米少艷，路　斌，張　穎，杜　歡，白志英，李存東

（1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河北保定 071000；2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)河北省作物生長調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定 071000；3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院，河北保定 071000）

小麥代換系幼苗根系對低磷脅迫的生理響應(yīng)暗示的染色體效應(yīng)

米少艷1，2，路斌3，張穎1，2，杜歡1，2，白志英1，2*，李存東2*

（1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河北保定 071000；2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)河北省作物生長調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定 071000；3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院，河北保定 071000）

【目的】以 CS（Chinese Spring，中國春）-Synthetic 6x 代換系為材料，研究小麥代換系幼苗根系對低磷脅迫的生理響應(yīng)，并對相關(guān)性狀進(jìn)行染色體定位，為小麥耐低磷基因型的遺傳改良提供理論依據(jù)?！痉椒ā繉⒛副局袊骸⒏副?Synthetic 6x 以及代換系種子放于培養(yǎng)皿，于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 5 d，選擇長勢一致的健壯幼苗去掉胚乳，移入 Hoagland 營養(yǎng)液（pH=6.0）中培養(yǎng)。兩葉一心時(shí)進(jìn)行處理，設(shè)置正常供磷為對照（磷濃度為2 mmol/L）和低磷脅迫（磷濃度為 20 μmol/L）兩個(gè)處理，四葉一心時(shí)對不同磷處理下代換系幼苗的根冠比、根系活力、酸性磷酸酶（APase）和核糖核酸酶（RNase）活性等生理指標(biāo)進(jìn)行測定。【結(jié)果】低磷脅迫下，小麥代換系苗期根冠比顯著升高，APase 和 RNase 活性增強(qiáng)，根系活力降低；與母本中國春相比，4A、4B、6B、1D、2D和 7D 代換系根冠比和相對根冠比顯著或極顯著升高，1A、2A、3A、5A、3B、7B、2D、3D、5D 和 7D 代換系的根系活力和相對根系活力顯著或極顯著增高，4A、1D 和 4D 代換系根系的酸性磷酸酶活性及相對磷酸酶活性均顯著或極顯著升高，2A、6B、4D 代換系根系的 RNase 活性和相對 RNase 活性顯著或極顯著增高?！窘Y(jié)論】低磷脅迫下，Synthetic 6x 的 4A、4B、6B、2D 和 7D 染色體上可能存在誘導(dǎo)根冠比升高的基因；1A、2A、3A、5A、3B，7B、2D、3D、5D 和 7D 染色體上可能存在誘導(dǎo)根系活力增強(qiáng)的基因；4A、1D 和 4D 染色體上可能存在誘導(dǎo)根系酸性磷酸酶活性增強(qiáng)的基因；2A、6B 和 4D 染色體上可能存在誘導(dǎo)根系 RNase 活性增強(qiáng)的基因。即 Synthetic 6x 的第四染色體（4A、4B、4D）上可能存在調(diào)控根系相關(guān)特性的關(guān)鍵基因。

低磷脅迫；小麥代換系；根系活力；APase 和 RNase 活性；染色體效應(yīng)

磷是植物生長發(fā)育必不可少的營養(yǎng)元素，它以多種途徑參與植物代謝，是植物體內(nèi)許多重要化合物的組成成分。植物所需的磷素主要來源于土壤，但大多數(shù)農(nóng)業(yè)土壤中磷都是限制作物生長與產(chǎn)量的主要因素之一［1］。生產(chǎn)上主要通過施磷肥來滿足作物的磷素營養(yǎng)，但作物對磷肥的利用率卻很低。小麥?zhǔn)鞘澜缟现饕Z食作物之一，因此研究根系對磷素的高效利用，對提高小麥產(chǎn)量及保障世界糧食安全具有重要意義。

