大豆酸性磷酸酶活性变化及磷高效基因型的筛选与相关分析_刘渊

作为评价磷利用率的指标需要进一步的研究。在不 同磷胁迫下，寻找大豆幼叶或根尖的酸性磷酸酶活
平铺于培养皿滤纸上，0． 5 mmoL / L CaSO4 催芽保持 25 ℃ 黑暗约 24 h，不定时喷水以保持一定湿度。
性变化与磷利用率的相关性，从而作为筛选磷高效
将发根的种子播于湿润石英砂中，平均 2 d 浇灌
Abstract： Study the relationships between the shoot or root acid phosphatase activity （ APA） and phosphorus utilization ratio under different phosphorus treatments，to provide a basis for screening P efficiency varieties in soybean． Under three different P supply levels，the soybean shoot and root acid phosphatase activities and P utilization ratio of 12 genotypes were determinated and contrasted． The root acid phosphatase activities of 159 genotypes were also detected under 2 μmol / L P concentration． The results showed that soybean root acid phosphatase activity was positively correlated with P utilization ratio significantly （ r ＞ r0． 01 ） under 2 μmol / L P concentration． Six phosphorus efficiency varieties were screened out from 171 experimental genotypes． Under low phosphorus concentration，soybean root acid phosphatase activity coule be used as an important biochemistry index to screen P efficient genotype．
KNO3 Ca（ NO3 ） 2 NH4 NO3 MgSO4 （ NH4 ） 2 SO4 MgCl2 Fe-EDTA（ Na） MnSO4 ZnSO4 CuSO4 （ NH4 ） 6 Mo7 O24 NaB4 O7 KH2 PO4
K2 SO4
1． 5 mmol / L 1． 2 mmol / L 0． 4 mmol / L 0． 5 mmol / L 0． 3 mmol / L 25 μmol / L 5 μmol / L 1． 5 μmol / L 1． 5 μmol / L 0． 5 μmol / L 0． 15 μmol / L 0． 5 μmol / L 1 000 μmol / L 2 μmol / L 0． 5 mmol / L
不同 磷 处 理 的 供 试 大 豆 品 种 12 个，以 及 2 μmol / L 磷处理的 159 份供试材料均由河北农业大
筛选 磷 高 效 品 种 资 源 的 一 项 重 要 的 生 化 指 标。 Mclachlan 等［9］发现，根系酸性磷酸酶活性与生物学 产量和磷累积量呈极显著负相关。Yan 等［10］的结果
活性作为评价植物磷效率高低的指标。目前较多的 品种种子，用 1% 次氯酸钠浸泡消毒 20 min，去离子
研究仅停留在少数作物上，植物体内及根系分泌的 酸性磷酸酶活性与磷利用率的关系仍不清楚，是否
水冲洗 1 min，无次氯酸钠气味； 培养皿用 10% H2 O2 浸泡 10 min。去离子水浸种约 12 h 后，将种子洗净
幼叶、根尖称约 0． 2 g 放入冰冻研钵内，加入液氮迅 值 4． 0 ） 混 匀，－ 20 ℃ 冻 存。4 ℃ ，在 冰 冻 离 心 机
速碾磨至糊状。匀浆倒入 1． 5 mL 离心管，加入 1． 2 14 000 r / min 离心 30 min。取 10 μL 上清液，加入
3期
刘 渊等: 大豆酸性磷酸酶活性变化及磷高效基因型的筛选与相关分析
学作物遗传育种专业大豆课题组提供。 1． 2． 1 试验材料培养条件 供试材料的水培和沙 培保持 25 ℃ 黑暗时间 12 h，光照时间为 12 h，水培
表明，叶片酸性磷酸酶活性与其磷吸收效率和利用 保持 29 ℃ /20 ℃ 。
效率的相关性均不显著，不能依靠叶片酸性磷酸酶 1． 2． 2 培养方法 选取颜色、大小基本一致的供试
吸取 100 μL 加入酶标板检测孔内，设空白对照， 1． 3． 4 统计分析 将原始数据进行标准化或归一
p-NP标准浓度（ 0． 005，0． 01，0． 015，0． 02，0． 025 μmol / L） ， 化处理，Excel 计算不同处理下幼叶和根尖相对性状
1． 1 试验时间、地点
一次营养液，20 d 后收获苗期植株。
Fra Baidu bibliotek
本试验于 2011 年在河北农业大学华北作物种
表 1 不同磷处理下营养成分的配比
Tab． 1 Application amount of nutrient component under different P treatment
营养液成分 Nutrient component
收稿日期： 2013 － 03 － 21 基金项目： 国家转基因重大专项（ 2009ZX08004-004B） ； 国家自然科学基金项目（ 31071441） ； 河北省自然科学基金项目（ C2010000749） 作者简介： 刘 渊（ 1978 － ） ，女，河北邯郸人，助理研究员，在读博士，主要从事作物育种目标性状遗传与改良研究。 通讯作者： 张彩英（ 1960 － ） ，女，河北深泽人，研究员，主要从事大豆遗传育种与分子生物学研究。
