黃腐酸對(duì)番茄幼苗適應(yīng)低磷脅迫的生理調(diào)控作用

張麗麗，劉德興，史慶華，鞏彪

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黃腐酸對(duì)番茄幼苗適應(yīng)低磷脅迫的生理調(diào)控作用

張麗麗，劉德興，史慶華，鞏彪

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部黃淮海地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，泰安 271018）

【目的】磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵元素之一，缺磷會(huì)嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。黃腐酸作為一種天然有機(jī)物，在促進(jìn)植物生長(zhǎng)的同時(shí)還能提高植物的抗逆能力。開展黃腐酸對(duì)番茄幼苗適應(yīng)低磷脅迫生理調(diào)控作用研究,明確黃腐酸對(duì)番茄適應(yīng)低磷脅迫的生理調(diào)控機(jī)制，對(duì)黃腐酸緩解番茄“遺傳學(xué)缺磷”的概念和機(jī)理做出合理解釋?！痉椒ā坎捎肏ogland營(yíng)養(yǎng)液水培方式,以番茄‘金棚1號(hào)’為供試品種，待番茄幼苗長(zhǎng)到三葉一心時(shí)移到水培盆中緩苗7 d,外源添加不同濃度（0、0.04、0.08、0.12、0.16和0.20 g·L-1）黃腐酸,研究其對(duì)低磷脅迫（10 μmol·L-1）下番茄幼苗生長(zhǎng)、根系發(fā)育、光合作用性能、磷素吸收和分配、有機(jī)酸積累和分泌等生理過程的影響?！窘Y(jié)果】低磷脅迫下，隨著黃腐酸施用量的增加，番茄幼苗的各項(xiàng)生理指標(biāo)基本呈現(xiàn)先增后降趨勢(shì)。當(dāng)黃腐酸的施用濃度為0.08 g·L-1時(shí)，顯著提高根冠比；增加葉綠素含量，提高葉片光合作用性能；提高番茄不同組織中磷素積累、分配和轉(zhuǎn)運(yùn)；提高磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因（和）的表達(dá)，其中能促進(jìn)番茄幼苗根系向環(huán)境中吸收磷酸鹽緩解低磷脅迫；能促進(jìn)磷酸鹽由根系向莖葉分配從而有效緩解地上部缺磷。黃腐酸能提高根系有機(jī)酸（草酸、蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸和酒石酸）積累，降低根系中無氧呼吸產(chǎn)物乳酸和乙酸含量，促進(jìn)質(zhì)子泵基因（）的表達(dá)，促進(jìn)根系泌酸，這種生理代謝變化有利于將環(huán)境中難溶性的磷轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘牧?，并促進(jìn)植物根系對(duì)磷素吸收；增強(qiáng)生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（）表達(dá)，降低葉片花青素積累?！窘Y(jié)論】通過低磷脅迫下添加一定濃度的黃腐酸可明顯改善番茄幼苗地上部生長(zhǎng)及根系發(fā)育，可在一定程度上緩解植物的缺磷癥狀。

