不同氮素形态对枳橙幼苗氮素吸收、转运及分子机理研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 14次 | 上传用户:peace_2009
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柑橘是世界上主要的水果类型,而枳橙[Citrus.sinensis(L.)Osb×Poncirus trifoliate(L)Raf]是柑橘的主要砧木之一。它是枳与甜橙的杂交种,因具有抗柑橘衰退病等特性而被大力推广应用。硝态氮(NO3-)和铵态氮(NH4+)是植物吸收和利用的两种主要的无机氮素形态。与单一氮源相比,多数植物在两种氮素营养共存条件下生长会更好,且氮素利用率提高,但氮素形态及配比如何影响枳橙对氮素的吸收及转运机理目前仍尚不明确。为此,本论文采用水培方法,在Hoagland配方基础上进行调节,研究不同氮素形态及配比对枳橙幼苗生长特性、根系吸收动力学特性、氮素转运、代谢及分布的影响,以期为柑橘生产上氮素利用效率的提高和科学施肥提供一定的科学依据。本论文的主要研究结果如下:1.无论是地上部还是地下部均表现出混合态氮素对幼苗生长的影响好于单一态氮素,全铵培养对幼苗地上部和地下部生长均有抑制作用甚至是毒害作用。混合态氮素培养对幼苗叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量的促进好于单一氮素,而全硝处理又好于全铵处理。所有处理中3号处理(NO3-:NH4+=5:5)对幼苗生长特性的影响好于其他处理,该处理下叶绿素含量持续增加且更利于其积累。2.对不同处理下枳橙幼苗体内总氮、总磷含量及铵态氮、硝态氮含量和分布的研究可知:NH4+的添加促进幼苗体内氮素、磷素含量增加,5号全铵处理(NO3-:NH4+=0:10)利于幼苗中氮素和磷素的吸收;而3号处理(NO3-:NH4+=5:5)的总氮、总磷积累量最高。一定比例NH4+的添加对枳橙幼苗硝态氮、铵态氮含量增加均有一定的促进作用。其中3号处理(NO3-:NH4+=5:5)最有利于枳橙根系硝酸盐的积累,2号(NO3-:NH4+=7:3)和4号(NO3-:NH4+=3:7)处理可显著降低地上部硝态氮含量。全铵处理(NO3-:NH4+=0:10)根系铵态氮含量最多而4号处理(NO3-:NH4+=3:7)地上部的铵态氮积累最多。3.不同处理对枳橙幼苗根系活力及氮素吸收动力学的研究表明:所有处理中,2号处理(NO3-:NH4+=7:3)根系活力最佳,全铵处理最差。不同处理的幼苗NO3-溶液吸收动力学特征表现为:随着铵态氮比例的增加,动力学最大速率(Vm),米氏常数(Km)值和α值均为先增加后降低的趋势;对NH4+溶液吸收动力学特征的研究则显示:随着铵态氮比例的增加,Vm、Km均表现为先增加后降低的趋势,α值变化较为复杂。所有处理均表现出VmNO3->VmNH4+,KmNO3->KmNH4+,这表示枳橙喜混合态氮,对硝态氮的需求大于对铵态氮的需求。4.硝态氮、铵态氮转运蛋白相关基因的表达研究表明:所测的6个硝态氮转运蛋白相关基因中,CitNRT2.4在各个处理的幼苗叶片和根系中均未检测到,而其他5个基因(CitNRT1.1、CitNRT1.2、CitNRT2.5、CitNRT1.5和CitNRT2.7)均有表达,其中CitNRT1.2属于组成型硝态氮转运蛋白,CitNRT1.1、Cit NRT2.5、CitNRT1.5和CitNRT2.7属于诱导型转运蛋白,并在根系和叶片中均受到NO3-比例的调控;分析的3个铵态氮转运蛋白相关基因在各个处理的幼苗体内均有表达,其中CitAMT1.2可能是幼苗根系中铵态氮转运蛋白基因中的主要类型;CitAMT1.1和CitAMT2则主要在叶片中表达,且均受到营养液中NH4+浓度的调控。5.对不同氮素形态处理下的枳橙幼苗体内氮素代谢关键酶活性及相关基因表达研究表明:幼苗地上部及根系硝酸还原酶(NR)活性均随着培养时间的延长而增加,且叶片NR活性高于根系。其中2号(NO3-:NH4+=7:3)和3号(NO3-:NH4+=5:5)处理的地上部酶活最高;进一步研究NR相关基因表达情况表明:3个基因(CitNia1、CitNia2、Cit Nia OA)在不同处理的枳橙幼苗体内均有表达,其中CitNia1和CitNia2分别是地下部和地上部NR相关主效基因,且3号处理(NO3-:NH4+=5:5)下表达量最高;幼苗根系谷氨酰胺合成酶(GS)活性显著高于地上部,其中2号(NO3-:NH4+=7:3)和3号(NO3-:NH4+=5:5)根系酶活最高,3个GS相关基因Cit Gln1.3、CitGln HZ,CitGln 2在幼苗各部位中均有表达,其中CitGln HZ是根系和叶片GS酶的主要组成基因,且受到氮素形态配比调控,对该基因进行系统进化树分析表明该基因与GS1家族功能最为相近。
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