大气臭氧浓度升高对两种基因型矮菜豆地上及地下生物过程的影响
大气臭氧浓度持续升高对我国农业生产造成了很大的影响。已有研究多集中在臭氧胁迫对作物地上部分的影响,却忽视了土壤生态系统尤其是根际生物活性对臭氧胁迫的响应,以及地上、地下生物过程间的联系,而这对深入评价大气臭氧浓度升高对我国农业生产的影响非常重要。本论文以臭氧敏感型(S156)和耐受型(R123)矮菜豆为对象,通过开顶式气室模拟大气臭氧浓度升高环境,结合13C同位素示踪技术和现代微生物分析方法(PLFA),研究了大气臭氧浓度升高对两种基因型植物地上和地下生物过程的影响以及它们之间的联系,并分析了丛植菌根(AM)对这些过程的影响和AM真菌对大气O3浓度升高的响应。主要研究结果如下:
(1)臭氧胁迫(70nl／LO3)致使R123和S156植物叶片出现伤害症状,接种AM真菌延迟了R123植物叶片伤害出现的时间,降低了叶片伤害指数,但S156植物仅叶片伤害指数明显下降；S156植物的叶片叶绿素浓度(Chl a、Chl b和类胡萝卜素)随臭氧浓度升高显著下降,接种AM真菌后叶绿素含量增加,但R123植物对臭氧和AM真菌处理呈现出相反的变化趋势。
(2)臭氧胁迫降低了两种基因型植物在开花期和结荚期的光合速率、气孔导度、PSⅡ光化学效率(Fv／Fm)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭常数(qP),导致胞间CO2浓度(Ci)、原始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)增加,表明O3胁迫对地上部植物的生理生化代谢有抑制影响。接种AM真菌后,光合速率、气孔导度、Fv／Fm、ETR、qP增加,Ci、Fo、Fm下降,表明接种AM真菌一定程度上缓解了植物受到的O3胁迫。但是,这些参数大小在两种基因型植物间存在差异。
(3)13C同位素示踪试验表明,O3胁迫(70nl／LO3)导致R123植物根、茎、叶δ13C丰度增加,但S156植物根、茎δ13C丰度下降,叶δ13C丰度变化不大。接种AM真菌没有改变R123植物根、茎、叶δ13C丰度对臭氧胁迫的响应,但影响了S156植物组织中的δ13C。
(4)臭氧胁迫(70nl／LO3)和接种AM真菌均明显改变了两种基因型植物根际的微生物群落结构,但对菌丝际的微生物群落结构没有影响。比较而言,S156根际微生物的群落结构对臭氧胁迫反应大于R123植物。表明臭氧胁迫下植物地上部变化与根际微生物变化有很大关联性。
(5)臭氧胁迫(70nl／L O3)降低了两种基因型植物菌根侵染率和外生菌丝量,但增加了土壤中AM真菌孢子数量；70nl／LO3致使两种基因型植物根际和菌丝际易提取球囊霉素蛋白显著增加,但对总提取球囊霉素蛋白影响不大,表明臭氧胁迫对AM的形成和结构也有影响。
大气臭氧浓度;根际微生物;基因型矮菜豆;AM真菌;生物过程
北京化工大学
硕士
环境科学
王曙光
2011
中文
X503.231;X173
79
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）