番茄；黃腐酸；低磷脅迫；生理調(diào)控

0 引言

【研究意義】磷（P）是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的第二大礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，其參與植物體內(nèi)的生物大分子合成及物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化。中國(guó)2/3以上的耕地處于缺磷狀態(tài)，成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的限制因子[1]。雖然外施磷肥能解決土壤中磷素匱乏的問題，但我國(guó)磷礦資源短缺，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的磷肥尚需進(jìn)口；且磷素在土壤中易被固定，僅處于根區(qū)表層的磷易被植物吸收利用[2]。目前我國(guó)蔬菜生產(chǎn)施肥量大，絕大多數(shù)蔬菜產(chǎn)區(qū)土壤中的磷含量已經(jīng)高于蔬菜需磷水平，但可被蔬菜作物吸收利用的磷卻很有限，這時(shí)植物表現(xiàn)的缺磷癥狀稱為“遺傳學(xué)缺磷”[3]。這一特點(diǎn)使土壤磷素積累，引發(fā)農(nóng)業(yè)資源污染與磷礦枯竭[4]。因此，探究蔬菜作物對(duì)磷高效吸收的生理機(jī)制對(duì)于蔬菜的安全高效生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】腐殖酸是由動(dòng)植物遺骸經(jīng)過微生物降解，輔以地球化學(xué)的一系列過程積累起來的有機(jī)物質(zhì)。劉秀梅等[5]研究發(fā)現(xiàn)它具有提高土壤保水保肥能力、刺激植物生長(zhǎng)等作用。韓玉國(guó)等[6]研究表明黃腐酸為腐殖酸中一個(gè)水可溶級(jí)分，其分子量低，功能團(tuán)密集，具有更強(qiáng)的生理活性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中備受關(guān)注。目前的研究表明，腐殖酸作為肥料添加劑用于保持土壤肥力的研究已取得長(zhǎng)足進(jìn)展；Canellas等[7]總結(jié)了近年來腐殖酸肥料在影響園藝作物肥料利用效率、植株生長(zhǎng)、開花坐果、產(chǎn)品成熟、品質(zhì)形成和抗性誘導(dǎo)等方面具有顯著促進(jìn)效果。劉秀梅[5]、李春越等[8]在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)腐殖酸可作為土壤磷素增效劑，活化土壤中固定態(tài)磷，改善肥料物理性狀，提高其穩(wěn)定性和有效性，以達(dá)到有效磷緩釋的效果?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前研究多集中于腐殖酸作為肥料添加劑增強(qiáng)磷素利用的方面，且涉及的腐殖酸多未經(jīng)純化，成分復(fù)雜，重現(xiàn)性有待考證；且針對(duì)腐殖酸或黃腐酸調(diào)控蔬菜作物適應(yīng)低磷脅迫的生理與分子機(jī)制的研究相對(duì)較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本試驗(yàn)擬通過研究黃腐酸在低磷條件下對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)及磷素吸收、分配與利用的調(diào)控作用，對(duì)黃腐酸緩解蔬菜作物“遺傳學(xué)缺磷”的概念和原理做出合理解釋，為黃腐酸在提高蔬菜作物磷素利用效率的應(yīng)用和推廣提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2017年2—7月在農(nóng)業(yè)部黃淮海設(shè)施農(nóng)業(yè)工程科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。日光溫室環(huán)境控制條件為：光周期12 h/12 h，晝/夜溫25—30℃/18—23℃，相對(duì)濕度50%—70%。

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試黃腐酸由山東泉林嘉有肥料有限責(zé)任公司提供。以‘金棚1號(hào)’番茄（L.）為試材，采用常規(guī)基質(zhì)育苗技術(shù)進(jìn)行幼苗培育，待幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)，將長(zhǎng)勢(shì)一致的番茄幼苗移植于裝有5 L Hoagland營(yíng)養(yǎng)液[9]的水培盆中進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液栽培，每盆4株，緩苗7 d后進(jìn)行試驗(yàn)處理。

試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理：對(duì)照（Control）采用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)；T0—T5采用磷含量為原Hoagland營(yíng)養(yǎng)液1%的Hoagland減磷營(yíng)養(yǎng)液（10 μmol·L-1）培養(yǎng)，模擬低磷脅迫環(huán)境，因降低NH4H2PO4所造成的氮素缺乏采用相應(yīng)量的NH4NO3補(bǔ)齊，并向T0—T5處理的Hoagland減磷營(yíng)養(yǎng)液中加入相應(yīng)質(zhì)量的黃腐酸，使處理液中黃腐酸的終濃度為0、0.04、0.08、0.12、0.16和0.20 g·L-1。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理15盆，每5盆作為1個(gè)重復(fù)，共計(jì)3次重復(fù)。每3 d更換一次處理液，處理25 d后結(jié)束試驗(yàn)，期間取樣進(jìn)行指標(biāo)分析。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

