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磷是植物生长发育过程中不可或缺的营养元素，植物对磷的吸收利用仅次于氮源。然而，由于磷在土壤中易被阳离子如铁，铝，钙和镁等吸附，或者被土壤颗粒固定，因此磷又是最难被植物利用的营养元素之一。虽然土壤中的总磷含量较高，但是可被植物直接吸收利用的有效磷含量却很低，远不能保证植物的正常生长。在长期的进化过程中，植物形成了一系列应对缺磷的措施，比如通过改变根的构型，向外释放质子或有机酸以及与丛枝菌根共生等扩大对外部磷的吸收，或者改变体内的脂质代谢途径，以及提高核糖核酸酶的活性来提高体内磷的再利用。作为植物抵御外界胁迫的第一道防线，细胞壁在植物的抗逆过程中发挥重要作用。近年来研究发现，水稻根系中约有一半的磷储存在细胞壁中，在缺磷条件下，这部分的磷可以被重新利用，从而帮助水稻抵抗缺磷胁迫。本文选取水稻品种粳稻Nipponbare(Nip)和籼稻Kasalath(Kas)作为实验对象，研究了在缺磷条件下，不同氮源以及植物激素和信号分子对水稻细胞壁磷再利用的调节作用，主要研究结果如下: 1.选取粳稻品种“Nip”以及籼稻品种“Kas”，培养在固定pH的铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的加磷和缺磷营养液中7天。结果表明:(i)缺磷条件下，NH4+-N处理组的两个水稻品种中有效磷含量显著大于NO3--N处理组;(ii)缺磷条件下，NH4+-N处理组两个水稻品种根系细胞壁中果胶的含量以及果胶甲酯酶的活性均显著高于NO3--N处理组，然而两个水稻品种根系细胞壁中的磷含量却呈相反的趋势;(iii)缺磷条件下，NH4+-N处理组的两个水稻品种根系中的NO含量显著高于NO3--N处理组;(iv)在NH4+-N条件下，负责体内磷转运的磷转运子OsPT2基因的表达量显著高于NO3--N条件。 2.选取粳稻品种“Nip”以及籼稻品种“Kas”，培养在加磷和缺磷营养液中7天。实验结果表明:(i)缺磷条件下，Nip体内的有效磷含量显著高于Kas，并且Nip根系中的乙烯释放量和乙烯合成相关酶的基因表达量均显著高于Kas;(ii)在营养液中添加乙烯合成的前体物质1-氨基环丙烷-1-羧基酸(ACC)后，两个水稻品种体内的有效磷含量均显著增加，并且伴随着水稻根系细胞壁中果胶含量的增加和细胞壁磷含量的减少;(iii)随机选取11个水稻品种培养在加磷和缺磷营养液中7天，结果显示，加磷条件下水稻根系的总磷含量与细胞壁磷含量呈显著正相关，缺磷条件下水稻根系细胞壁的磷含量与乙烯的释放呈显著负相关;(iv)缺磷条件下添加ACC进一步提高了水稻品种Nip根系中OsPT2基因的表达。 3.选取水稻品种Nip作为研究对象。实验结果表明:(i)缺磷条件下，添加乙烯合成的前体物质ACC和NO的供体硝普钠(SNP)后，水稻体内的有效磷含量均显著增加，并且伴随着根系细胞壁中果胶含量的增加和细胞壁磷含量的减少;(ii)将水稻培养在缺磷条件下，发现水稻根系乙烯的释放量和NO的含量均显著增加，并且NO的含量在缺磷1h后就开始显著增加，在第3h达到最大值，而乙烯的释放量则在缺磷3h后才开始增加，在第6h才达到最大值;(iii)当在缺磷营养液中同时添加乙烯合成的前体物质ACC以及NO的清除剂c-PTIO后发现，水稻根中的有效磷含量以及根系细胞壁中的果胶含量仍然显著大于单纯的缺磷处理组，然而，当在营养液中同时添加乙烯合成的抑制剂AVG以及NO的供体SNP后发现，水稻根系的有效磷含量和细胞壁中的果胶含量与单纯的缺磷处理组没有显著差异;(iv)缺磷条件下，添加乙烯合成的前体物质ACC和NO的供体SNP均可以进一步提高水稻根系中OsPT2基因的表达。 4.选取水稻品种Kas作为研究对象。实验结果表明:(i)短期缺磷条件下，水稻体内的NO3--N含量显著增加，NH4+-N含量没有显著差异;(ii)用5mM的MES固定营养液pH后添加不同浓度NO3--N，发现随着NO3--N含量的增加，水稻体内的有效磷含量显著减少;(iii)选取0和1mM两个NO3--N浓度进一步研究后发现，缺磷条件下，0mM NO3--N处理组的水稻根系果胶含量以及果胶甲酯酶的活性显著高于1mM NO3--N处理组;(iv)缺磷条件下，0mM NO3--N处理组水稻木质部汁液中的磷含量显著高于1mM NO3--N处理组;(v)缺磷条件下，0mM NO3--N处理组的水稻根系NO含量显著高于1mM NO3--N处理组。 5.选取水稻品种Nip作为研究对象。实验结果表明:(i)在缺磷的营养液中添加不同浓度的NaHS（H2S供体），发现10nM NaHS处理组的水稻体内有效磷含量显著高于单纯的缺磷处理组;(ii)用10nM NaHS处理水稻后，缺磷条件下水稻根系细胞壁果胶含量和果胶甲酯酶活性显著上升，伴随着根系细胞壁磷含量的减少;(iii)添加H2S的清除剂亚牛磺酸后，缺磷条件下水稻体内的有效磷含量显著降低，并且伴随着果胶含量和果胶甲酯酶活性的降低和细胞壁磷含量的上升。 综上所述，本实验通过外源添加实验，初步明确了相较于NO3--N，NH4+-N更能促进水稻根系细胞壁磷的释放，在此过程中，信号分子NO起着重要作用。同时发现，NO通过乙烯促进细胞壁磷的再利用，而在此过程中，新型信号分子H2S亦起着重要的作用。