不同分子量聚天冬氨酸对小麦根系生长和养分吸收的影响

摘要：

[目的]聚天冬氨酸(PASP)是天冬氨酸(ASP)的聚合物,分子量由一千至数十万,因具有促进作物生长和养分吸收的作用,在农业上应用广泛,但其应用效果与分子量密切相关.本文通过红外光谱分析和水培试验,研究不同分子量PASP的结构特性及其对小麦根系生长和养分吸收的影响,以明确不同分子量PASP的应用特点与作用机制,为PASP在新型增效肥料研制和农业生产中的科学应用提供理论依据.[方法]以小麦(济麦22)为供试作物,霍格兰营养液为基础培养液进行水培试验,将天冬氨酸(ASP)和低分子量(＜1 kDa,PAL)、中分子量(3-5 kDa,PAM)、高分子量(＞10 kDa,PAH)PASP分别设置10 mg·L-1、25 mg·L-1和50 mg·L-13个添加量加入培养液中,以仅用营养液为对照(CK),试验共13个处理,每个处理重复4次.培养20d后收获,测定小麦地上部和根系的干重与氮、磷、钾含量以及根系的形态、吸收面积和活力.[结果](1)不同分子量聚天冬氨酸结构不同,随着分子量的增加,聚天冬氨酸肽键含量逐渐增加,羧基含量先增加后降低,其中,PAH肽键含量最高,PAM羧基含量最高.(2)应用不同分子量聚天冬氨酸均可促进小麦生长,提高干物质积累量,表现为PAM＞PAH＞PAL ≈ ASP;其中根系干重较CK增加11.90％-19.06％,PAM在10 mg·L-1、25 mg·L-1和50 mg·L-1添加量下,小麦总干重分别较CK显著增加9.13％、23.36％和20.54％.(3)不同分子量聚天冬氨酸均可优化小麦根系形态,增加根系的总吸收面积、活跃吸收面积和活力,以PAM效果最好.(4)不同分子量聚天冬氨酸均促进了小麦对氮、磷、钾养分的吸收,以PAM效果最好,PAH次之;在50 mg·L-1添加量下,小麦对氮、磷、钾养分吸收总量最高,其中PAM较CK分别显著增加16.88％、25.97％、21.61％,PAH较CK分别显著增加16.28％、23.36％、18.16％.(5)相关性分析表明,不同分子量聚天冬氨酸肽键、羧基含量与小麦干物质重、氮磷钾养分吸收量以及根长和根系总吸收面积均极显著正相关;而小麦干物质重和氮磷钾养分吸收量与根系表面积、总吸收面积、活跃吸收面积及活力均显著或极显著正相关.[结论]不同分子量聚天冬氨酸(PASP)均能促进小麦生长,优化根系形态,提高根系吸收面积和根系活力,促进小麦对养分的吸收;不同分子量PASP结构不同,随着分子量的增加,PASP肽键含量增加,羧基含量先增加后降低,肽键和羧基含量与小麦生长和氮磷钾养分吸收量呈正相关.在本试验条件下,以中分子量PASP(3-5kDa)对小麦生长和养分吸收的促进作用最好,高分子量PASP(＞10 kDa)次之;在用量上,不同分子量PASP以高用量(50 mg·L-1)对小麦整株的生长和养分吸收促进效果最好,但以中等用量(25 mg·L-1)对小麦根系的生长和养分吸收促进效果最佳.

关键词：聚天冬氨酸、分子量、小麦、根系、养分吸收

所属期刊栏目：55

分类号：S512.1;S158.3;Q939.9

资助基金：现代农业产业技术体系;国家重点研发计划

在线出版日期：2022-07-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2526-2537