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磷作为植物生长发育所必需的矿质营养元素之一,参与植物体内多种生理活动。土壤中潜在磷含量虽然很高,但是能被植物吸收利用的有效磷含量很低,难以满足植物正常生长发育的需求,特别是我国土壤贫瘠的西北地区,磷素已成为植物生长的重要限制因子。刺槐(Robinia pseudoacacia L.)为豆科林木,具有和根瘤菌共生的生物固氮功能,同时也是西北生态环境脆弱地区植被恢复的先锋树种之一,关于其对低磷胁迫响应的研究较少,尤其是生理适应机制方面的结果鲜见报道。本研究以来自不同气候和土壤条件的中国西北甘肃(GS)与东北地区(DB)种源的刺槐种子为材料,进行刺槐室内盆栽试验,分别进行接种根瘤菌和不接菌处理,再进行正常磷和低磷处理,共计8个处理,每个处理6个重复。通过分析低磷处理后植株生物量、根瘤数、叶片光合作用相关参数:净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)、叶片与根系相关生理指标:无机磷含量(Pi)、有机磷含量(Porg)、总磷含量(Ptot)、丙二醛含量(MDA)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性、总碳含量(Total C)、总氮含量(Total N)、碳稳定性同位素(δ13C)、氮稳定性同位素(δ15N),得出了不同种源及接种根瘤菌对刺槐低磷胁迫下的生理指标的影响。主要研究结果如下:(1)对刺槐生长状况及叶片光合作用相关参数的研究表明:在GS种源刺槐中,低磷处理叶片的净光合速率显著低于正常磷处理,但植株生物量无显著差异,低磷处理刺槐根瘤数显著高于正常磷处理;而在DB种源刺槐中,不同磷处理间叶片净光合速率差异不显著,低磷处理刺槐幼苗的植株生物量及根瘤数量显著低于正常磷处理。除DB种源刺槐正常磷处理外,接菌处理的根瘤数显著高于不接菌处理,而接菌处理的植株生物量显著低于不接菌处理。与不接菌处理相比,接菌处理叶片的气孔导度显著减小,净光合速率也显著减小,尤其是低磷处理中。在低磷处理中,GS种源刺槐的气孔导度和净光合速率显著低于DB种源。(2)对刺槐叶片生理指标的研究表明:在GS种源中,与正常磷处理相比,低磷处理显著降低了刺槐叶片中无机磷含量和总碳含量,显著增大了叶片的氮磷比。不接菌处理中,DB种源刺槐低磷处理的叶片无机磷含量显著低于正常磷处理,GS种源刺槐低磷处理的叶片总磷和有机磷含量显著高于正常磷处理。DB种源刺槐叶片中MDA含量在不同磷处理间无显著性差异,低磷处理叶片中DHAR和GR活性显著高于正常磷处理。GS种源刺槐中,接菌处理的δ15N值显著低于不接菌处理。在DB种源刺槐中,接菌处理的δ13C值显著低于不接菌处理。两种源刺槐的结果比较显示,GS种源刺槐叶片的δ15N值显著低于DB种源,GS种源刺槐叶片GR活性显著高于DB种源。(3)对刺槐根系生理指标的研究表明:在接菌处理的GS刺槐中,低磷处理植株根系的无机磷含量显著低于正常磷处理,而低磷处理根系的总碳和总氮含量显著高于正常磷处理。不同磷处理间根系MDA含量差异不显著,低磷处理的根系抗氧化酶系统中的DHAR和GR活性显著高于正常磷处理。在DB种源中,接菌处理无机磷占比显著高于不接菌处理。接菌处理根系DHAR和GR的活性显著高于不接菌处理,特别是在低磷处理中。在DB种源刺槐低磷处理下,接菌处理根系δ15N值显著低于不接菌处理。综上所述,GS种源刺槐虽然光合速率低,植株生物量小,但其更侧重于根系的发育和根瘤的形成,在胁迫条件下将更多的营养物质输送到根系,且体内DHAR和GR的活性更高,对逆境的抗逆性更强,所以更适合用于退耕还林和植被修复等方面。本研究结果为建立刺槐-固氮根瘤菌这一林木微生物互作抗逆体系生理响应机制提供了理论依据,并为刺槐抗逆品种选育做出一定的科学理论指导。