根系是植物的活躍吸收器官和合成器官，也是最先感受土壤逆境脅迫因子信號的器官。在低磷脅迫下，小麥根系首先感受并傳導(dǎo)脅迫信號，隨后植株通過調(diào)整自身的生理機(jī)制來改變形態(tài)，進(jìn)而影響內(nèi)部的代謝過程，以完成在特定環(huán)境下的生命過程［2］。小麥根系生長量相對增加和根冠比增大是植物對低磷脅迫適應(yīng)和耐低磷能力的標(biāo)志［3］。根系適應(yīng)低磷的生理變化包括根系分泌物的增加、根系活力提高、養(yǎng)分的吸收效率增強(qiáng)等方面。根系活力是一種客觀地反映根系生命活動的重要生理指標(biāo)［4］。研究表明，低磷條件下小麥的磷利用效率與其根系形態(tài)、吸收效率、酸性磷酸酶（APase）和核糖核酸酶（RNase）等生理生化特性密切相關(guān)［5］。APase 主要存在于植物根的表皮或葉的下表面，或由根分泌到外部的介質(zhì)中，當(dāng)小麥生長在低磷條件下，APase 活性顯著升高，降解土壤中的有機(jī)磷，如核酸、磷脂和糖脂等，從而使有機(jī)磷轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)磷被作物吸收利用［6］。RNase 是一種 RNA 水解酶，低磷脅迫下，小麥葉片中 RNase 活性顯著增強(qiáng)，核酸含量降低，表明在低磷逆境中，小麥為了適應(yīng)這一特殊的環(huán)境，體內(nèi)的適應(yīng)性反應(yīng)十分劇烈，導(dǎo)致植株 RNA 的大量合成，特別伴隨著某些或某種適于低磷脅迫的特異mRNA 的優(yōu)先合成，以利于某些特異誘導(dǎo)蛋白或酶活性增強(qiáng)，使小麥能在低磷下最大限度地利用有限的磷素，確保植株完成其必要的生命過程［7］。小麥代換系是一個(gè)物種或品種的個(gè)別染色體代換另一個(gè)物種或品種相應(yīng)染色體所產(chǎn)生的品系，是研究個(gè)別染色體遺傳調(diào)控效應(yīng)的理想材料。中國春（CS）-Synthetic 6x 的 21 個(gè)代換系是將供體品種 Synthetic 6x 的 21 條染色體導(dǎo)入受體品種中國春所產(chǎn)生的，父本 Synthetic 6x 與母本中國春存在較大的遺傳差異，父本的 A、B 染色體來自四倍體小麥（硬粒小麥），D染色體來自粗山羊草，該種蘊(yùn)含著豐富的抗旱、抗蟲、抗寒等優(yōu)異基因，具有極其豐富的遺傳多樣性，在小麥遺傳改良中具有良好的利用價(jià)值［8-9］。近年來，我們已利用該代換系開展了低磷脅迫對其生理性狀、產(chǎn)量性狀的影響及染色體效應(yīng)研究［10-12］，但有關(guān)小麥代換系根系性狀及生理特征的研究較少。因此，本研究以中國春（CS）-Synthetic 6x 代換系為材料，研究小麥代換系幼苗期的根冠比、根系活力和 APase、RNase 活性對低磷脅迫的響應(yīng)，并對小麥耐低磷脅迫特性基因進(jìn)行染色體定位，為進(jìn)一步研究小麥的耐低磷機(jī)制和耐低磷基因型的遺傳改良提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

中國春（CS）-Synthetic 6x 小麥染色體代換系（21個(gè)基因型），母本 CS、父本 Synthetic 6x 由John Innes Centre， Norwich Research Park， Colney， Norwich NR4 7UH， UK 提供，母本為磷低效品種，父本 Synthetic 6x 為磷高效品種［12］。

