摘要
在淹水条件下，地上部的氧气通过水稻体内的通气组织运输到根系，再分泌到根际土壤中，这部分氧气会改变淹水条件下根际微环境，同时对植物根系生长和营养元素吸收产生影响。因此，对水稻中根系通气组织发育的研究具有重要意义，本实验室此前的研究中也初步探究了通气组织发育与水稻氮素吸收之间的关系。本研究将结合前人进展，探究锌指蛋白基因OsLSD1.1(Lesion Simulating Disease1)突变后对田间通气组织发育以及根际微生物活动和土壤理化性质的影响，据此阐明通气组织影响土壤根际环境可能机制。此外，引入了乙烯acs2和acs5突变体，明确OsLSD1.1参与调控通气组织发育途径中同乙烯之间作用关系。综上，所获得的主要研究结果如下: 1.在田间生长情况下，敲除OsLSD1.1基因的突变体植株根系通气组织的形成受到抑制，不同分段形成的空腔均较野生型显著不发达。对乙烯acs2和acs5突变体根盒及气候室培养条件下通气组织发育情况进行检测，发现各生长条件下乙烯突变体根系通气组织较野生型显著发达。根据OsLSD1.1和乙烯突变体根系通气组织相反的发育情况得出结论:在南京八卦洲淹水土壤中，OsLSD1.1基因参与调控田间水稻根系通气组织的形成，且该调节途径不是通过改变乙烯含量来作用的。 2.对海南地区OsLSD1.1突变体根际土壤进行高通量测序结果发现水稻根际微生物群落丰度及生态多样性显著减少，此外，与氨氧化过程相关的硝化螺旋菌、亚硝酸菌属菌群丰度亦显著下降。据此，对海南和南京地区根系氨氧化相关微生物丰度和土壤理化性质进行检测，结果显示，敲除OsLSD1.1后根际土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)菌群丰度均显著下降，根系铵态氮含量显著上调，硝态氮含量变化不明显。据此得出结论:敲除OsLSD1.1后导致土壤根系泌氧含量下降，泌氧量的改变会影响根际环境，使得根际氨氧化相关微生物丰度降低，土壤氨氧化过程受阻，从而影响根际土壤C-N循环，进而造成地上部氮素积累下降。
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