粉垄对甘蔗根系结构发育及呼吸代谢相关酶活性

来源：生理学报 【在线投稿】栏目：期刊导读时间：2021-03-21

【目的】探讨甘蔗粉垄技术增产增糖的根系细胞生理学机制,为粉垄技术推广提供理论依据。【方法】以桂糖42号为供试材料进行粉垄耕作处理(耕作深度40 cm),以常规耕作为对照(耕作深度25 cm,CK),分别测定土壤速效养分,甘蔗农艺性状及产量和糖分、根系形态、根毛区组织细胞结构、根系活力、苹果酸脱氢酶、细胞色素氧化酶等呼吸代谢相关酶活性。【结果】(1)与常规耕作相比,新植蔗土壤的碱解氮和速效磷分别增加了8.7%和17.9%;宿根蔗土壤增加了10.4%和25.6%,且不同耕作方式间同一指标差异显著;(2)粉垄新植蔗出苗率和分蘖率比常规耕作分别提高了25.0%和17.4%,宿根蔗分别提高了30.6%和11.7%。砍收时,粉垄新植蔗株高、茎径、单茎重、有效茎、产量分别提高了13.2%、17.6%、29.0%、5.3%、12.9%,粉垄宿根蔗分别增加了7.6%、22.2%、70.3%、18.7%和12.9%,且不同耕作方式间同一指标差异显著;(3)粉垄甘蔗根长、根直径、根体积、根尖数、根表面、根鲜重、根干重比常规耕作分别增加20.9%—42.3%、12.3%—71.0%、33.3%—71.0%、6.4%—61.6%,21.8%—64.1%、26.8%—64.4%和32.6%—95.3%,且不同耕作方式间同一指标差异显著;(4)与常规耕作相比,粉垄甘蔗根毛区和根毛细胞更长,根毛排列更疏松有序,根尖细胞壁增厚,细胞质、粗糙型内质网和高尔基体更丰富,线粒体数目更多且嵴清晰,细胞核结构更紧致;粉垄新植蔗根毛长度、根毛密度、单位面积根毛总长度和细胞中线粒体数目分别增加了53.3%、73.0%、111.1%和37.5%;粉垄宿根蔗以上指标也分别增加了38.9%、95.9%、82.6%和53.8%,且不同耕作方式间同一指标差异显著;(5)与常规耕作相比,粉垄甘蔗根系活力在整个生育期均显著增强,在苗期、伸长期和成熟期分别增加了1.29倍、1.39倍和1.25;(6)与常规耕作相比,粉垄苹果酸脱氢酶(MDH)、细胞色素氧化酶(CytcA510)和多酚氧化酶(PPO)活性在苗期和伸长期均显著增加,在苗期,新植蔗粉垄甘蔗苹果酸脱氢酶、细胞色素氧化酶和多酚氧化酶活性分别提高了22.9%、28.1%和38.9%,宿根蔗以上各指标分别提高23.0%、20.3%、27.7%,差异显著;在伸长期,新植粉垄甘蔗分别显著提高21.2%、41.8%和33.7%,宿根蔗各指标分别提高27.4%、26.8%和53.3%;成熟期,除了细胞色素氧化酶差异不显著外,粉垄新植蔗和宿根蔗的苹果酸脱氢酶、多酚氧化酶活性均显著提高。【结论】粉垄可提高速效氮和速效磷含量,改善甘蔗根系的营养,提高根系活力和呼吸代谢相关酶活性,有利于根系组织细胞结构和根系形态的发育,从而进一步促进根系对水肥的吸收。