UV-B辐射增强对不同结瘤能力大豆地下部及根际微生物多样性的影响

The continuous enhancement of ultraviolet-B radiation (UV-B)has profoundly altered and affected crops growth, development and physiological processes. Thus, it is theoretically and practically significant to study the response of enhanced UV-B on corps. Soybean is a kind of valuable cash crop and easy to be affected by UV-B. In this research project, super-nodulating mutant 0498, not nodulated soybean mutant 0701 and the wild type will be choosed as materials and studied by field plot experiment.Enhanced UV-B radiation will be simulated, and effects on soybean underground portion, rhizosphere microorganisms, microorganism communities related to nitrogen cycle, root exudates, soil enzymes, soil physicochemical properties,plant growth and photosynthesis will be analyzed. The results will be helpful for understanding the response of UV-B on soybean, researching the effects of different nitrogen fixing capacities on UV-B response. The prospective research findings will also fill the gap because the research in this project has not been carried out at home and abroad.

当今地球面临着UV-B辐射的持续增强 (逆境)及由此带来的一系列的气候变化,对植物生长产生了深远的影响。因此,研究植物对UV-B辐射增强的响应具有重大的理论及现实意义。大豆是一种价值非常高的经济作物，在生长过程中易受到UV-B辐射的重要影响。本课题拟以具有不同结根瘤特性的大豆突变体（0498、0701和野生型）为材料，利用田间试验模拟UV-B辐射增强的条件，着重分析UV-B辐射增强对地下部根际微生物的数量和种类的影响，氮素循环相关微生物群落的结构变化，根系分泌物的影响、土壤酶活性、根际土壤理化性质的变化和对大豆光合产物分配等影响。相关结果有助于阐明UV-B辐射增强对大豆地下部以及根际微生物多样性的影响方式，分析大豆不同结根瘤特性导致的固氮能力差异在其中的影响，深入了解大豆对UV-B这种逆境胁迫的响应规律，填补国内外相关研究的空白。

大豆是一种价值非常高的经济作物，在生长过程中易受到UV-B辐射的重要影响。因此，研究其对UV-B辐射增强的响应具有重大的理论及现实意义。本课题按照项目的研究计划开展了相关实验研究。利用遗传背景相同的多根瘤及完全不结瘤的2个大豆突变体为材料，并以正常结根瘤的野生型大豆为对照，采用田间实验，模拟UV-B辐射增强条件，在大豆的不同生育期分别取样分析。结果发现，UV-B辐射增强对田间大豆植株地上部生物量、产量、光合色素、光合作用效率产生显著的抑制作用；对大豆地下部的研究则表明，UV-B 辐射抑制大豆的根系生物量，但对结瘤能力无影响；使得根际土壤脲酶和转化酶活性受到抑制，根际细菌、真菌和放线菌及固氮菌的数量显著降低，细菌和古菌的丰富度下降，对根际微生物的多样性也有一定的影响；对根际土壤有机质和氮素的积累产生一定的抑制作用。同时实验中利用大豆的不同结根瘤特性，进一步比较分析了不同结根瘤大豆之间的上述指标差异。无根瘤大豆结根瘤能力的缺失使得大豆地上部UV-B抗性下降，地下部土壤微生物的数量相对降低；而多根瘤大豆的超量结根瘤能力使得大豆地上部受到的UV-B辐射损伤有所降低，使得地下部土壤微生物的数量和丰富度增加，并影响主要菌群的相对丰度。总体来说，不同结根瘤能力的大豆对UV-B辐射增强响应表现出了地上部和地下部的差异，但这种差异小于实验的预期，说明相对于UV-B辐射对大豆地上部、地下部及根际微生物所造成的影响，根瘤在其中并未起到主要的作用。本课题实验整体进行顺利，并完成了预期的研究目标。相关结果有助于了解UV-B辐射增强对大豆地下部以及根际微生物多样性的影响，阐明大豆对UV-B这种逆境胁迫的响应规律。在本课题经费资助下培养硕士研究生3人，获批专利2项，发表论文5篇，已接收待出版论文2篇，另有3篇论文在投稿中。