1.2試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)于 2012～2013年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)河北省作物生長調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選取飽滿、均勻的小麥代換系種子，經(jīng) 70% 乙醇消毒 15 min，去離子水沖洗并浸泡 24 h后，均勻擺放在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，置于 20 ± 2℃ 光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天用去離子水澆灌，5 d后選擇生長勢一致的健壯幼苗，去掉胚乳，后移入 pH=6.0 左右的 Hoagland 營養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，容器為 30 cm×40 cm×10 cm 長方形聚乙烯塑料盆，每基因型 6 盆，每盆中各基因型 30株，隨機(jī)排列。每三天通一次氣，每七天更換一次營養(yǎng)液。待幼苗兩葉一心時(shí)進(jìn)行處理，設(shè)置對照（磷濃度為 2 mmol/L）和低磷脅迫（磷濃度為 20 μmol/L）兩個(gè)處理［13］，每處理重復(fù)3次，四葉一心時(shí)對各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行取樣測定。相對值=低磷值/對照值。

1.2.1根冠比分別選取 5 株長勢一致生長健壯的小麥代換系，測定對照和低磷脅迫下根和地上部分的干物質(zhì)重，采用烘干法測定干物重，3次重復(fù)。

1.2.2根系活力取正常與低磷條件幼苗根系，移至水管下緩慢沖洗至根系不附雜物，隨機(jī)取不同處理的各代換系根尖，每份樣本約 0.3 g，參照魏道智等［14］的方法測定根系活力，3次重復(fù)。

1.2.3根系 APase 活性參照孫海國等的方法［15］并加以修改。隨機(jī)取不同處理的各代換系根尖 1 g，加入8 mL 醋酸鈉緩沖液（pH=5.8），冰浴研磨，用雙層紗布過濾，濾液在 12000×g 下離心 15 min。取上清液 1 mL，加入底物（10 mmol ρ-Nitrophenyhphospahte）2 mL，37℃ 水浴 30 min，加入 1 mol/L NaOH 2 mL 終止反應(yīng)。3000×g 離心 2 min后在 405 nm 下比色，以吸光值作為其酸性磷酸酯酶活性的指標(biāo)，3次重復(fù)。

1.2.4根系 RNase 活性參照李玉京等［8］的方法。隨機(jī)取不同處理的各代換系根尖，每份 0.5 g，加入 4 mL 0.02 mol/L 磷酸緩沖液（pH=7.0），研磨后在 10000×g 冰凍離心 30 min，取上清液 0.1 mL 加入含有酵母核糖核酸（2 mg/mL）的 0.1 mol/L（pH=5.0）醋酸緩沖液 1 mL，在 37℃ 水浴鍋中保溫 15 min后加入 5 mL 95% 乙醇。以 0 h 加入乙醇者為對照。塞緊，搖勻，于冰箱（4℃）中放置過夜，反應(yīng)液以 10000×g 離心10 min，取 600 mL 上清液加 3 mL 酒精稀釋后在 260 nm測定，1.0 OD 相當(dāng)于 15 min 內(nèi)核糖核酸酶分解 31.7 μg/mL核糖核酸。3次重復(fù)。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

采用 Microsoft Excel 2010 和 DPSv9.50 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用 Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢測。

2　結(jié)果與分析

2.1基因型間的差異顯著性檢驗(yàn)

不同處理各基因型間及區(qū)組內(nèi)間的根冠比、根系活力和 APase、RNase 活性均有極顯著差異（P＜0.01）（表1），表明可以利用該代換系進(jìn)行根冠比、根系活力和 APase、RNase 活性的染色體定位。

表1　CS-Synthetic 6x 親本及代換系根冠比、根系活力和 APase、RNase 活性方差分析Table 1　Variation analysis of root-shoot ratio， root actvity， APase and RNase activity of CS-Synthetic 6x substitution lines and their parents

2.2低磷脅迫對小麥代換系幼苗根冠比的影響及染色體效應(yīng)

由表2可以看出，對照各代換系根冠比較低，其比值位于 0.157（5B）～0.248（3D）之間，除父本Synthetic 6x及4B、5B、1D、2D 代換系根冠比顯著或極顯著低于母本外，其余代換系與母本之間無顯著差異。在低磷脅迫下，所有代換系根冠比均明顯高于對照，表明低磷脅迫刺激了小麥代換系根系生長。不同代換系之間存在明顯差異，其比值位于0.205（5D）～0.310（4A、6B）之間。與母本相比，代換系 2A、4A、4B、6B、7B、1D、2D、3D 和 7D 根冠比顯著或極顯著增高，父本 Synthetic 6x 以及代換系1A、4A、4B、5B、6B、1D、2D 和 7D 的相對根冠比亦顯著或極顯著增高。由此表明，Synthetic 6x 的4A、4B、6B、1D、2D 和 7D 染色體上可能存在低磷脅迫下誘導(dǎo)根冠比增強(qiáng)的基因。

