08倍、1.16倍和1.11倍；重度低磷胁迫处理在SOD、
POD、MDA以及CAT含量及活性上，分别是对照组的1.37倍、1.12倍、1.97倍和
1.29倍。
（3）月季低磷胁迫的转录组分析
对不同处理下的月季根系和叶片通过转录组聚类分析和差异表达基因筛选发现，
低磷胁迫使得差异基因在月季根系和叶片中的表达均受到诱导。在重度低磷胁迫与对
照组的对比中，根系共筛选出2590个差异表达基因数，其中包含了1647个基因表达
上调，943个基因表达下调；叶片筛选出3024个差异基因表达，上调表达的有1259
个，下调表达有1765个。
通过GO富集分析重度低磷胁迫的月季根系差异基因表达富集到膜、基因表达、
结构分子活性较多，叶片的差异基因表达富集在DNA模板、细胞壁和磷酸酯水解酶
活性等较多。通过差异基因KEGG通路分析，重度低磷胁迫下根系差异基因表达富
集在细胞膜、细胞结构、基因表达、对胁迫的应对、阳离子绑定和相关酶的活性等信
II
号通路；在叶片中高水平表达差异基因富集到膜、运磷酸盐化合物代谢过程、对胁迫
的应对、磷酸酯水解酶活性、RNA生物合成过程调控、糖基键的水解酶活性、核酸
结合转录因子活性等富集通路。
对月季转录组结果中转录因子的分析，在低磷胁迫的月季中发现2527个转录因
子，共分为67类基因家族，其中HB-WOX、RLK、MYB、NAC、bHLH和C2H2和
基因家族这几类转录因子在月季适应低磷胁迫的过程中起到重要作用。
关键词：月季；低磷胁迫；根系响应；光合响应；转录组分析
III
目录
第一章绪论1
1.1植物磷营养1
1.2植物低磷胁迫的研究进展1
1.2.1根系形态适应低磷胁迫机制1
1.2.1.1主根发育1
1.2.1.2侧根发育2
1.2.1.3根冠比变化2
1.2.2根系理化性质适应低磷胁迫的研究3
1.2.2.1酸性磷酸酶3
1.2.2.2有机酸3
1.2.3光合系统对低磷胁迫的响应4
1.3转录组学技术及其应用5