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土壤中磷素缺乏是限制喀斯特地区百脉根健康生长的重要因素之一。我国耕地土壤有效磷缺失不断扩大,施用磷肥是短期缓解土壤磷缺失的有效手段,但过量施用磷肥还会造成水土富营养化等环境问题,破坏了生态平衡。磷属于不可再生资源,将面临枯竭,因此,培育磷高效品种是实现“减肥增效”的有效途径。百脉根富含缩合单宁,能降低家畜膨胀病的发生,且根部具根瘤菌,有改良土壤的功能,百脉根具有耐寒冷、耐贫瘠、耐干旱等优良特点,是人工草地、人工牧场、改良草场和水土保持的理想草种。基于此,本实验采用砂培法,设置常磷(0.5mmol/L KH2PO4,NP)、低磷(0.005 mmol/L KH2PO4,LP)两个处理,低磷胁迫21 d时,对13份百脉根种质的表型形态进行主成分分析和隶属函数综合评价,筛选出耐低磷和磷敏感的2个百脉根种质,针对这2个百脉根种质,在低磷胁迫7 d时进行生理生化活性测定和转录组测序,探索其对低磷胁迫的响应机制。研究结果如下:(1)百脉根耐低磷种质的筛选:低磷胁迫第21 d时,与常磷相比,低磷胁迫显著降低了各百脉根种质全株磷含量、株高、地上生物量、叶面积和叶宽,降低了叶长。不同百脉根种质根系形态在低磷胁迫下有着不同的低磷适应表型。低磷胁迫下,部分百脉根种质(00114和08518)总根长、总根表面积、根尖数和根毛数量下降,说明随着磷胁迫时间增加,植物机体受到损伤;部分百脉根种质(01549、07880和08519)通过增加总根长、总根表面积、根尖数和根毛数量来适应低磷胁迫,说明这几个种质对低磷有更好的适应能力;00115通过增加总根长、总根表面积和根毛数量来适应低磷胁迫。基于不同百脉根种质低磷胁迫下的根系形态、叶片形态、生物量、株高和全株磷含量指标,采用主成分分析和隶属函数综合评价,最终得出01549为最耐低磷种质,08518为低磷敏感种质。(2)低磷胁迫对2个百脉根种质生理生化活性的影响:低磷胁迫7 d时,2个百脉根种质通过降低总叶绿素含量,显著提高根、叶脯氨酸、可溶性糖和根可溶性蛋白含量,显著提高根、叶超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性来适应低磷胁迫,其中,耐低磷种质01549叶过氧化氢酶活性增幅最大,为131.05%,低磷敏感种质08518叶酸性磷酸酶活性增幅最大,为146.89%。耐低磷种质01549总叶绿素含量、渗透调节物质和保护酶活性在低磷处理时显著高于低磷敏感种质08518,这也是耐低磷种质01549较低磷敏感种质08518更耐磷的原因之一,低磷胁迫增加了2个百脉根种质丙二醛含量,且耐低磷种质01549丙二醛含量在低磷处理时显著低于低磷敏感种质08518,说明01549耐低磷能力更强。(3)低磷胁迫下2个百脉根种质的转录组分析:低磷胁迫7 d时,在L-8-vs-L-9、N-8-vs-N-9、N-8-vs-L-8、N-9-vs-L-9对比组中分别鉴定出5596(3277个上调基因和2319个下调基因)、6288(3879个上调基因和2409个下调基因)、2243(1455个上调基因和788个下调基因)和656个差异表达基因(243个上调基因和413个下调基因),对鉴定出的差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。GO富集分析发现四个比对组中差异表达基因被GO注释为三类(生物过程、细胞成分以及分子功能)中的细胞过程、代谢过程、单有机体过程、细胞、细胞部分、细胞器、膜、结合、催化活性和转运蛋白活性等10个类别。KEGG富集分析中差异表达基因主要富集在代谢途径、苯丙烷生物合成、植物-病原互作、植物激素信号转导及植物MPKA信号等通路中,在光合作用通路中发现Pet H和Psb Q差异表达基因显著上调,在植物MPKA信号通路中发现MYC2、MAPKKK17_18、MPK8、SNPK2、WRKY33、WRKY22、PYL、EBF1_2、ACS1_2_6、ETR、ERF1差异表达基因显著上调,在植物-病原互作通路中发现RBOH、CPK、CML、WRKY33、WRKY22、WRKY1、CNGC、CERK1、KCS差异基因显著上调,且四个比对组中发现差异表达基因在各通路中类型、数量及表达都存在差异,说明这些基因在响应低磷胁迫信号转导中起重要作用,且在N-9-vs-L-9中鉴定出的差异表达基因高于N-8-vs-L-8,这是因为01549比08518耐低磷能力更强所导致的。