表2　低磷脅迫和對照條件下中國春-Synthetic 6x 代換系及親本根冠比Table 2　Root-shoot ratios of CS-Synthetic 6x substitution lines and their parents under low-phosphorus stress and control

2.3低磷脅迫對小麥代換系幼苗根系活力的影響及染色體效應(yīng)

如表3所示，對照各代換系根系活力較高，其含量位于 222.8（7D）～1915.5（1A）［TTFμg /（g·h）， FW］之間，除1A、3A、4A、6A、7A、3B、4B、5B、6B、7B、4D 代換系根冠比顯著或極顯著高于中國春外，其余代換系與母本之間無顯著差異；低磷脅迫下，各代換系的根系活力都明顯低于對照，表明低磷脅迫抑制了小麥根系活力。低磷脅迫下，不同代換系根系活力之間存在顯著差異，4D 代換系根系活力最低，1A 代換系根系活力最高。供體 Synthetic 6x 的根系活力極顯著高于受體中國春，1A、2A、3A、4A、5A、7A、3B、4B、5B、6B、7B、2D、3D、5D 和 7D 代換系根系活力顯著或極顯著高于母本中國春，1A、2A、3A、5A、1B、3B、7B、1D、2D、3D、5D、6D 和 7D 代換系的相對根系活力顯著或極顯著高于母本中國春。由此表明，Synthetic 6x 的 1A、2A、3A、5A、3B、7B、2D、3D、5D 和 7D 染色體上可能存在低磷脅迫下誘導(dǎo)根系活力增強(qiáng)的基因。

2.4低磷脅迫對小麥代換系酸性磷酸酶活性的影響及染色體效應(yīng)

酸性磷酸酶（APase）是植物水解有機(jī)磷的一種誘導(dǎo)酶。正常情況下，植物根際分泌物中酸性磷酸酶的量很少，但是在缺磷情況下酸性磷酸酶的量將會增加，以此增加根際有效磷含量［9］。如 表4所示，對照各代換系酸性磷酸酶活性較低，其含量位于 14.25（5A）～108.90（2D）［μmol /（mg · h）］之間，除 1A、4A、2B、3B、5B、1D、4D 代換系外，其余代換系與中國春之間均呈現(xiàn)顯著差異，供體 Synthetic 6x 顯著低于母本中國春。低磷脅迫下，所有代換系的根系酸性磷酸酶活性都明顯高于對照，表明小麥代換系主要通過提高根系的酸性磷酸酶活性來吸收土壤潛在磷，以適應(yīng)低磷脅迫。此外，不同代換系之間存在顯著差異，2A代換系酸性磷酸酶活性最低，1D 代換系酸性磷酸酶活性最高。與母本中國春相比，供體 Synthetic 6x 的根系酸性磷酸酶活性和相對酸性磷酸酶活性均顯著增高；4A、1D、2D、4D、5D 和 7D 代換系根系酸性磷酸酶活性顯著或極顯著增高；1A、3A、4A、5A、6A、7A、4B、5B、6B、7B、1D 和 4D 代換系的根系相對酸性磷酸酶活性顯著或極顯著增高。由此表明，Synthetic 6x 的 4A、1D 和 4D 染色體上可能存在低磷脅迫下誘導(dǎo)根系酸性磷酸酶活性增強(qiáng)的基因。

表3　低磷脅迫和對照中國春-Synthetic 6x 代換系及其親本根系活力 ［TTF μg/（g · h）， FW］Table 3　Root activity of CS-Synthetic 6x substitution lines and their parents under low-phosphorus stress and control

