常量元素磷(P)是植物生长发育所必需的营养元素,生产中磷匮乏会严重影响植物生长以及作物产量。低磷胁迫下,植物会通过自身的应激系统提高抵抗逆境的能力,清除对生长不利的影响因子,降低对自身的损害。同时植物还能够通过改变根系构型来提高自身对环境中磷的吸收能力。因此,良好的根系形态是植物面临低磷胁迫时吸收营养元素的基础。独脚金内酯(Strigolactone,SL)及其衍生物(GR24)是近年来发现的一种新的植物激素。相关研究表明独脚金内酯参与调控不同逆境下植物生长发育。在低磷胁迫条件下,植物中的独脚金内酯合成与分泌显著增加。但独脚金内酯是否参与低磷调控植物生长发育以及相关分子机制还并不清楚。在本研究中,通过测定低磷胁迫条件下水稻叶片及根系的形态学指标、抗氧化酶活性、叶绿素荧光参数等,研究水稻幼苗在低磷下水稻生长情况与低磷胁迫施加外源GR24对水稻幼苗短期内的调控机制,阐明独脚金内酯调控低磷条件下水稻生长发育过程中的相互关系。为进一步研究不同元素与独脚金内酯互作对水稻幼苗生长的影响提供参考。主要结果如下:1、主要抑制了地上部分干物质累积,而根系干物质累积增多,从而导致根冠比增大以及壮苗指数下降。而独脚金内酯介导逆转了低磷对水稻幼苗形态指标的不利影响,进一步缓解低磷条件对水稻幼苗的生长发育。2、独脚金内酯介导低磷条件下水稻幼苗根形态的变化:外源GR24提高了低磷条件下水稻幼苗根系形态指标,当独脚金内酯供应浓度为0.1μM时,水稻幼苗根表面积增加约48%、根体积增加约61%、根平均直径增加约8%、根尖数增加约63%、根分叉数增加约52%;这是独脚金内酯逆转了低磷对根系的抑制作用。独脚金内酯使低磷下的水稻幼苗表现出正常磷处理下的根系构型。3、低磷时水稻叶片中叶绿素含量降低,叶绿素荧光参数中Fv/Fm、Fv/Fo、qP值下降,在15d降幅分别为44.94%、8.54%和5.26%。而qN值则呈现出上升的趋势。而独脚金内酯介导导致低磷条件下水稻叶片中叶绿素含量及叶绿素荧光参数提高,缓解了低磷胁迫对水稻幼苗光合性能的影响4、低磷下水稻体内丙二醛(MDA)含量增加,而抗氧化酶系统活性降低,同时渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白含量)减少,同时活性氧积累增加。而0.1μmol/L GR24使低磷处理下植株的活性氧积累量降低,保护酶(SOD、POD、CAT、APX和NR活性升高,提高了2.63%、5.13%、14.29%、12.5%,进而缓解低磷胁迫对水稻幼苗生长的影响。5、0.1μmol/L GR24处理10d后水稻根系中的基因表达发生了显著变化,将转录组数据进行GO富集和KEGG分析后发现GR24处理对水稻根系中代谢通路影响显著,尤其是苯丙酮(Phenylpropanoid biosynthesis)生物合成通路(ko00940)。对相关基因表达情况进一步分析发现:GR24促进了木质素和次级代谢物生物合成关键酶同源基因的表达,并且使与通路中差异基因表达量下调显著。综上结果表明,低磷诱导水稻幼苗生长发育发生改变,独脚金内酯介导低磷下水稻幼苗根系形态的改变和保护酶活性的升高。