氮素和獨(dú)角金內(nèi)酯對水稻分蘗芽生長發(fā)育的調(diào)控.pdf

1、水稻是世界上最主要的糧食作物之一，水稻的產(chǎn)量高低直接決定著糧食安全。氮素營養(yǎng)一直是糧食生產(chǎn)過程中最主要的限制因素之一，影響著水稻生長發(fā)育的諸多方面。此外，水稻分蘗也是決定水稻產(chǎn)量高低的重要因素。水稻分蘗的多少受到多種因素的影響，其中氮素為最主要的因素之一。明確氮素和水稻分蘗之間的相互作用關(guān)系，對塑造完美株型、提高氮素利用效率以及提高水稻產(chǎn)量都具有重要的指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義。本論文以野生型水稻日本晴(NIP)和對分蘗伸長有著顯著抑制效果的新型植

2、物激素獨(dú)角金內(nèi)酯突變體dwarf3（d3）、dwarf10（d10）為實(shí)驗(yàn)對象，采用水培的方法研究了在不同氮素濃度(0、0.2、2.5、5mM)和氮素形態(tài)(NH4NO3、(NH4)2SO4、Ca(NO3)2)處理?xiàng)l件下，NIP分蘗數(shù)量的變化、分蘗芽伸長與形成的變化、休眠芽與活躍芽基因的表達(dá)變化以及氮素缺乏引起的休眠芽與活躍芽之間轉(zhuǎn)錄組變化;氮素處理NIP、d3和d10分蘗數(shù)等生理表現(xiàn)型的影響，獨(dú)角金內(nèi)酯類似物rac-GR24處理NIP、

3、d3和d10對氮素分配的影響以及15N標(biāo)記比較NIP、d3和d10對氮素分配的差異。主要結(jié)果如下:
　　1.在不同氮素濃度、氮素形態(tài)和處理時間下進(jìn)行水培實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與氮素供應(yīng)不足相比，在氮素供應(yīng)充足的情況下，NIP分蘗數(shù)顯著增加;在不同氮素形態(tài)處理時，與NO3-相比，NH4+離子存在的條件下， NIP分蘗生長更旺盛;不同處理時間下，氮素供應(yīng)時間較短N(yùn)IP分蘗的伸長受抑制，而分蘗的形成不受氮素供應(yīng)影響。
　　2.在不同氮素濃度處

4、理下發(fā)現(xiàn)與氮素供應(yīng)不足相比，NIP在氮素供應(yīng)充足生長至5L期(5L)時，第二片葉子(2nd)基部的分蘗芽和第四片葉子(4th)基部的分蘗芽沒有明顯的變化，都沒有伸長，而第三片葉子(3rd)的分蘗芽顯著伸長。這說明培養(yǎng)到5L期時，3rd分蘗芽在供氮相對不足的情況下伸長停止。對加氮和不加氮的3rd分蘗芽進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，只有加氮的分蘗芽有細(xì)胞分裂S期marker基因Histone H4探針的雜交信號，并且信號強(qiáng)烈。同時，定量PCR結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分

5、裂相關(guān)基因cdc2、cyclinD、cyclinB、PCNA、rPL34、rPL27和Histone H2A表達(dá)相較不加氮表達(dá)量提高。此外，還發(fā)現(xiàn)分蘗芽中獨(dú)角金內(nèi)酯相關(guān)基因D3、D10、D14、D17、D27和D53加氮情況幾乎都比不加氮表達(dá)低。這說明，氮素控制分蘗的伸長可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂途徑以及獨(dú)角金內(nèi)酯途徑。
　　3.培養(yǎng)至5L期，水稻3rd分蘗芽分別處于活躍狀態(tài)和休眠狀態(tài)。對這一時期進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，與3L期相比，分蘗芽

6、穩(wěn)定生長的5L期水稻根莖結(jié)合處，在加氮情況下有1881個基因表達(dá)量發(fā)生上調(diào)，2573個基因表達(dá)量發(fā)生下調(diào)，在不加氮情況下2087個基因表達(dá)量發(fā)生上調(diào)，2410個基因表達(dá)量發(fā)生下調(diào)，說明氮素對水稻生長發(fā)育影響巨大。
　　4.通過研究不同氮素條件下NIP、d3和d10的表型發(fā)現(xiàn)，分蘗數(shù)等生理表現(xiàn)都呈現(xiàn)出一致的變化，都隨氮素濃度的變化而減少或增加，但是NIP分蘗數(shù)變化比例更大。這說明，氮素參與獨(dú)角金內(nèi)酯對水稻分蘗調(diào)控，但是不是簡單的上下