硅對(duì)秈稻和粳稻品種磷積累的影響①

王曉君，胡安永，車 景，沈仁芳，馬建鋒,*

硅對(duì)秈稻和粳稻品種磷積累的影響①

王曉君1,2，胡安永1,2，車 景3，沈仁芳1，馬建鋒1,3*

(1 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所)，南京 210008； 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049； 3 日本岡山大學(xué)植物科學(xué)與資源研究所，日本岡山 710-0046)

硅(Si)可以改善磷(P)的營(yíng)養(yǎng)，但是其內(nèi)在機(jī)制尚不明確。本研究以4個(gè)秈稻和3個(gè)粳稻品種為研究對(duì)象，通過水培試驗(yàn)探究硅對(duì)不同水稻品種磷積累的影響。在營(yíng)養(yǎng)液中添加硅顯著降低了秈稻和粳稻品種的地上部磷含量，但幾乎不影響根部磷含量。加硅處理不影響所有供試水稻品種的磷吸收及磷從根系向地上部的轉(zhuǎn)移，但提高了磷的利用效率，增加了植株P(guān)/Mn 和 P/Zn比率。磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(PT)基因表達(dá)分析表明，在粳稻品種中只有被硅下調(diào)，而在秈稻品種中沒有顯著性變化；其他PT基因的表達(dá)不受硅的影響。由此，硅對(duì)不同水稻品種的磷積累有不同的影響，磷利用率的提高可能歸因于較高的P/Mn和P/Zn比率，從而導(dǎo)致植物中較高的有效磷。

秈稻；粳稻；硅；磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；基因表達(dá)；水稻

水稻()是一種非常重要的糧食作物，世界上超過1/2的人口都將水稻作為主要食物來源[1]。在我國(guó)，水稻也是第一大糧食作物，它的栽種面積約占糧食作物面積的30%，產(chǎn)量占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的40.4%。

磷(P)作為作物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，它不僅是作物體內(nèi)多種重要化合物的組成成分，比如核酸、磷脂和ATP[2]，同時(shí)，它也以多種方式參與植物體內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)，比如光合作用、呼吸作用等[3]，磷對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育、新陳代謝、產(chǎn)量以及品質(zhì)都有重要作用[4-5]。

雖然磷在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用，但土壤磷缺乏也制約著作物的生產(chǎn)[6-7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界約有57億hm2土壤處于缺磷的狀態(tài)，不足以維持作物正常生長(zhǎng)的需要[8]，而我國(guó)約1.07億hm2的耕地中有2/3嚴(yán)重缺磷[9]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要通過增加磷肥施用量或者改變磷肥施加方式來提高作物對(duì)磷肥的吸收[10-11]。雖然施加磷肥可以暫時(shí)解決農(nóng)作物缺磷的性狀，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度考慮，這不是最理想的方法。因?yàn)榱椎V是一種不可再生資源，過量施磷不僅會(huì)造成磷礦浪費(fèi)枯竭，而且還會(huì)引起一系列的環(huán)境污染問題，同時(shí)也增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本[12]。因此很多科研工作者都在尋找提高磷利用效率的方法[13-14]。

