基于氮素诱导下的核桃砧木苗形态、生理变化及转录组差异分析

来源 :塔里木大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhaojunchao2003
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本研究通过不同氮素水平对和田及阿克苏种源地的核桃砧木苗进行诱导,探究不同处理下两个种源地核桃砧木苗的形态特征及生理特性,确定氮水平与不同种源地核桃砧木苗的最适组合。根据前期筛选的氮肥最适梯度范围,进行不同氮素浓度的指数施肥处理。以核桃砧木苗的苗木质量以及对氮素的荷载能力为依据,选择更优的施氮量。以期指导核桃砧木苗的标准化施肥,为核桃育苗和水肥一体化精准施氮提供理论参考。为探究核桃砧木苗抵御氮胁迫的分子机制,本研究对氮胁迫环境中的核桃砧木苗根系形态、生理及转录组学的差异进行分析,旨在为核桃生产中科学施肥策略的制定及养分的高效管理提供理论依据,为培育具有高氮利用效率(NUE)基因型核桃幼苗的研究积累有价值的信息。研究结论如下:(1)基于氮梯度加载下各指标表现出先扬后抑的趋势。当施肥量达到10-15 g·-1时,株高、根系总体积达到最高值,株高:95.27 cm、72.07 cm,根系体积:1249.75 cm3、928.01 cm3;净光合速率随着氮水平的增高而增高,施肥量达到10 g·株-1时出现峰值(12.73、12.36μmol·m-2·s-1),达到峰值之后随着氮水平的递增,净光合速率逐渐下降。NR活性及可溶性蛋白质含量呈先扬后抑的变化趋势,并在施氮量15 g·-1处达到最高值。综上所述,栽培于大田土壤环境中的两个种源地核桃砧木苗各形态及生理特征随着氮水平的增高而增高,在10-15g·-1达到最高值,之后的处理会抑制核桃砧木苗的形态及生理特征。(2)指数施肥处理后,氮代谢关键酶活性以及氨基酸、蛋白质含量随着氮水平的增高,呈现先升高后降低的趋势。随着氮水平的递增,P、K积累量在8 g·-1的氮诱导之后逐渐下降,说明N养分的奢侈消耗与毒害抑制了P、K养分的积累。指数施肥诱导后,综合核桃砧木苗形态特征、氮代谢特性及养分荷载情况表明,基质容器培育核桃砧木苗的推荐施氮范围为6-8 g·株-1。(3)根系中硝态氮、铵态氮及全氮含量与氮梯度呈正比;蛋白质、总氨基酸、MDA、PRO、IAA及GA3含量随着氮梯度的增高呈“V”字型变化;ZA与ABA含量呈上升趋势。根据对转录组数据的分析发现,氮胁迫造成CRY1、LHY、RVE及LAX2等基因的丰度发生变化。通过基因共表达网络分析,我们推测核桃砧木苗根系通过“氮代谢-植物昼夜节律共表达网络的循环调控模式”(CRMCNC)来抵御氮胁迫对细胞造成的损伤。即氮代谢产物中,游离的NO2--N信号或Glu信号进入细胞核内促进CRY1基因的表达,使生物钟发生相移,产生应答氮胁迫的回应信息,RVE基因通过调控激素信号转导网络将刺激回应信息传递至氮代谢途径,控制氮代谢关键酶的活性,减少NO3-和NH4+的积累,从而降低对细胞的养分毒害。
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