不同小麥品種GS同工酶表達差異與氮效率關(guān)系的研究.pdf

1、采用大田與盆栽相結(jié)合的方法，以高氮高效型(HH):周麥27、鄭麥366;高氮低效型(HL):周麥28、開麥20;低氮高效型(LH):漯麥18、豫麥49-198和低氮低氮型(LL):西農(nóng)509、矮抗58這8個品種為研究對象，分析了三個氮水平(N0:0kg/ha，N120:120kg/ha，N225:225kg/ha)下這些品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成、氮效率特征、氮素的積累和分配特征以及籽粒灌漿特性。同時，研究了小麥器官不同發(fā)育時期的氮代謝特征，包

2、括氮代謝物的含量和相關(guān)代謝酶的活性，測定了GS同工酶的蛋白亞基表達和基因表達。利用相關(guān)性分析，回歸分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析的方法，分析了GS1，GS2和GS2m三種同工酶和氮效率的具體關(guān)系。以期明確不同氮效率小麥品種的GS同工酶表達特征及其時空分布，探究GS同工酶對小麥氮效率的主要調(diào)控方式，為不同小麥的優(yōu)質(zhì)高效栽培和氮高效品種選育提供參考和理論依據(jù)。
　　結(jié)果表明:(1)施氮量對氮低效品種的影響大于氮高效品種，且氮水平與氮效率指標均呈

3、負相關(guān)關(guān)系,氮低效品種的氮效率提高潛力高于氮高效品種;(2)氮素在籽粒中的積累和分配量與氮素利用效率呈顯著正相關(guān)，且氮高效品種（HH型、LH型）在成熟期時籽粒中的氮分配量高于氮低效品種（HL型、LL型）;(3)功能葉GS活性峰值出現(xiàn)在花后7天時，不同氮水平間表現(xiàn)為N225＞N120＞N0，器官間表現(xiàn)為:功能葉＞籽粒＞穗下節(jié)＞護穎，同一氮水平下，GS酶活性一般為氮高效品種高于氮低效品種;(4)不同器官氮代謝物含量差異顯著，開花期前，葉片中

4、氮代謝物含量最高，開花后到成熟期，籽粒中氮代謝物含量最高，表現(xiàn)出明顯的氮素轉(zhuǎn)運趨勢。(5)在小麥不同器官中均存在GS1同工酶，且GS1酶活性受器官衰老的誘導，GS2同工酶僅存在于綠色器官中，隨著器官的衰老其活性降低，而新鑒定到的GS2m酶活性僅存在于綠色器官的特定發(fā)育時期，不同氮效率品種間表現(xiàn)為花前氮高效品種GS2/GS1的酶活比值高于氮低效品種，氮高效品種表現(xiàn)出更高的同化能力;花后氮高效品種GS2/GS1的酶活比值低于氮低效品種，氮高

5、效品種表現(xiàn)出更好的轉(zhuǎn)運能力;(6)在小麥不同器官中存在兩種蛋白亞基，大小分別為39KD和42KD的GS2亞基和GS1亞基，葉片和護穎中GS2亞基較豐富，穗下節(jié)中GS1亞基占主導地位，籽粒中僅存在GS1亞基;氮高效品種開花前GS2/GS1蛋白亞基含量高于氮低效品種，花后則低于氮低效品種;(7)功能葉中TaGS1基因相對表達量與施氮量呈負相關(guān)關(guān)系，TaGS1基因表達峰值出現(xiàn)在開花以后;TaGS2基因和施氮量呈正相關(guān)關(guān)系，其表達峰值出現(xiàn)在拔節(jié)

6、期;不同器官中TaGS2基因的表達量大小為:葉片＞護穎＞穗下節(jié)＞籽粒，GS1基因的表達量大小為:護穎＞穗下節(jié)＞功能葉≈籽粒;(8)GS同工酶的時空分布可能參于調(diào)控了小麥植株體內(nèi)的源庫流器官間的氮代謝物調(diào)動，GS2/GS1造成的源庫強差是GS同工酶調(diào)控氮效率的主要原因;(9)不同器官間GS同工酶與氮效率的相關(guān)性大小表現(xiàn)為:葉片＞穗下節(jié)＞護穎＞籽粒，葉片可以作為研究GS同工酶和氮效率關(guān)系的主要器官;GS1同工酶活性與氮素利用效率(NUE)、

7、氮素吸收效率(NAE)在葉片和護穎中均達到極顯著正相關(guān)，與氮素生理利用效率(NPE)和氮素轉(zhuǎn)運效率(NTE)達到極顯著負相關(guān)，其他同工酶活性未發(fā)現(xiàn)與氮效率指標間存在明顯相關(guān)關(guān)系;GS2同工酶與氮代謝指標間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，GS同工酶指標之間也存在顯著正相關(guān)關(guān)系;(10)不同部位GS同工酶、氮代謝指標和氮效率間的回歸方程均具有較高的方程決定系數(shù)(R2);葉片NTE回歸方程決定系數(shù)最高，穗下節(jié)NAE回歸方程決定系數(shù)最高，護穎和籽粒NAE回歸

8、方程決定系數(shù)最高;產(chǎn)量對NAE、NPE和NTE回歸方程的決定系數(shù)達到極顯著水平;拔節(jié)期可作為預測小麥氮效率的生育時期;(11)葉片中GS1同工酶與NUE和NAE關(guān)聯(lián)程度最高，GS2同工酶與NAE的關(guān)聯(lián)程度較高;穗下節(jié)中GS1與NAE的關(guān)聯(lián)系數(shù)最高;施氮量、總氮含量、干物質(zhì)積累與氮效率的關(guān)聯(lián)系數(shù)也較高。結(jié)論:GS同工酶通過影響源庫流器官的庫強來影響氮效率，對提高小麥氮效率具有積極作用，但并不是構(gòu)成限制氮效率提高的決定因素，氮效率的提高需要