已有的很多研究表明，硅(Si)是植物生長(zhǎng)和發(fā)育的有益元素[15-18]。硅可以有效緩解植物的生物脅迫，如植物病原菌和害蟲[19-21]，同時(shí)硅也可以改善植物在非生物脅迫下的生長(zhǎng)發(fā)育，比如干旱、倒伏、寒冷和營(yíng)養(yǎng)失衡等[22]。在緩解的各種非生物脅迫中，硅在磷缺乏和過量脅迫下的有益作用已經(jīng)在很多植物中進(jìn)行了相關(guān)研究報(bào)道。英國(guó)諾桑實(shí)驗(yàn)站一個(gè)長(zhǎng)期田間試驗(yàn)表明，在同樣不施加磷肥條件下，施用硅酸鈉的試驗(yàn)田大麥產(chǎn)量更高[23]。營(yíng)養(yǎng)液中加硅在較低磷水平下比在中等磷水平下更多地增加了水稻的地上部干重[24-25]。最新報(bào)道，在低磷的酸性土壤條件下，施硅可以增加小麥對(duì)磷的吸收[26]。硅在磷缺乏下的有益影響可能是由于通過減少錳(Mn)和鐵(Fe)的吸收，改善植株體內(nèi)磷的利用效率[25,27]，并且增加了根系有機(jī)酸的分泌和磷轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)[26]。此外，加硅也能夠改善水培高磷條件下的水稻生長(zhǎng)，這可能是由于根系中硅的沉積，減少了磷通過質(zhì)外體流和滲透向中柱鞘的轉(zhuǎn)移，從而減少了磷的吸收[28-29]。最近發(fā)現(xiàn)，水稻地上部硅的累積下調(diào)了磷轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)，從而減少了磷的吸收[30]。盡管對(duì)于硅和磷互作的研究報(bào)道已經(jīng)很多，但秈稻和粳稻對(duì)于硅響應(yīng)的研究則鮮有報(bào)道。因此，本研究采用水培試驗(yàn)，研究了秈稻和粳稻對(duì)硅的響應(yīng)規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及生長(zhǎng)環(huán)境

試驗(yàn)所用水稻品種是從實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有水稻品種隨機(jī)挑選的，分別是秈稻Kasalath(7001)、Bei Khe (7021)、Vary Futsi(7040)、Deegeowoogen(7124)和粳稻日本晴(7069)、Shinsyu(7081)、八束穂(7101)(表1)。水稻種子用水浸泡，并放置于30℃黑暗培養(yǎng)箱中催芽2 d，然后轉(zhuǎn)移到漂浮的塑料網(wǎng)上萌發(fā)，此塑料網(wǎng)置于含有 0.5 mmol/L CaCl2溶液的1.5 L塑料容器中，其上覆鋁箔以避光。5 d后轉(zhuǎn)移到1/2 木村B營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)(pH 5.6)。營(yíng)養(yǎng)液每2 d換1次，植物在溫室(25 ~ 30℃，自然光)中培養(yǎng)。

表1 供試水稻品種

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

所有水稻品種的幼苗在加硅(+Si)、減硅(-Si)營(yíng)養(yǎng)液中進(jìn)行處理，減硅處理不含硅，加硅處理所用硅酸的濃度為1 mmol/L。硅酸是將硅酸鉀溶液通過含有陽離子交換樹脂(Amberlite IR-120B, H+form)的離子交換柱收集所得[31]。每個(gè)處理均設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 相關(guān)元素測(cè)定 經(jīng)過7 d加硅、減硅處理后，用提前放置于冷庫過夜的5 mmol/L CaCl2溶液清洗水稻根系3次，然后分別收集水稻根系和地上部用于相關(guān)元素的測(cè)定。所有樣品在70℃條件下烘干3 d，然后加入60% 的硝酸進(jìn)行消解。樣品消解液經(jīng)過稀釋相應(yīng)倍數(shù)后用ICP-MS(Inductively coupled plasma- mass spectrometer, 7700X; Aglient Technologies)測(cè)定。