表4　低磷脅迫和對照中國春-Synthetic 6x 代換系及其親本幼苗期根系酸性磷酸酶活性 ［μmol/（mg · h）］Table 4　APase activity of CS-Synthetic 6x substitution lines and their parents under low-phosphorus stress and control at seedling stage

2.5低磷脅迫對小麥代換系幼苗根系 RNase 活性的影響及染色體效應(yīng)

由表5可以看出，對照條件下各代換系酸性磷酸酶活性較為接近，其含量位于 5.581（7B）～14.73（6D）［μg/（g · h）， protein］之間，除 2A、2B、3B、2D、5D、6D、7D 代換系顯著或極顯著高于中國春外，其余代換系與中國春之間無顯著差異，供體Synthetic 6x 的根系酸性磷酸酶活性較低，中國春較高，二者之間呈現(xiàn)顯著差異。低磷脅迫下，所有代換系的根系 RNase 活性都高于對照，表明小麥?zhǔn)艿降土酌{迫后，誘導(dǎo)產(chǎn)生 RNase 使體內(nèi) RNA 大量釋放PO43-。低磷脅迫下，不同代換系之間存在顯著差異，其活性位于 110.2（6A）～571.2（2A）之間，供體Synthetic 6x 的根系 RNase 活性和相對 RNase 活性均極顯著高于受體中國春，2A、4A、6B 和 2D、4D 代換系根系 RNase 活性顯著或極顯著高于母本中國春，1A、2A、3A、6B、7B 和 4D 代換系的相對根系 RNase 活性顯著或極顯著高于母本中國春。即Synthetic 6x 的 2A、6B 和 4D 染色體上可能存在低磷脅迫下誘導(dǎo)根系 RNase 活性增強(qiáng)的基因。

表5　低磷脅迫和對照中國春-Synthetic 6x 代換系及其親本根系 RNase 活性 ［μg/（g·h）， protein］Table 5　RNase activity of CS-Synthetic 6x substitution lines and their parents under low-phosphorus stress and control

通過對以上相關(guān)性狀進(jìn)行染色體定位分析，發(fā)現(xiàn)在低磷脅迫下，誘導(dǎo)根冠比升高的基因可能位于Synthetic 6x 的 4A、4B、6B、1D、2D 和 7D 染色體上，誘導(dǎo)根系活力增強(qiáng)的基因可能位于 1A、2A、3A、5A、3B，7B、2D、3D、5D 和 7D 染色體上，誘導(dǎo)根系酸性磷酸酶活性增強(qiáng)的基因可能位于 4A、1D 和 4D 染色體上，誘導(dǎo)根系 RNase 活性增強(qiáng)的基因可能位于 2A、6B 和 4D 染色體上。由此表明，除根系活力外，4A、4B 或 4D 染色體上具有誘導(dǎo)根冠比、根系酸性磷酸酶、 RNase 活性的基因，即Synthetic 6x 第四染色體（4A、4B 和 4D）可能具有調(diào)控根系特性的關(guān)鍵基因。

3　討論

3.1低磷脅迫對小麥代換系根系生理性狀的影響

植物根系是感受土壤逆境脅迫因子信號的重要器官。植物感受逆境信號后就會產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，如改變根系形態(tài)和分布、改變碳同化產(chǎn)物的分配比例和方向，在代謝途徑上進(jìn)行方向和強(qiáng)度的改變，在基因表達(dá)上進(jìn)行時(shí)間和空間調(diào)整等，這些反應(yīng)最終均通過根系來進(jìn)行表達(dá)和實(shí)現(xiàn)［16-17］。

