施磷提高黄棕壤油菜钼吸收的机制研究

For the mechanism of molybdenum uptake increased by phosphorus application in Brassica napus on yellow-brown soils, an rhizo-box culture, soil simulated absorption balance, nutrient solution culture trials and real-time PCR experiment were conducted to study the effects of phosphorus levels on the time-space variation characteristics of molybdenum fraction in rhizosphere and no-rhizosphere soils, and the impact of phosphate and rhizosphere pH on molybdenum absorption reactions characterization by soils. And the soil science mechanism of molybdenum bioavailability in root-soil interface of Brasscia napus influnced by phosphorus application. In addition, the effects of phosphorus levels on the kinetic parameters of molybdenum absorption and the expression of molybdenum transporters in Brassica napus roots were investigated,and the physiological and molecular mechanism of molybdenum uptake enhanced by phosphorus application in Brassica napus roots were discussed.

本项目针对施磷能够提高黄棕壤油菜钼吸收这一科学现象，拟采用分室根箱培养、土壤模拟吸附平衡、营养液培养和荧光定量PCR技术相结合的方法，系统研究施磷对黄棕壤油菜根际和非根际土壤中钼素形态转化的时空变异特征的影响以及磷酸根离子和根际pH对土壤钼吸附动力学特性的影响，阐明施磷影响油菜根土界面钼生物有效性的土壤学机制；从不同供磷水平下油菜根系钼吸收动力学参数、钼转运子基因表达差异等方面，探讨磷增强油菜根系钼吸收能力的生理分子机制，揭示施磷提高黄棕壤油菜钼吸收的可能机制。

钼作为高等植物必需的微量元素之一，广泛参与植物体内的碳、氮、硫等生理代谢过程。磷作为肥料三要素之一，对植物生长发育过程的影响不言而喻。钼酸根离子和磷酸根离子同为阴离子的形式被植物根系吸收，其离子半径和理化性质相似，往往在植物根系吸收和转运过程中存在相互作用。现有研究表明，植物钼、磷营养关系存在相互矛盾的结果，既有协同效应也有拮抗效应。油菜作为我国重要的油料作物，在长江中下游地区广泛种植。油菜对土壤缺磷、缺钼十分敏感，而长江中下游地区主要的地带性土壤-黄棕壤则普遍缺钼、缺磷，施用磷肥和钼肥是该地区油菜增产、提质的重要措施。本项目主持人前期研究发现，钼、磷营养对黄棕壤油菜钼和磷的吸收存在显著的协同效应，施磷能够显著提高黄棕壤油菜对钼的吸收，但对这一科学现象的内在机制却缺乏系统研究。.项目采用分室根箱培养、土壤模拟吸附平衡、营养液培养和荧光定量PCR技术相结合的方法，研究施磷对黄棕壤油菜根际和非根际土壤钼形态转化的影响及土壤钼吸附动力学特性的影响，以及施磷对油菜根系钼吸收动力参数和钼转运子基因表达差异的影响，从根土界面钼的生物有效性和根系钼吸收能力的生理分子机制，揭示施磷提高黄棕壤油菜钼吸收的可能机制。.结果表明，施磷提高了油菜根际和非根际土壤水溶态、有机结合态和酸溶态钼的含量，而对根际和非根际土壤中还原态和残渣态钼的含量则影响不大。说明，施磷提高了土壤钼库中有效形态的含量，促进了钼在土壤无机和有机胶体表面解吸，并推动土壤有效态钼从非根际土壤向根际土壤迁移，进而提高了油菜根际土壤钼的有效性，提高了油菜根系对钼的吸收；磷酸盐的存在对黄棕壤钼的吸附具有一定的竞争关系，可以降低土壤钼的吸附量，提高土壤钼的有效性；随着添加磷酸盐浓度的提高，油菜根系最大吸收速率Vmax显著增加，而Km和Cmin则显著降低，说明，磷酸盐的存在能够优化油菜根系钼的吸收动力学参数，进而提高油菜钼的吸收能力；提高溶液磷酸盐水平降低了油菜根部钼含量进而导致根部钼酸盐转运子表达增强、根系钼吸收能力提高，并迅速向地上部转移，进而提高了叶片钼含量而导致叶片钼酸盐转运子表达减弱。.本研究从施磷影响油菜根土界面钼生物有效性的土壤学机制以及施磷增强油菜根系钼吸收能力的生理分子机制两个层面，揭示了施磷提高黄棕壤油菜钼吸收的可能机制，对于深入认识植物钼磷营养关系、揭示植物钼磷互作效应的内在机制具有重要的理论意义。