1.3.2 磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)分析 經(jīng)過7 d加硅、減硅處理后，取水稻根系樣品，在液氮中冷凍，用RNeasy Plant Mini Kit(Qiagen)提取總RNA，并按照說明書使用ReverTra Ace qPCR RT Master Mix with gDNA Remover(TOYOBO)轉(zhuǎn)化成cDNA。使用SYBR Premix Ex TaqTM(Takara Bio, Inc., Japan)為熒光染料，并于 LightCycler 480 (Roche，瑞士)上進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量 PCR。的引物序列為CCAGAAACACTCACATGATCACC (forward)和GATGAGAGCAAACATGCTGAAAAC(reverse)；的引物序列為5′-CGCTTCCGTACGAGTGG TAGT-3′ (forward)和5′-GGTTCTTTCAAATCCAGGG AAA-3′(reverse)；的引物序列為5′-TGTCATA AACATGCCGTCTCG-3′ (forward)和5′-GCAGGGAA AGTTCACAAAATC-3′ (reverse)；的引物序列為AACTCCACGACCTTCATCGTG(forward)和CAT CGTCATCGTCCTCGTTCTC(reverse)；的引物序列為5′-CCGACGCCTATGACCTCTTCTG-3′ (for-ward)和 5′-ACCTGCAGCACCTTGGACATGT-3′ (re-verse);的引物序列為5′-ATCCAGGAGGAG CAGGACAAG-3′ (forward)和5′-CACGATGAAGGT GGTGGAGTT-3′ (reverse)。、、和也被稱為、、、[28]。所使用的內(nèi)參基因?yàn)?，其引物序列?′-AGTTTGGTCGCTCTCGATTTCG-3′ (forward)和 5′-TCAACAAGTTGACCACGTCACG-3′ (reverse)。所有基因的相對(duì)表達(dá)量用ΔΔCt計(jì)算獲得。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理采用 Microsoft Office 2003 和 SPSS 16.0軟件，所有數(shù)據(jù)測(cè)定結(jié)果均以平均值± 標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。數(shù)據(jù)之間的差異顯著性采用Duncan’s test分析。

磷吸收量=Pt/RDW，磷利用效率=SDW/Pt，式中：Pt代表整個(gè)植株磷含量(mg)，RDW代表根干重(g)，SDW代表地上部干重(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅對(duì)不同水稻品種磷含量的影響

由圖1可以看出，硅對(duì)水稻植株磷含量的影響主要表現(xiàn)在地上部，加硅處理(+Si)顯著降低了秈稻和粳稻品種地上部磷含量(圖1A)，而其根系磷含量在加硅處理后幾乎不變(圖1B)。

2.2 硅對(duì)不同水稻品種磷吸收、利用效率和轉(zhuǎn)移的影響

從圖2可以看出，加硅處理(+Si)所有水稻品種的磷利用效率均顯著性增加，磷吸收沒有太大的變化，而磷從根系向地上部的轉(zhuǎn)移幾乎不變。

(圖中不同小寫字母表示不同處理及水稻品種間差異在P<0.05水平顯著，下同)

圖2 硅對(duì)不同水稻品種磷利用效率(A)、吸收(B)、轉(zhuǎn)移(C)的影響

2.3 硅對(duì)不同水稻品種P/Mn、P/Zn、P/Fe、P/Cu比率的影響

由圖3可以看出，加硅處理(+Si)所有水稻品種地上部的P/Mn和P/Zn比率均顯著性增加，P/Cu比率也有不同程度的增加，但P/Fe比率沒有顯著性變化。

2.4 硅對(duì)不同水稻品種磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因表達(dá)的影響

通過對(duì)磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因表達(dá)的分析(圖4)可以看出，在粳稻品種中只有被硅下調(diào)，而在秈稻品種中沒有被下調(diào)或上調(diào)；其他PT基因的表達(dá)在加硅或減硅處理前后均沒有太大的變化。

圖3 硅對(duì)不同水稻品種地上部P/Mn(A)、P/Zn(B)、P/Fe(C)、P/Cu(D)比率的影響

3 討論

前人的研究已經(jīng)表明，硅能夠增加水稻地上部的干物質(zhì)量，并且在高磷條件下可以減少水稻中磷的積累[25]，但是秈粳稻對(duì)硅的響應(yīng)規(guī)律如何目前尚無研究。根據(jù)本研究結(jié)果，加硅處理顯著降低了秈稻和粳稻品種的地上部磷含量，但幾乎不影響根部磷含量。進(jìn)一步的研究表明，硅不影響供試所有水稻品種的磷吸收及磷從根系向地上部的轉(zhuǎn)移，但提高了磷的利用效率，顯著增加了植物的P/Mn 和 P/Zn比率，不同程度地增加了P/Cu比率。硅的有益影響還有可能是由于通過減少M(fèi)n和Fe的吸收改善植株體內(nèi)磷的利用效率[25,27]。