APase 是一種誘導(dǎo)酶，能水解介質(zhì)中的磷酯，使其中的磷活化為植物所吸收利用，其活性受植物供磷狀況的影響，缺磷能誘導(dǎo)小麥根系 APase 活性顯著升高，它是缺磷脅迫后植物最早和最為劇烈的反應(yīng)之一，是小麥適應(yīng)低磷脅迫的一種機(jī)制［5，20］。低磷脅迫導(dǎo)致高等植物的特異RNA酶活性升高，RNase活性增強(qiáng)使RNA降解加劇，釋放 PO43-，這對于增強(qiáng)PO43-在體內(nèi)的流動性以及充分利用體內(nèi)有效磷資源具有重要意義。李玉京等［7］以長穗偃麥草-中國春二體附加系為材料，對不同磷處理?xiàng)l件下的 APase 活性和 RNase 活性進(jìn)行了研究，表明低磷條件下APase 活性和 RNase 活性均顯著提高。張恩和等［6］研究了低磷脅迫下不同小麥品種對磷脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)低磷脅迫顯著提高了體內(nèi)各部分 APase 活性。本試驗(yàn)結(jié)果表明，低磷脅迫下根系酸性磷酸酶活性和 RNase 活性升高，這是小麥代換系在生理上對低磷做出的一種響應(yīng)。

3.2低磷脅迫下小麥代換系根系生理性狀的染色體效應(yīng)

近年來，有關(guān)小麥代換系耐低磷性狀基因的染色體定位已成為國內(nèi)外專家的研究熱點(diǎn)［21］。曹紅星等［22］利用小麥‘中國春-埃及紅’代換系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)染色體 7A 和 7D 可能攜帶對磷素利用有促進(jìn)作用的基因。李振興等［23］以小麥重組近交系群體（農(nóng)大 3338 * Altgold）為材料，發(fā)現(xiàn)在低磷處理下與根干重相關(guān)的 2 個(gè) QTL 位點(diǎn)分別位于 lA 和 2B 染色體上，與相對根干重相關(guān)的 2 個(gè) QTL 位點(diǎn)位于 7D 染色體上。Bhdaie 等［24］研究認(rèn)為小麥 lA、3D 和 5A 染色體攜帶有對干重起正效應(yīng)的基因。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，低磷脅迫下，Synthetic 6x 的 4A、4B、6B、1D、2D和 7D 染色體上可能存在誘導(dǎo)根冠比升高的基因。

目前，有關(guān)小麥根系活力的基因定位少有報(bào)道。沈波等［25］應(yīng)用雜交稻重組自交系群體，對葉片性狀和根系活力進(jìn)行了遺傳分析和基因定位，發(fā)現(xiàn)在很多檢測到產(chǎn)量性狀 QTL 的區(qū)間也檢測到控制葉片性狀和根系活力的 QTL。藤勝等［26］以典型秈粳交花培加倍的 DH 群體為材料，利用區(qū)間作圖法在第 4染色體的 RG449～RG809 之間檢測到一個(gè)根系活力的 QTL。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，低磷脅迫下，1A、2A、3A、5A、3B，7B、2D、3D、5D 和 7D 染色體上可能存在誘導(dǎo)根系活力增強(qiáng)的基因。

李玉京等［7，27］以中國春-長穗偃麥草二體異附加系與二體異代換系為材料，對低磷脅迫下 APase及RNase 活性進(jìn)行了染色體定位，認(rèn)為 4E 與 7E 附加系提高了 RNA 酶活性，7E 附加系提高了酸性磷酸酶活性；3E 染色體上含有編碼酸性磷酸酶（AcPh）基因，4E 染色體上含有堿性磷酸酶（APH）基因。劉建中等［28］利用中國春—帝國黑麥二體異附加系根系為材料，發(fā)現(xiàn) 1R 染色體上具有編碼酸性磷酸酶的基因。柳鵬等［29］以 9 個(gè)外援染色體異附加系小麥為材料，發(fā)現(xiàn)在低磷條件下其酸性磷酸酶的活性顯著高于其親本中國春，說明 Ha. Villosa lV 和 Ae. Peregrina 7Sv染色體中可能含有與根系酸性磷酸酶分泌有關(guān)的基因。Hart［30］則將編碼酸性磷酸酶的基因定位到 7R 染色體上。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，低磷脅迫下 4A、1D 和4D 染色體上可能存在誘導(dǎo)根系酸性磷酸酶活性增強(qiáng)的基因，2A、6B 和 4D 染色體上可能存在誘導(dǎo)根系RNase 活性增強(qiáng)的基因。

