胡麻磷高效利用机制及调控途径研究

Low phosphorus use efficiency lead to oversupply of phosphorus fertilizer had severely affected ecological and human health concerns during high-yield cultivation of oilseed flax. To investigate high phosphorus efficiency of physiology and molecular regulation mechanism and the best regulation approach by using high phosphorus efficiency variety of oilseed flax. This will provide important significance to solve the problem of seed yield, quality, and phosphorus use efficiency. The project the basis of preliminary work to study:(1) To understand high phosphorus efficiency of physiology and molecular mechanism, high and low phosphorus efficiency variety of relation between among phosphorus metabolism traits, seed yield and quality and phosphorus use efficiency, carbon metabolism enzymatic and product, seed yield and quality under different phosphorus level; (2) Come up with the best regulation approach, high phosphorus efficiency of regulation effect and mechanism and photosynthetic carbon metabolism key enzyme and gene expression difference. These will provide important theory and practice guiding significance for high-yield and efficient cultivation of oilseed flax, soil environment improvement and sustainable development.

胡麻高产栽培中，由于磷素的利用率低而导致磷肥过量施用，已严重影响了生态环境和人类健康。因此，利用磷高效胡麻品种，探究胡麻磷高效利用生理和分子调控机制、明确最佳调控途径，对解决胡麻产量品质以及磷肥利用效率问题具有重要意义。本项目拟在前期工作的基础上，研究：(1)不同供磷水平下磷高效品种(轮选2号)和低效品种(定亚13号)的磷代谢特征与产量品质形成的关系；比较不同磷效率胡麻品种的磷素利用效率、碳代谢相关酶活性及其产物与产量品质之间的差异以及相互关系；明确胡麻磷高效利用生理和分子机制；(2)不同栽培措施对磷素高效利用的调控效应及机制、光合碳代谢关键酶及其基因表达差异，提出胡麻磷高效利用的最佳调控途径。研究成果将对胡麻高产高效栽培、土壤环境改善和可持续发展提供重要的理论依据，对生产实践具有重要指导意义。

苗期磷吸收和积累轮选2号显著高于定亚13号，但花期和成熟期低于定亚13号。苗期轮选2号叶片中叶绿素、蔗糖、可溶性糖及淀粉平均含量、RuBP 羧化酶和SPS活性高于定亚13号； PEP 羧化酶、SS和ACP活性低于定亚13号；而盛花期这些指标则相反。定亚13号产量高于轮选2号，可能与试验点在定西，定亚13号是当地品种，轮选2号是内蒙古品种，与品种的地域性有关。轮选2号籽粒中木酚素、亚麻酸和多不饱和脂肪酸（包括亚麻酸和亚油酸）含量均高于定亚13号。磷肥回收效率、磷肥农学效率和磷肥生理利用率轮选2号略高于定亚13号，而磷肥偏生产力低于定亚13号。.灌溉与氮肥互作对磷利用效率的影响数据得出，灌溉处理磷肥偏生产力显著高于不灌溉处理。可见，氮肥和灌溉显著影响着胡麻的磷利用效率。.外源激素影响胡麻植株磷含量，但对植株生育期磷含量变化趋势无影响。喷施外源激素脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)和生长素(NAA)提高了轮选2号叶片中磷含量的变化，但相比较，喷前与喷后24小时，胡麻叶片中磷含量差异不显著。喷施ABA、GA和NAA提高了轮选2号叶片中蔗糖和叶绿素含量，叶片中可溶性蛋白含量变化不显著。.喷施外源激素ABA、GA和NAA增强了轮选2号叶片中RuBP 羧化酶、 ACP和SPS活性，相比喷前，喷后第24小时，活性显著提高；喷施GA和NAA增强了SS活性，相比喷前，喷后第24小时，活性显著提高；喷施ABA显著降低了SS的活性，相比喷前，喷后第24小时，活性显著减小。.相比喷施前，外源激素GA、ABA和NAA喷后24小时，SPS家族基因中SPS1、SPS2、SPS3和RuBP基因表达量相对含量大幅度提高。胡麻叶片中SPS家族中SPS1、SPS2、SPS3和SPS4基因表达量随施磷量增加而增强。