植株生長(zhǎng)：處理至25 d時(shí)，對(duì)番茄幼苗進(jìn)行拍照，記錄各處理植株表型；測(cè)定莖葉鮮重和根鮮重，計(jì)算根冠比。

光合作用性能：處理至25 d時(shí)，以第2—3片完全展開的功能葉為待測(cè)試材，稱取0.5 g葉片，采用80%丙酮浸提法測(cè)定葉綠素含量[10]；采用LI-6400便攜式光合儀，于上午9:30—10:30測(cè)定凈光合速率（PN）[10]；采用FMS-2便攜式調(diào)制熒光儀測(cè)定暗適應(yīng)下葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和過剩光能（EX）[11]。

磷素吸收與分配：處理至25 d時(shí)，將番茄幼苗根、莖、葉組織分離，于烘箱中烘干，研磨成粉備用。取0.1 g相應(yīng)組織的粉末，采用鉬銻抗比色法測(cè)定P含量[12]；計(jì)算各器官的P積累和分配量，以及整株的P吸收量，計(jì)算公式為：P積累（器官）=P含量（器官）×干重（器官）；P吸收=P積累（根）+P積累（莖）+P積累（葉）；P分配（器官）=P積累（器官）/P吸收×100%。

有機(jī)酸含量：處理至10 d時(shí)，取2 g番茄幼苗根系組織，采用高效液相色譜法測(cè)定7種有機(jī)酸含量[12]。

根系排酸分析：本指標(biāo)測(cè)定過程期間不更換處理液，各處理液起始pH均調(diào)節(jié)至6.8，處理10 d后測(cè)定處理液的pH，用以評(píng)估根系排酸能力。

基因表達(dá)分析：處理至5 d和25 d時(shí)，取0.3 g番茄根系，采用RNA提取試劑盒（Invitrogen）提取番茄根系總RNA，并用反轉(zhuǎn)錄試劑盒（Fermentas）將所提的RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA，再以實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）技術(shù)進(jìn)行基因表達(dá)分析[11]，引物序列見表1。

表1 引物序列

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同小寫字母表示處理間差異顯著（＜0.05）。

2 結(jié)果

2.1 黃腐酸對(duì)低磷脅迫下番茄幼苗生長(zhǎng)和光合作用性能的影響

圖1顯示，與對(duì)照相比，低磷脅迫（T0）顯著抑制番茄幼苗的生長(zhǎng)（＜0.05），且對(duì)根系生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)大于莖葉，表現(xiàn)在根冠比下降；并造成葉片花青素沉積加深的癥狀。在低磷脅迫下，隨著黃腐酸施用量的增加（T1—T5），番茄幼苗根系和莖葉的生長(zhǎng)量及根冠比均呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，以T2增幅最大，這與黃腐酸緩解番茄低磷脅迫的表型相吻合；且外源添加黃腐酸也能在一定程度上降低由低磷脅迫引起的葉片花青素沉積。

圖2表明，與對(duì)照相比，低磷脅迫（T0）可顯著抑制番茄葉片的PN、葉綠素含量和Fv/Fm，并造成E激增（＜0.05）。表明低磷脅迫可造成葉綠素積累受阻，光能和活躍的電子能過剩，光合電子鏈破壞，進(jìn)而降低番茄幼苗的光合作用。低磷脅迫下，隨著黃腐酸施用量的增加（T1—T5），番茄葉片的PN、葉綠素含量和Fv/Fm均呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，且均以T2增幅最大；而EX呈先降后升趨勢(shì)，也以T2變化最為顯著。說明外源施用黃腐酸能在一定程度上緩解由缺磷造成的葉片光合作用性能抑制等癥狀。