通過對以上相關(guān)性狀進(jìn)行染色體定位分析，發(fā)現(xiàn)在低磷脅迫下，除根系活力外，4A、4B 或 4D 染色體上具有誘導(dǎo)根冠比、根系酸性磷酸酶、RNase活性基因，由此表明 Synthetic 6x 第四染色體（4A、4B 和 4D）可能具有調(diào)控根系特性的關(guān)鍵基因。

［1］Vance C P. Plant nutrition in a world of declining renewable resources［J］. Plant Physiology， 2001， 127: 390-397.

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Chromosome control implied by the physiological responses of root in wheat substitution lines seedlings under phosphorus deficiency stress

MI Shao-yan1，2，LU Bin3，ZHANG Ying1，2，DU Huan1，2，BAI Zhi-ying1，2*，LI Cun-dong2*
（1 College of Life Science， Agricultural University of Hebei， Baoding， Hebei 071000， China；2 Agricultural University of Hebei， Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province， Baoding， Hebei 071000， China；3 College of Landscape and Tourism， Agricultural University of Hebei， Baoding， Hebei 071000， China）

【Objectives】Studying on the physiological responses of seedling roots of wheat substitution lines to phosphorus deficiency stress and chromosomal localization of genes controlling root properties will provide theoretical support for screening cultivars tolerant to low phosphorus.【Methods】The seeds of mother line‘Chinese Spring（CS）’and father line “Synthetic 6x” as well as the substitute seeds of CS with Synthetic 6x were placed in cultural dishes for germination for 5 days. Then healthy and uniform seedlings were chosen and removed off endosperms， then cultured in Hoagland solution（pH 6.0）until the third leaf sprouting. The seedlings were grown in P2O52 mmol/L（normal control）or low P2O5stress（P2O520 μmol/L）until the fifth leafstart to sprouting. The root-shoot ratio， root activity， root Apase and RNase activity and chromosome control were observed using wheat substitution lines seedling under different phosphorus treatments.【Results】The rootshoot ratio， Apase activity and RNase activity increased， and root activity reduced under phosphorus deficiency stress. The root-shoot ratio and relative root-shoot ratio of 4A， 4B， 6B， 1D， 2D and 7D substitution lines were significantly or very significantly higher than those of the female parent Chinese Spring， root activity and relative root activity of 1A， 2A， 3A， 5A， 3B， 7B， 1D， 2D， 3D， 5D and 7D substitution lines were significantly or very significantly higher than those of Chinese Spring， Apase activity and relative APase activity of 4A， 1D， 4D were also significantly or very significantly higher than those of Chinese Spring. RNase activity and relative RNase activity of 2A， 6B， 4D were also significantly or very significantly higher than those of Chinese Spring.【Conclusions】For Synthetic 6x under phosphorus deficiency stress， there might exist genes on chromosome 4A， 4B， 6B， 1D， 2D and 7D to induce high root to shoot ratio， some genes on chromosome 1A， 2A， 3A， 5A， 3B，7B， 1D， 2D， 3D， 5D and 7D to promote root activity， some genes on chromosome 4A， 1D and 4D in Synthetic 6x to regulate Apase activity， and some genes on chromosome 2A， 6B and 4D to regulate RNase activity. Generally，there might exist some key genes of regulating root characteristics on the forth chromosome（4A， 4B， 4D）of Synthetic 6x.

P-deficiency； wheat substitution lines； root activity； APase and RNase activity； chromosome effect

S512. 1. 01

A

1008-505X（2016）05-1204-08

2015-07-06接受日期：2016-05-05

河北省自然基金項(xiàng)目（C2011204016，2015204066）資助。

米少艷（1987—），女，河北臨城人，碩士，主要從事植物資源利用與開發(fā)研究。E-mail：miyangai@163.com

Tel：0312-7528242，E-mail：zhiyingbai@126.com； Tel: 0312-7521316， E-mail: nxylcd@hebau.edu.cn