內(nèi)蒙古典型草原羊草和冷蒿磷素吸收利用策略及轉(zhuǎn)錄組研究.pdf

1、長(zhǎng)期過(guò)度放牧導(dǎo)致內(nèi)蒙古草原嚴(yán)重退化，草原生態(tài)和生產(chǎn)功能受損，嚴(yán)重制約牧區(qū)畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。草原退化演替是在干擾和脅迫影響下物種地位發(fā)生變化而產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)種更替的過(guò)程。物種對(duì)干擾和脅迫表現(xiàn)不同適應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)策略，是決定其能否在群落中占優(yōu)勢(shì)的主要原因。過(guò)度放牧造成土壤養(yǎng)分減少，由于容易被固定和擴(kuò)散率低等因素，磷元素在退化過(guò)程中更易對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生限制作用。因此本文選取內(nèi)蒙古典型草原優(yōu)勢(shì)植物羊草和退化后期優(yōu)勢(shì)植物冷蒿為研究對(duì)象，采用盆栽沙培試驗(yàn)，

2、在不同磷處理(P1=25mg·kg-1、P2=25mg·kg-1)下設(shè)置羊草單種、冷蒿單種和兩者混種的種植方式，通過(guò)分析羊草和冷蒿在不同磷素水平下種間關(guān)系變化及養(yǎng)分吸收利用情況，并從生理生化和分子水平上，利用分子生物學(xué)、生物信息學(xué)手段初步探討羊草、冷蒿在不同磷環(huán)境中養(yǎng)分吸收利用策略變化的機(jī)制。主要發(fā)現(xiàn)如下:
　　1、通過(guò)對(duì)兩種植物不同處理下的生物量及氮磷含量的測(cè)定和氮磷吸收利用效率的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在低磷環(huán)境中，羊草和冷蒿混種時(shí)兩種植物

3、生物量均有所增加，表現(xiàn)為正相互作用，同時(shí)由于冷蒿其氮磷吸收效率大幅增加導(dǎo)致其生物量增加的幅度也較大，所以在低磷環(huán)境下冷蒿表現(xiàn)出更強(qiáng)的生存能力，最終成為草地退化群落的優(yōu)勢(shì)物種、草地退化的阻擊者。而高磷環(huán)境下，羊草和冷蒿混種時(shí)種間關(guān)系變?yōu)樨?fù)相互作用，即競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系?；旆N降低了冷蒿的氮磷吸收效率，提高了羊草氮磷吸收、利用效率，使之有效的改變了生物量累積，在與冷蒿的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中表現(xiàn)出較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此這可能是羊草成為典型草原優(yōu)勢(shì)物種的原因之一。

4、>　　2、通過(guò)對(duì)羊草、冷蒿不同環(huán)境條件下酸性磷酸酶活性、有機(jī)酸含量和可溶性蛋白質(zhì)含量的研究，可以發(fā)現(xiàn)兩種植物對(duì)不同環(huán)境中磷效率的提高內(nèi)部響應(yīng)機(jī)制不同。羊草和冷蒿應(yīng)對(duì)磷缺乏時(shí)根系分泌的物質(zhì)含量截然不同。低磷時(shí)，混種羊草通過(guò)提高酸性磷酸酶活性增加對(duì)磷素的吸收，混種冷蒿則主要通過(guò)乙酸含量的增加提高對(duì)磷素的吸收。高磷時(shí)，混種羊草降低了酸性磷酸酶活性、蘋果酸和乙酸含量，混種冷蒿降低了酸性磷酸酶活性、提高了乙酸含量。
　　3、根據(jù)Illumi

5、na HiSeq2000平臺(tái)對(duì)羊草和冷蒿各處理根系的測(cè)序結(jié)果，羊草轉(zhuǎn)錄組共獲得11696G數(shù)據(jù)，冷蒿轉(zhuǎn)錄組共獲得14030G數(shù)據(jù)。在對(duì)比羊草、冷蒿各比較組的差異表達(dá)基因及富集情況后分析了有關(guān)植物激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑，與磷效率相關(guān)調(diào)控基因（與磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、酸性磷酸酶、有機(jī)酸分泌、轉(zhuǎn)錄因子有關(guān)的基因），結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高磷環(huán)境下混種時(shí)誘導(dǎo)羊草增強(qiáng)了激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑、增加了上述基因的表達(dá)，而同處理下冷蒿對(duì)相同功能基因的誘導(dǎo)表達(dá)量較少。這說(shuō)明在高磷環(huán)境中，