不同小寫字母表示處理間差異顯著達(dá)5%水平，CK、T0—T5分別表示對(duì)照，低磷脅迫下添加0、0.04、0.08、0.12、0.16和0.20 g·L-1黃腐酸。下同

2.2 黃腐酸對(duì)低磷脅迫下番茄幼苗磷吸收、分配及相關(guān)基因表達(dá)的影響

圖3顯示，低磷脅迫下，隨著黃腐酸施用量的增加（T1—T5），番茄幼苗根、莖、葉中的磷含量和磷積累及磷吸收總量均呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，且以T2增幅最大。但根據(jù)磷在根、莖、葉中分配比例來看，低磷脅迫使磷分配由根轉(zhuǎn)向莖，而對(duì)葉的影響相對(duì)較??；而隨著黃腐酸施用量的增加（T1—T5），根中的磷分配呈先增后降的趨勢(shì)，葉片中的磷分配呈先降后增趨勢(shì)，而莖中磷分配呈遞增趨勢(shì)。這表明外源施用黃腐酸不僅能提高低磷脅迫下番茄幼苗磷吸收能力，還能影響磷在不同器官中的分布。

圖2 黃腐酸對(duì)低磷脅迫下番茄葉片凈光合速率、葉綠素含量、暗適應(yīng)下PSII最大光化學(xué)效率和過剩光能的影響

Fig 2 Effects of fulvic acid on PN, chlorophyll content,F/FandEin tomato leaves under P deficiency

圖3 黃腐酸對(duì)低磷脅迫下番茄幼苗磷吸收、分配及相關(guān)基因表達(dá)的影響

植物中存在一系列磷轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控基因，其中在根中表達(dá)，促進(jìn)根系從環(huán)境中吸收磷酸鹽[13]；而則定位在根系木質(zhì)部，負(fù)責(zé)將磷酸鹽裝載至木質(zhì)部，進(jìn)而向莖葉組織轉(zhuǎn)運(yùn)[14]。圖3顯示，低磷脅迫初期（5 d），和的表達(dá)量上升，表明番茄對(duì)低磷脅迫具有自主調(diào)控與適應(yīng)機(jī)制；而脅迫后期（25 d），和的表達(dá)量下降，說明長(zhǎng)期缺磷已造成mRNA轉(zhuǎn)錄受阻。而低磷脅迫下添加黃腐酸，在處理后5 d和25 d時(shí)均能顯著提升和的表達(dá)水平，其峰值出現(xiàn)在T2處理。

2.3 黃腐酸對(duì)低磷脅迫下番茄根系有機(jī)酸積累、分泌及相關(guān)基因表達(dá)的影響

根系通過向環(huán)境釋放有機(jī)酸，可將難溶態(tài)磷轉(zhuǎn)化為可溶性的磷酸鹽，提高作物對(duì)磷的吸收，緩解植物的低磷脅迫[15]。圖4顯示，低磷脅迫下，番茄根系總有機(jī)酸含量顯著上升（＜0.05）；除酒石酸外，其余6種有機(jī)酸均達(dá)到差異顯著水平（＜0.05）。與此對(duì)應(yīng)，低磷脅迫下，根系有機(jī)酸的積累使培養(yǎng)液的pH較對(duì)照顯著降低（＜0.05）。說明番茄在低磷脅迫下通過根系積累有機(jī)酸，并增強(qiáng)有機(jī)酸分泌，降低了根系生長(zhǎng)介質(zhì)的pH；這對(duì)培養(yǎng)介質(zhì)的磷素活化和番茄抵抗低磷脅迫具有重要意義。而外源施用黃腐酸可進(jìn)一步加強(qiáng)根系總有機(jī)酸的積累和分泌，以T2效果最佳。但就單一有機(jī)酸積累來看，T2處理促進(jìn)根系草酸、蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸和酒石酸的積累，而抑制乳酸和乙酸的積累。

