ERF3促根突变体缓解高浓度CO2对粳稻植株氮吸收的负效应

• 作者: 刘钢 朱建国 王伟露 袁嫚嫚
• 来源期刊: 生态环境学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 粳稻 FACE 根系活力 氮浓度 叶片净光合速率
• 年，卷（期）: 2018,（7）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1203-1210
• 页数: 8页
• 分类号: Q945.78|X171
• 字数: 6918字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2018.07.002

摘要

大气CO2浓度升高会显著降低粳稻植株和叶片氮浓度,从而减缓叶片净光合速率和降低产量的响应幅度.植物氮浓度在高CO2浓度下的降低与植株氮素吸收能力密切相关,而后者受到根系大小及其活力的调控.为探索通过提高粳稻根系生长及其活力来缓解大气CO2浓度升高对氮吸收负效应的可行性,利用CO2生长箱和农田开放式空气CO2浓度增高FACE(free air CO2 enrichment)研究平台,以促根突变体ERF3及其野生型作为研究对象,评价二者根系形态指标(总根长、冠根数和扎根深度)、根系活力、氮素吸收和利用效率、各器官氮浓度、叶片净光合速率和地上部生物量对CO2浓度升高(+200μmol·mol-1)的响应.结果表明,(1)促根突变体ERF3和野生型总根长、冠根数、扎根深度及根系生物量在高CO2浓度下均表现为显著增加(P<0.05).突变体ERF3根系形态指标和生物量对高CO2浓度的响应幅度为42.3％～288.9％,较野生型高出6.4％～191.0％.(2)突变体ERF3单茎根系活力在高CO2浓度下表现为显著(P<0.05)增加,增幅为212.1％;而野生型在高CO2浓度下无显著变化.(3)无论是生长箱还是田间盆栽试验,突变体ERF3在高浓度CO2下均可以更好地协调氮素的吸收和利用过程.突变体ERF3各器官的氮浓度在高浓度CO2下并未表现出明显降低趋势;而野生型在高浓度CO2下表现为显著降低.(4)叶片氮浓度和Rubisco含量的稳定显著提高(P<0.05)了突变体ERF3叶片的净光合速率对浓度CO2升高的响应能力,增幅为42.8％.以上结果表明,未来育种可考虑通过提高粳稻根系生长和活力来减缓CO2浓度升高对粳稻植株氮素吸收的负效应,从而促进水稻生长和生产.