苹果砧木根系发育对高pH胁迫的响应及其内源激素调控机理

The Northwest Loess Plateau is the largest and the best area of apple production, however, the pH value of soil is rising gradually. High pH of soil has become another important factor except for drought which affected the utilization rate of fertilizer and the fruit yield and quality of apple garden in this region. Therefore, it is urgent to carry out some research on high pH stress of apple, especially on the responses of root and the regulation mechanism. So, different apple rootstocks with apomixis ability and different tolerance to alkali will be used as materials exposed to high pH stress of rhizosphere. The root morphological structure, root hair development, root microscopic structure and its cell decay of apple rootstocks under high pH stress will be studied,together with the temporal and spatial distribution of endogenous hormones. The aim is to reveal the responses of root growth and development to high pH stress and the regulation mechanism of endogenous hormones for root growth and development. This study will be very important to resistant breeding of apple rootstock, seedling propagation and cultivation for high yield and high quality of apple, and be conducive to promote the sustainable development of apple industry of north China. The results will also enrich the anti-biological theory of apple.

西北黄土高原地区是我国苹果生产的最大产区和最佳产区，但是，土壤pH值偏高并不断加重已经成为该产区除干旱之外影响苹果园肥料利用率进而影响果实产量和品质的另一重要因素，因此，急需开展苹果根际高pH胁迫相关研究，尤其是根系的响应及其调控机制。本研究以具有无融合生殖特性且耐碱性不同的苹果砧木为试材，进行根际高pH胁迫，研究苹果砧木在根际高pH胁迫下根系形态结构、根毛发育、根尖显微结构及其细胞衰亡等方面的变化，以及根系内源激素的时空分布，揭示苹果砧木根系生长发育对根际高pH胁迫的响应及内源激素调控根系发育的机理，这对苹果抗逆砧木育种、苗木繁育和优质高产栽培具有重要意义，有利于促进我国北方苹果产区果业持续发展，同时也将丰富苹果抗逆生物学理论。

西北黄土高原苹果产区土壤碱化(pH值高)并不断加重已成为该区除干旱之外影响苹果园肥料利用率进而影响果实产量和品质的另一重要因素，因此，急需开展苹果根际高pH胁迫相关研究，尤其是根系的响应及其内源激素调控机理。本研究先以17份不同基因型的苹果砧木幼苗为材料，结合碱害指数(AI)、平均抗逆系数(ARC)、生长指标聚类和生理响应的分析，综合评价了其耐碱性。进一步，以耐碱性强的富平楸子和耐碱性弱的丽江山定子为材料，研究了碱胁迫下其种子萌发、幼苗根系构型、根尖细胞衰亡和内源激素水平的差异，探究了不同耐碱性的苹果砧木幼苗根系发育对碱胁迫的差异响应及其内源激素调控机理。.结果表明：（1）17份基因型不同的苹果砧木资源可分为3类：耐碱性强、耐碱性中等和耐碱性弱。（2）碱胁迫抑制了种子的萌发，显著降低了耐碱性弱的丽江山定子种子的萌发率，并对其胚根根尖造成显著伤害，而耐碱性强的富平楸子种子的萌发率受碱胁迫影响很小；同时，碱胁迫延迟了种子萌发。（3）碱胁迫条件下，两种幼苗的根系总长、根系总表面积和根系总体积与对照相比均降低，而耐碱性弱的丽江山定子平均根直径、根尖总数和侧根数也显著低于对照。碱胁迫15天后，丽江山定子根尖总数下降幅度为富平楸子的17.6倍，其余根系构型指标的下降幅度约为富平楸子的2倍。（4）碱胁迫下，两种幼苗的根系活力都降低，根尖细胞均不同程度地死亡，台盼蓝染色细胞更多，且丽江山定子蓝色细胞更多。（5）碱胁迫明显影响了富平楸子和丽江山定子叶、根中内源激素的含量。碱胁迫条件下，与对照相比，叶中IAA、GA3、JA和ZR含量下降，DHZR含量上升，而根中JA和DHZR含量下降，GA3和ZR含量上升。但是，只有叶中ABA和JA以及根中ABA和IAA在两种幼苗之间有明显差异。尤其是根中IAA含量，碱胁迫处理15天后，富平楸子上升30.0%，而丽江山定子下降17.8%。.这对于深入了解高pH环境下植物根系发育的响应意义重大，也将有利于进一步研究其根系内源激素的分子调控机制。