秈粳稻對(duì)硅的響應(yīng)差異較大的重要原因可能是硅直接影響水稻根系磷轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)來影響磷吸收。本研究比較了不同水稻品種加硅、減硅條件下磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的表達(dá)情況。水稻基因組中的Pht1家族中有13個(gè)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[33]。其中，、、和主要在水稻根系表達(dá)且負(fù)責(zé)磷的吸收和遷移[34-36]。基因表達(dá)定位于水稻主根和側(cè)根的中柱鞘且負(fù)責(zé)磷的遷移，則表達(dá)定位于主根和側(cè)根的表皮和皮層細(xì)胞，基因表達(dá)于水稻各個(gè)組織器官內(nèi)且涉及植物體內(nèi)磷的平衡[34-35]。最近有研究表明，加硅處理減少水稻磷的吸收是由于地上部硅的積累下調(diào)了基因的表達(dá)所造成的[30]。而在本試驗(yàn)加硅處理中，只有在粳稻中的相對(duì)表達(dá)量明顯下調(diào)。此外，在低磷條件下，加硅處理能夠上調(diào)小麥根系中磷轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)(和)[26]。導(dǎo)致這些差異的原因可能是由于試驗(yàn)中不同的磷濃度以及植物種類。和在小麥中被認(rèn)為是高親和力的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，而在磷吸收方面則發(fā)揮著更加廣泛的作用以應(yīng)對(duì)土壤溶液處于不斷變化的磷水平[34,37-39]。此外，當(dāng)小麥種植于酸性土壤中時(shí)，它可能遭受到酸性土壤中存在的其他非生物脅迫，這也將會(huì)影響磷轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)。

圖4 硅對(duì)OsPHO1;2(A)、OsPT1 (B)、OsPT2 (C)、OsPT4(D)、OsPT6 (E) and OsPT8 (F)基因表達(dá)的影響

4 結(jié)論

加硅處理降低了水稻植株地上部的磷含量，但根系磷含量不受影響；加硅處理不影響磷從水稻根系向地上部的轉(zhuǎn)移，也不影響磷的吸收，但增加了磷的利用效率。磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的表達(dá)分析結(jié)果顯示，只有在粳稻中的相對(duì)表達(dá)量明顯被硅下調(diào)，而在秈稻品種中沒有變化。其他PT基因的表達(dá)不受硅的影響。磷利用率的提高可能歸因于較高的P/Mn和P/Zn比率，加硅處理可能減少了Mn、Zn的吸收，從而導(dǎo)致植物中較高的有效磷。

[1] Nagaraju J, Kathirvel M, Kumar R R, et al. Genetic analysis of traditional and evolved Basmati and non-Basmati rice varieties by using fluorescence-based ISSR-PCR and SSR markers[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2002, 99(9): 5836–5841.

[2] Plaxton W C, Carswell M C. Metabolic aspects of the phosphate starvation response in plants[M]//Lerner H R. Plant responses to environmental stresses: From phytohormones to genome reorganization. New York, USA: Dekker, 1999, 349–372.

[3] Vance C P, Uhde-Stone C, Allan D L. Phosphorus acquisition and use: Critical adaptations by plants for securing a nonrenewable resource[J]. New Phytologist, 2003, 157(3): 423–447.

[4] Ticconi C A, Abel S. Short on phosphate: plant surveillance and countermeasures[J]. Trends in Plant Science, 2004, 9(11): 548–555.

[5] 王毅. 植物耐低磷脅迫遺傳學(xué)研究策略[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004, 24(2): 34–41.

[6] Fairhust T, Lefroy R, Mutert E, et al. The importance, distribution and causes of phosphorus deficiency as a constraint to crop production in the tropics[R]. Agroforestry Forum, 1999, 9: 2–8.

[7] Hinsinger P. Bioavailability of soil inorganic P in the rhizosphere as affected by root-induced chemical changes: A review[J]. Plant and Soil, 2001, 237(2): 173–195.

[8] Batjes N H. A world dataset of derived soil properties by FAO-UNESCO soil unit for global modelling[J]. Soil Use and Management, 1997, 13(1): 9–16.