圖4 黃腐酸對(duì)低磷脅迫下番茄根系有機(jī)酸積累、分泌及相關(guān)基因表達(dá)的影響

和分別是控制根系H+外排[16]和促進(jìn)根系發(fā)生及植株生長(zhǎng)[17]的關(guān)鍵基因。圖4顯示，和的表達(dá)量在低磷脅迫初期（5 d）上升，后期（25 d）下降；而低磷脅迫下添加黃腐酸，在處理后5 d和25 d時(shí)均能顯著提升和的表達(dá)水平，以T2和T3較為顯著。

3 討論

許多研究表明，黃腐酸對(duì)植物具有促進(jìn)生長(zhǎng)，增強(qiáng)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收和利用，提高光合速率，增強(qiáng)作物抗性等功能，且其生理活性高于一般腐殖酸[18-19]。當(dāng)前研究觀點(diǎn)認(rèn)為，黃腐酸乃至腐殖酸具有“生物刺激素”的功能，其發(fā)揮功效的原因是黃腐酸中含有一些植物激素類似物[18]。研究表明，土壤添加黃腐酸、腐殖酸、或施用腐殖酸復(fù)合肥均能不同程度的增強(qiáng)作物的磷素利用效率[5,7-8]。其作用形式包含3個(gè)方面：腐殖酸刺激作物根系的生長(zhǎng)，增加土壤耕層根系覆蓋度，增強(qiáng)磷素吸收[6,20]；腐殖酸改變土壤微生物群落或影響作物根系分泌物，影響土壤堿性磷酸酶活性，促進(jìn)磷素活化[18-19]；腐殖酸利用自身巨大的吸附性能，吸附土壤中易容態(tài)速效磷，降低速效磷在土壤中的淋失，達(dá)到保磷緩釋的目的[21]。因此在土壤環(huán)境中研究黃腐酸提高作物適應(yīng)低磷脅迫的機(jī)制時(shí)，難以分清是黃腐酸對(duì)植物刺激的直接效應(yīng)，還是黃腐酸對(duì)土壤微生態(tài)或磷素影響的間接效應(yīng)。本試驗(yàn)采用營(yíng)養(yǎng)液栽培模式，在無土壤肥力、微生物和土壤酶干擾的條件下，研究黃腐酸在低磷脅迫條件下對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)、光合作用、磷素吸收和分配，以及有機(jī)酸代謝和泌酸行為的影響。因此本研究中黃腐酸的作用應(yīng)是對(duì)番茄幼苗適應(yīng)低磷脅迫的直接調(diào)控效應(yīng)。

缺磷會(huì)造成植物體內(nèi)生物大分子合成和能量代謝受阻，使光合作用器損傷，降低Fv/Fm，導(dǎo)致光能向化學(xué)能轉(zhuǎn)化受阻，引起EX激增，形成光氧化破壞；進(jìn)而增強(qiáng)葉綠素氧化降解和PN下降[22]。而細(xì)胞組分中磷骨架的缺乏和PN下降引起的碳同化受阻是缺磷抑制植物生長(zhǎng)的根本原因[23]。根系對(duì)有機(jī)酸的積累和分泌是植物適應(yīng)低磷脅迫的重要生理機(jī)制[24]。本研究中黃腐酸緩解番茄上述缺磷癥狀的根本原因在于其能促進(jìn)根系有機(jī)酸的積累和外排，降低培養(yǎng)介質(zhì)的pH，使與鈣、鎂、鐵等陽離子結(jié)合的磷酸鹽沉淀活化，增強(qiáng)根系對(duì)磷素的吸收。前人研究表明，多數(shù)植物根系在缺磷條件下會(huì)積累有機(jī)酸，其主要為檸檬酸和蘋果酸，而根系作為有機(jī)酸的代謝庫(kù)，其有機(jī)酸含量與有機(jī)酸分泌之間存在顯著正相關(guān)[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，雖然缺磷會(huì)導(dǎo)致乳酸和乙酸含量增加，但考慮這兩類有機(jī)酸是無氧呼吸產(chǎn)物，且長(zhǎng)勢(shì)較好的T2處理（0.08 g·L-1黃腐酸）中乳酸和乙酸的含量均低于T0；說明這兩類有機(jī)酸不屬于番茄適應(yīng)低磷脅迫的代謝反應(yīng)產(chǎn)物，而應(yīng)作為脅迫后的毒害產(chǎn)物看待[12]。另外，有機(jī)酸產(chǎn)生于碳水化合物的異化過程，黃腐酸對(duì)低磷脅迫下光合機(jī)能的維護(hù)也為有機(jī)酸的持續(xù)產(chǎn)生和外排奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；因此黃腐酸調(diào)控的有機(jī)酸積累和光合能力提升在番茄抵抗低磷脅迫過程中形成了相輔相成的良性循環(huán)效應(yīng)。細(xì)胞質(zhì)pH介于7—7.5，根系儲(chǔ)存的有機(jī)酸多以有機(jī)酸鹽的形式存在，其向根外的分泌需要借助外排的H+，以平衡電荷[16]；但該過程需要消耗ATP，而長(zhǎng)期缺磷導(dǎo)致的反應(yīng)底物不足可能是脅迫后期mRNA合成受阻和ATP代謝障礙的根本原因。

