以拟南芥和番茄作为研究材料,采用CO2生长箱培养试验、根系扫描、透射电镜观察、生理学以及分子生物学等方法与手段,研究了植物根毛形成和发育对大气CO2浓度升高的响应以及促进磷吸收的生理机制。结果表明,大气CO2浓度升高可显著促进拟南芥和番茄根毛的形成和生长,其外观表现为根毛稠密、长而粗。而细胞形态结构则表现为皮层细胞体积变小,数目增多,分布在两个皮层细胞间的生毛细胞相应增多,有利于形成更多的根毛。然而,生长素信号,包括其浓度水平、极性运输以及组织响应状况均对由大气CO2浓度升高诱导的根毛生长和发育起调控作用。在低磷条件下,供氮形态不同,CO2浓度升高对磷吸收的影响截然不同,以硝为氮源时,CO2浓度升高可明显增加拟南芥对磷的吸收,而以铵为氮源时,则降低了磷吸收。其机理是在供硝条件下,高CO2处理可显著提高植物的根冠比、酸性磷酸酶(APase)活性以及P吸收关键基因AtPHR1和AtPHT1的表达。此外,我们还发现,在供硝时,高CO2处理可显著提高拟南芥体内硝酸还原酶(NR)和一氧化氮合酶(NOS)的活性,明显提高植物体内NO含量,表明NO也参与上述调控过程。
英文主题词Elevation of CO2 concentration; root hair; hormone; N form; phosphorus uptake