[9] 李繼云, 李振聲. 有效利用土壤營(yíng)養(yǎng)元素的作物育種新技術(shù)研究[J]. 中國(guó)科學(xué)(B輯), 1995, 25(1): 41–48.

[10] 江尚燾, 王火焰, 周健民, 等. 磷肥施用對(duì)水稻生長(zhǎng)和磷素吸收的影響[J]. 土壤, 2016, 48(6): 1085–1091.

[11] 王火焰, 周健民. 根區(qū)施肥——提高肥料養(yǎng)分利用率和減少面源污染的關(guān)鍵和必需措施[J]. 土壤, 2013, 45(5): 785–790.

[12] 張浩, 張鳳文, 和忠, 等. 水稻耐低磷研究進(jìn)展[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 24(5): 754–758.

[13] 宋春麗, 樊劍波, 何園球, 等. 不同母質(zhì)發(fā)育的紅壤性水稻土磷素吸附特性及其影響因素的研究[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2012, 49(3): 607–611.

[14] 王艷玲, 章永輝, 何園球. 紅壤基質(zhì)組分對(duì)磷吸持指數(shù)的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2012, 49(3): 552–559.

[15] Ma J F. Role of silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses[J]. Soil Science and Plant Nutrition, 2004, 50(1): 11–18.

[16] Liang Y C, Sun W C, Zhu Y G, et al. Mechanisms of silicon-mediated alleviation of abiotic stresses in higher plants: A review[J]. Environmental Pollution, 2007, 147(2): 422–428.

[17] Ma J F, Yamaji N. A cooperative system of silicon transport in plants[J]. Trends in Plant Science, 2015, 20(7): 435–442.

[18] Pontigo S, Ribera A, Gianfreda L, et al. Silicon in vascular plants: uptake, transport and its influence on mineral stress under acidic conditions[J]. Planta, 2015, 242(1): 23–37.

[19] Rodrigues F á, McNally D J, Datnoff L E, et al. Silicon enhances the accumulation of diterpenoid phytoalexins in rice: A Potential Mechanism for Blast Resistance[J]. Phytopathology, 2004, 94(2): 177–183.

[20] Datnoff L E, Rodrigues F á. The role of silicon in suppressing rice diseases[J]. APSnet Feature, 1997.

[21] Fauteux F, Rémus-Borel W, Menzies J G, et al. Silicon and plant disease resistance against pathogenic fungi[J]. FEMS Microbiology Letters, 2005, 249(1): 1–6.

[22] Ma J F, Takahashi E. Soil, Fertilizer, and Plant Silicon Research in Japan[M]. Amsterdam: Elsevier Science, 2002.

[23] Fisher R A. A preliminary note on the effect of sodium silicate in increasing the yield of barley[J]. The Journal of Agricultural Science, 1929, 19(1): 132–139.

[24] Okuda A, Takahashi E. Studies on the physiological role of silicon in crop plant (part 7): Effect of silicon supply on the growth of rice plant on various phosphorus levels[M]. Japanese Society of Soil Science and Plant Nutrition, 1962, 33: 65–69.

[25] Ma J F, Takahashi E. Effect of silicon on the growth and phosphorus uptake of rice[J]. Plant and Soil, 1990, 126(1): 115–119.

[26] Kostic L, Nikolic N, Bosnic D, et al. Silicon increases phosphorus (P) uptake by wheat under low P acid soil conditions[J]. Plant and Soil, 2017, 419(1/2): 447–455.

[27] Ma J F, Takahashi E. The effect of silicic acid on rice in a P deficient soil[J]. Plant and Soil, 1990, 126(1): 121–125.

[28] Ma J F, Takahashi E. Effect of silicic acid on phosphorus uptake by rice plant[J]. Soil Science and Plant Nutrition, 1989, 35(2): 227–234.

[29] Gong H J, Randall D P, Flowers T J. Silicon deposition in the root reduces sodium uptake in rice (L.) seedlings by reducing bypass flow[J]. Plant Cell and Environment, 2006, 29(10):1970–1979.