目前，腐殖酸已被證實(shí)具有模擬生長(zhǎng)素和赤霉素的生理功能[25-26]，而這兩類激素是控制根系發(fā)生和植物生長(zhǎng)的正向調(diào)控因子。是響應(yīng)生長(zhǎng)素[27]和赤霉素[28]的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，其參與了這兩類激素誘導(dǎo)的細(xì)胞分裂和膨大進(jìn)程，具有促進(jìn)生長(zhǎng)和根系發(fā)生的作用。本研究發(fā)現(xiàn)，黃腐酸能促進(jìn)的表達(dá)，這可能與黃腐酸中含有生長(zhǎng)素或赤霉素類似物有關(guān)。而的上調(diào)表達(dá)亦為黃腐酸提高低磷脅迫下番茄的生長(zhǎng)勢(shì)和根冠比做出了合理的解釋。此外，根冠比的提升一方面增加了番茄幼苗的磷吸收能力，另一方面也有利于形成更大的根系有機(jī)酸庫(kù)以應(yīng)對(duì)低磷脅迫。缺磷可引起植物赤霉素合成水平下降和DELLA蛋白積累，進(jìn)而誘發(fā)根系構(gòu)型轉(zhuǎn)變和花青素沉積[29]?？赏ㄟ^阻斷DELLA恢復(fù)赤霉素信號(hào)[28]，因此，本研究中黃腐酸對(duì)番茄葉片花青素沉積的恢復(fù)效應(yīng)和促根過程可部分歸因于黃腐酸中的赤霉素類似物對(duì)表達(dá)的正向激活調(diào)控，但目前尚難從黃腐酸中分離和鑒定這些激素類似物。此外，PT1和PHO1等磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不僅可對(duì)磷缺乏做出響應(yīng)，也受到生長(zhǎng)素信號(hào)的影響[30]；黃腐酸誘導(dǎo)的和表達(dá)可能依賴于生長(zhǎng)素信號(hào)途徑，但確鑿證據(jù)尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié)論

黃腐酸緩解番茄幼苗“遺傳學(xué)缺磷”的生理機(jī)制在于其蘊(yùn)含的生長(zhǎng)素和赤霉素類似物能激活轉(zhuǎn)錄因子和磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)基因（和），促進(jìn)植株生長(zhǎng)和根系發(fā)生。而根系發(fā)生促進(jìn)了養(yǎng)分吸收，并增大了根系有機(jī)酸庫(kù)和泌酸量，進(jìn)一步增強(qiáng)磷素的活化和吸收。改善的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)為低磷脅迫下光合作用的進(jìn)行提供了物質(zhì)保障，較強(qiáng)的光合作用和碳同化能力在促進(jìn)植株生長(zhǎng)的基礎(chǔ)上保證了有機(jī)酸合成的底物和能量的供應(yīng)，從而形成良性生理循環(huán)以抵抗低磷脅迫。

