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铵态氮素促进甘薯块根形成的解剖特征及其IbEXP1基因的表达
王翠娟, 柴沙沙, 史春余, 朱红, 谭中鹏, 季杰, 任国博
作物学报    2021, 47 (2): 305-319.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04112
摘要   (729 HTML19 PDF(pc) (22313KB)(263)  

探讨铵态氮素对甘薯块根形成的调控效应及其作用机制, 本研究利用单株结薯数差异显著的甘薯品种商薯19 (S19)和济徐23 (J23)为材料, 于2014—2015年进行大田试验和盆栽辅助试验, 设置60 kg hm-2低氮(LN60)和180 kg hm-2高氮(HN180) 2个氮素水平, 酰胺态(XN)和铵态(AN) 2种氮素形态, 进行甘薯幼根向块根分化关键时期的发育解剖观察和IbEXP1基因的表达分析。结果表明, 单株有效结薯数较高的商薯19块根产量显著高于济徐23, 生长前期甘薯块根的分化建成相较于块根的膨大生长更利于最终块根产量的形成。同时, 2个甘薯品种60 kg hm-2铵态氮素处理在茎叶封垄期建成更多根径介于0.5~5.0 cm的薯块, 显著提高了收获期的单株有效薯块数目, 块根产量最高。其中, 60 kg hm-2铵态氮素处理2个品种甘薯幼根在前形成层时期原生木质部束的导管数目及中柱薄壁组织木质化薄壁细胞数目最多; 初生形成层发育时期IbEXP1基因高水平表达, 幼根直径、中柱直径大, 原生、次生木质部束数目多; 次生形成层活动初期IbEXP1基因的相对表达和中柱薄壁细胞的木质化程度介于不施氮和高氮素处理之间, 但幼根直径、中柱直径和中柱占横截面比均显著最高, 在块根分化建成中建立了中柱薄壁细胞木质化活动和分裂活动的平衡。



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图5 秧苗栽后21 d甘薯S19分化根切片番红-固绿染色、间苯三酚染色和高碘酸希夫染色横切面图(2015)
A: 淀粉体; Msv: 导管周围分裂组织。
正文中引用本图/表的段落
2.3.3 次生形成层活动初期(秧苗栽后21 d)分化根的内部结构 图5和图6为秧苗栽后21 d时2个甘薯品种各处理最粗根膨大部位的3种染色切片的横截面图, 相较于初生形成层活动时期, 各处理幼根进一步发育, 初生形成层分裂的薄壁细胞数目越来越多, 中柱扩大。同时, 其中的原生木质部、后生木质部和次生木质部, 因薄壁组织细胞的活动而星散在中柱的薄壁组织间, 与以木质部的导管群或单个导管为中心的周围薄壁组织形成次生维管束, 开始次生形成层的活动。结合表6发现, 在次生形成层活动初期(秧苗栽后21 d), 低水平铵态氮素处理(AN60) 2个甘薯品种的幼根直径、中柱直径和中柱占根横截面比例均高于其余处理, 差异显著。在番红固绿和间苯三酚2种染色切面结构的比较中发现, 与初生形成层活动时期的表现规律相似: 与不施氮对照处理(N0)相比较, 各氮素处理不同程度的提高了2个甘薯品种的次生维管束数目和木质化薄壁细胞数目, 其中低水平铵态氮素处理(AN60)的次生维管束数目显著高于其余处理, 且在中柱的分布也更为分散。说明该处理在初生形成层活动期形成较多的次生木质部及其周围的薄壁组织, 利于此时期次生形成层维管束的形成和次生形成层的发生活动, 促进块根建成。此外, 淀粉粒在初生形成层外侧的皮层薄壁细胞中大量积累贮藏, 但高碘酸希夫染色切片图未见各处理间差异。
缩写同图5。
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