根际附近，分解土壤中有机磷释放无机磷离子被植 物吸收利用［1］。磷胁迫下，酸性磷酸酶基因的蛋白 表达增强，诱导其他代谢的副通路形成，酸性磷酸酶 活性与土壤中有机磷的有效性的关系在世界上引起 广泛关注。在玉米［2 － 3］、花生［4］、小麦［5］、甜菜［6］等 作物中均有酸性磷酸酶活性显著提高的相关结果。 植物磷利用率受到多种因素的影响，酸性磷酸酶活 性能否作为评价磷利用率的生理生化指标则是近年 来学者研究的热点。Helal 等［7］研究表明，在缺磷条
6． 067 7． 876 1． 280 2． 407 1． 586 0． 095 0． 044 0． 010 0． 017 0． 003 0． 007 0． 004 5． 440 0 0
6． 067 7． 876 1． 28 2． 407 1． 586 0． 095 0． 044 0． 010 0． 017 0． 003 0． 007 0． 004 0 0． 011 0
146
华北农学报
28 卷
件下植物对有机磷的利用能力明显提高，主要是缺磷 质资源研究与利用重点实验室进行，砂培与水培均
诱导了植物根系的酸性磷酸酶活性显著提高，从而促 在该实验室的人工光照培养室进行。
进了有机磷的转化，建议将根系分泌酸性磷酸酶活性 1． 2 试验材料
的高低作为筛选磷高效型植物的一个重要指标。并 且丁洪等［8］也认为，酸性磷酸酶可作为耐低磷条件下
LIU Yuan，LI Xi-huan，ZHANG Cai-ying
（ North China Key Laboratory of Crop Germplasm Resources，College of Agronomy， Hebei Agricultural University，Baoding 071001，China）
品种的重要生理生化指标，并且成为筛选磷高效群 去离子水，保持石英砂湿润。7 d 后，幼苗移栽至 40 L
体验证酸性磷酸酶功能标记的表型值的基础。
的白色塑料培养盒内，3 个磷处理为 0，2，1 000 μmol / L
1 材料和方法
（ 表 1） ，每个处理设 3 个重复，调整 pH 值5． 8 ～ 6． 0，温 度 29 ℃ /20 ℃，湿度 48% /83% ，光照 12 h，平均 2 d 换
Key words： Soybean； Acid phosphatase activity（ APA） ； P utilization ratio； P efficient varieties
磷是植物生长、发育所必须的一种营养元素，但 土壤中的有效磷含量往往较低，不能满足植物正常 生长需求。在农业生产中，磷缺乏问题可以通过施 用化肥的方法来解决。施用化肥不但会增加农业成 本，还可能会带来环境问题。培育磷高效率品种，提 高作物自身吸收利用磷元素的能力，是一种既经济 又环保的途径。酸性磷酸酶（ AP） 普遍存在于植物 体内，这类酶可催化分解磷酸单脂等含磷有机化合 物并释放出无机磷（ Pi） 。同时，分泌酸性磷酸酶到
配制浓度 Compound concentration
1 000 μmol / L 磷处理 1 000 μmol / L P treatment
使用量 /g Application amount
2 μmol / L 磷处理 2 μmol / L P treatment
0 μmol / L 磷处理 0 μmol / L P treatment
华 北 农 学 报 ·2 0 1 3 ，2 8 ( 3 ) : 1 4 5 -1 5 1
大豆酸性磷酸酶活性变化及磷高效基因型的 筛选与相关分析
刘 渊，李喜焕，张彩英
（ 河北农业大学 农学院，华北作物种质资源研究与利用重点实验室，河北 保定 071001）
摘要： 分析不同磷处理下的大豆幼叶、根尖酸性磷酸酶活性与植株磷利用率间的相关性，提供能够快速准确筛选 磷高效利用大豆基因型的生化指标； 在 3 种不同磷处理水平下，测定并比较 12 个大豆品种的幼叶、根尖酸性磷酸酶活 性以及植株磷利用率； 检测 2 μmol / L 磷处理下的 159 份大豆品种的根尖酸性磷酸酶活性。2 μmol / L 磷处理下，根尖 酸性磷酸酶活性与磷利用率间存在极显著正相关（ r ＞ r0． 0 5 ） ，并从供试 171 份材料中筛选出 6 个磷高效大豆基因型； 低磷条件下，大豆根尖酸性磷酸酶活性可作为磷高效基因型筛选的重要生化指标。
6． 067 7． 876 1． 28 2． 407 1． 586 0． 095 0． 044 0． 010 0． 017 0． 003 0． 007 0． 004 0 0 3． 490
1． 3 试验方法 1． 3． 1 酸性磷酸酶（ APA） 活性的测定［11］ 取新鲜
mL 的 0． 1 mol / L 缓 冲 液 （ 1 moL / L 冰 醋 酸 溶 液 28. 82 mL 和 0． 3 moL / L 醋酸钠溶液 273． 3 mL，pH
关键词： 大豆； 酸性磷酸酶活性； 磷利用率； 磷高效品种 中图分类号： S143 文献标识码： A 文章编号： 1000 － 7091（ 2013） 03 － 0145 － 07
Relativity Analysis between Acid Phosphatase Activity and Screening Genotypic Variation in P Efficiency of Soybean
147
490 μL 酶反应液（ 0． 1 mol / L 缓冲液和 0． 25 mmol / L 照培养方法同 1． 2． 2，第 21 天将植株取出，用钼黄 硝基苯磷酸二钠（ ρ-NPP） 溶液） ，黑暗反应 30 min， 比色法［13］测定植株全磷含量。通过植株全磷含量
加入 0． 2 mL 的 2 mol / L NaOH 溶液终止酶促反应。 换算磷利用率。