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Physiological Regulatory Effects of Fulvic Acid on Stress Tolerance of Tomato Seedlings against Phosphate Deficiency

ZHANG LiLi, LIU DeXing, SHI QingHua, GONG Biao

(College of Horticultural Science and Engineering, Shandong Agricultural University/Ministry of Agriculture Key Laboratory of Horticultural Crop Biology and Germplasm Creation in Huang-Huai Region, Tai’an 271018, Shandong)

【Objective】Phosphorus is one of the key elements of plant growth and development. Phosphorus deficiency can seriously affect crop yield and quality. Fulvic acid, as a natural organic compound, can promote plant growth and improve plant stress resistance. In order to ascertain the physiological regulatory mechanisms of fulvic acid on stress tolerance of tomato seedlings against phosphate deficiency, we will execute this experiment to explain the mitigative mechanisms of “genetic phosphate deficiency” by fulvic acid in tomato seedlings. It has launched the experiment to study on physiological control of tomato seedlings adapting to low phosphorus stress by fulvic acid. 【Method】 Tomato cultivar of ‘JinPeng No.1’ was used as the tested cultivar, and Hogland nutrient solution hydroponics was used in this experiment. When the tomato seedlings grew to three leaves, they were moved to the hydroponic basin for seven days. We studied the roles of applying different concentrations of exogenous fulvic acid (0, 0.04, 0.08, 0.12, 0.16, and 0.20 g·L-1; T0-T5 ) on the growth of tomato seedlings, root development, ability of photosynthesis, uptake and distribution of phosphate, accumulation and secretion of organic acid, and so on under hydroponic environment of phosphate deficiency.【Result】With the increase of the amount of fulvic acid (T1-T5), the physiological indexes of tomato seedlings showed a trend of rising first and then decreasing under low-phosphorus stress. Application of fulvic acid to 0.08 g·L-1had a significant effect on increasing ratio of root to shoot; improving chlorophyll content, photosynthetic performance of leaves, enhancing phosphorus accumulation, distribution and transport in different tissues of tomato，phosphorus transporter-related gene's expression (and).can promote the roots of tomato seedlings to the environment in the uptake of phosphate alleviate low phosphorus stress andcan promote phosphate from root to stem and leaf distribution in order to effectively alleviate the shoot phosphorus deficiency. It can also improve the accumulation and secretion of organic acid (oxalate, malate, citrate, succinate, and tartrate), reducing the roots of anaerobic respiration products of lactic acid and acetic acid, promoting the proton pump gene () expression that can effectively change the environment of insoluble phosphorus to soluble phosphate and increased soluble phosphate content in the environment to promote plant root phosphorus content, improving growth- and development-related gene's expression () as well as decreasing the anthocyanin accumulation. 【Conclusion】Adding fulvic acid at a certain concentration under low-phosphorus stress can significantly improve shoot growth and root development of tomato seedlings. It indicates that the addition of fulvic acid can alleviate the phosphorus deficiency symptoms of plants to a certain extent and reveal the regulation of fulvic acid physiological mechanism of tomato actively against phosphorus deficiency.

tomato; fulvic acid; phosphate deficiency; physiological regulation

（責(zé)任編輯 趙伶俐）

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.08.012

2017-08-29；

2017-11-27

國(guó)家自然科學(xué)基金（31501779）、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)泉林黃腐酸肥料工程實(shí)驗(yàn)室開放研發(fā)基金（QL2016-3）

張麗麗，E-mail：z1551931811@163.com。

鞏彪，E-mail：gb_gongbiao@163.com