[30] Hu A Y, Che J, Shao J F, et al. Silicon accumulated in the shoots results in down-regulation of phosphorus transporter gene expression and decrease of phosphorus uptake in rice[J]. Plant and Soil, 2018, 423(1/2): 317-325.

[31] Ma J F, Tamai K, Ichii M, et al. A rice mutant defective in Si uptake [J]. Plant Physiology, 2002, 130(4): 2111–2117.

[32] Nussaume L, Kanno S, Javot H, et al. Phosphate import in plants: Focus on the PHT1 transporters[J]. Frontiers in Plant Science, 2011, 2: 83.

[33] Paszkowski U, Kroken S, Roux C, et al. Rice phosphate transporters include an evolutionarily divergent gene specifically activated in arbuscular mycorrhizal symbiosis[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2002, 99(20): 13324–13329.

[34] Ai P H, Sun S B, Zhao J N, et al. Two rice phosphate transporters,and, have different fun-ctions and kinetic properties in uptake and translocation[J]. The Plant Journal, 2009, 57(5): 798–809.

[35] Jia H F, Ren H Y, Gu M, et al. The phosphate transporter gene;involved in phosphate homeostasis in rice[J]. Plant Physiology, 2011, 156(3): 1164–1175.

[36] Sun S B, Gu M, Cao Y, et al. A constitutive expressed phosphate transporter, OsPht1;1, modulates phosphate uptake and translocation in phosphate-replete rice[J]. Plant Physiology, 2012, 159(4): 1571–1581.

[37] Tittarelli A, Milla L, Vargas F, et al. Silva H. Isolation and comparative analysis of the wheat TaPT2 promoter: identification in silico of new putative regulatory motifs conserved between monocots and dicots[J]. Journal of Experimental Botany, 2007, 58(10): 2573–2582.

[38] Miao J, Sun J H, Liu D C, et al. Characterization of the promoter of phosphate transporter TaPHT1.2 differentially expressed in wheat varieties[J]. Journal of Genetics and Genomics, 2009, 36(8): 455–466.

[39] Teng W, Zhao Y Y, Zhao X Q, et al. Genome-wide identification, characterization, and expression analysis of PHT1 phosphate transporters in wheat[J]. Frontiers in Plant Science, 2017, 8:543.

Effects of Silicon on Phosphorus Accumulation in Different Rice Varieties

WANG Xiaojun1,2, HU Anyong1,2, CHE Jing3, SHEN Renfang1, MA Jianfeng1,3*

(1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 Institute of Plant Science and Resources, Okayama University, Gangshan 710-0046, Japan)

Silicon (Si) is able to improve phosphorus (P) nutrition, but the underlying mechanism is still poorly understood. The aim of this study is to investigate the effects of silicon on phosphorus accumulation in different rice varieties including four indica and three japonica accessions in hydroponic solution. Addition of silicon significantly decreased shoot P concentration in both indica and japonica rice varieties, but hardly affected the root P concentration. Si did not affect P uptake, root-to-shoot translocation of P in all rice varieties, but improved P-use efficiency and increased ratios of P/Mn and P/Zn in plant. Gene expression analysis of P transporter (PT) genes showed that onlywas down-regulated by Si in japonica varieties, but not in indica varieties. The expression of other PT genes was unaffected by Si. Taken together, Si has different effects on P accumulation in different rice varieties and improved P-use efficiency is probably attributed to higher P/Mn and P/Zn ratios, resulting in higher P availability in plants.

Japonica rice; Indica rice; Silicon; Phosphorus transporter; Gene expression; Rice

Q819

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.01.008

王曉君, 胡安永, 車景, 等. 硅對(duì)秈稻和粳稻品種磷積累的影響. 土壤, 2020, 52(1): 54–60.

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2014CB441000)和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng) (XDB15030302；XDB15030202)資助。

王曉君(1990—)，女，山東煙臺(tái)人，碩士研究生，研究方向?yàn)榱赘咝镜暮Y選和機(jī)制。E-mail：wangxj@issas.ac.cn