接种丛枝菌根真菌促进磷高效基因型大豆生长和磷吸收

作     者：黄活志 刘洋 陈阿 陈康 王秀荣 HUANG Huo-zhi;LIU Yang†;CHEN A;CHEN Kang;WANG Xiu-rong

作者机构：华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室/华南农业大学根系生物学研究中心广东广州510642 

出 版 物：《植物营养与肥料学报》 (Journal of Plant Nutrition and Fertilizers)

年 卷 期：2024年第30卷第12期

页      面：2354-2365页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 071001[理学-植物学] 07[理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFF1000500) 

主　　题：丛枝菌根真菌 大豆基因型 菌根生长反应 菌根磷反应 GmPT9 GmPT4 

摘      要：【目的】探究供磷和接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)对不同磷效率基因型大豆生长、磷吸收以及菌根诱导的磷转运蛋白和蔗糖转运蛋白基因表达的影响,分析AMF与磷效率的关系,为接种AMF提高大豆磷效率提供理论依据。【方法】以磷高效大豆巴西十号(BX10)和磷低效大豆本地2号(BD2)为材料进行盆栽试验,设置低磷和高磷两个磷水平,外源接种Rhizophagus irregularis(Ri)和Rhizophagus custos(Rc)两种AMF处理,以不接种AMF为对照(NM)。处理6周后,取地上部和根部样品,测定大豆植株干重和吸磷量、根冠比、菌根侵染率、根系性状,以及菌根诱导的磷转运蛋白和蔗糖转运蛋白基因的表达量。【结果】与低磷相比,高磷显著增加了大豆地上部和根部干重及吸磷量,降低了两个基因型大豆的菌根生长反应(MGR)和菌根磷反应(MPR)。低磷条件下,Ri、Rc处理显著增加了两个基因型大豆的地上部和根部干重及吸磷量,增加了磷高效基因型BX10的总根长、根表面积及根体积,相应地,两个基因型大豆负责菌根途径磷吸收的磷转运蛋白基因GmPT9的表达显著上调,磷低效基因型BD2中菌根诱导表达的GmPT8的表达量也显著上调,而主要负责根系途径磷吸收的GmPT4的表达量在接种与不接种AMF处理之间没有显著差异。在高、低磷条件下,不接种AMF的BX10大豆根部干重和根冠比都显著高于BD2;在高磷条件下,BX10大豆根平均直径显著高于BD2。在低磷接种AMF条件下,BX10大豆总根长、根表面积和根体积都显著高于BD2;在高磷接种AMF条件下,BX10大豆根表面积和根体积也显著高于BD2。接种Ri处理磷高效基因型大豆BX10地上部干重、根部干重和吸磷量均显著高于BD2,而低磷接种Ri处理的BD2根系中GmPT8和GmPT9及GmSWEET6的表达量均显著高于BX10。【结论】高磷显著促进了两个不同磷效率基因型大豆的生长和吸磷量,但低磷条件下的菌根生长反应和磷反应更高。高磷条件下,接种AMF进一步增加了BX10的地上部和根部干重及吸磷量,但对BD2没有作用。在低磷条件下接种AMF,大豆根系可以同时促进根系和菌根途径吸收磷,增加两个基因型大豆的地上部和根部干重及吸磷量。与BD2相比,接种AMF对BX10根系生长的促进作用更大。菌根诱导表达的磷和糖转运蛋白基因的相对表达量的高低,不能直接反映菌根共生系统中磷和糖的分配量的多少。