氮素及干旱脅迫對(duì)冬小麥幼苗生長(zhǎng)和氮代謝相關(guān)基因表達(dá)的影響.pdf

1、氮素和水分是決定小麥養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量的兩個(gè)關(guān)鍵因素。氮肥不足嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)量，而過(guò)量施氮造成氮肥利用效率(NUE)降低，并導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。水分虧缺往往降低N素的利用率。在實(shí)際生產(chǎn)中，氮素不足和干旱往往同時(shí)存在，形成復(fù)合脅迫。因此，本文以2個(gè)不同基因型小麥品種（豫麥49-198和周麥22）為材料進(jìn)行氮素脅迫及聚乙二醇(PEG)-6000模擬的干旱脅迫，研究了不同氮素和水分供應(yīng)條件對(duì)冬小麥幼苗生長(zhǎng)及其氮素吸收、同化的生理和分子響應(yīng)。主要

2、結(jié)果如下：
　　1.苗期氮素、干旱及其復(fù)合脅迫均顯著抑制了小麥幼苗地上部的生長(zhǎng)，但在一定程度上促進(jìn)了根系的生長(zhǎng)。結(jié)果表明，5d的氮素及干旱脅迫均使2個(gè)品種小麥幼苗的葉片變小，株高及地上部干重顯著下降。氮素脅迫顯著增加了根長(zhǎng)、根干重和根冠比，干旱脅迫顯著增加了根干重和根冠比。復(fù)合脅迫下地上部生長(zhǎng)受到的抑制最大，但其根干重和根冠比亦最大。
　　2.氮素脅迫使小麥幼苗的葉綠素含量（a、b及總?cè)~綠素）、類胡蘿卜素含量，及植株全氮、硝

3、酸鹽、可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸的含量顯著減少，GS活性和葉片中的NR活性顯著降低。干旱脅迫導(dǎo)致植株體內(nèi)的全氮含量、硝酸鹽含量、葉片NR活性均顯著下降，但降幅小于氮素脅迫。干旱脅迫使葉片中葉綠素（a、b及總?cè)~綠素）和類胡蘿卜素的含量增加，植株體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸的含量顯著增加，且游離氨基酸的增幅大于可溶性蛋白質(zhì)的增幅。干旱脅迫對(duì)葉片GS活性影響在2個(gè)品種間存在差異：使豫麥49-198中的GS活性顯著升高，周麥22中的G

4、S活性則顯著下降。
　　3.利用熒光實(shí)時(shí)定量PCR，檢測(cè)了氮素和干旱脅迫5d后小麥幼苗中與硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)的TaNRT1和TaNRT2基因的轉(zhuǎn)錄水平變化。表明小麥幼苗葉和根中的TaNRT1.1和TaNRT1.2在氮素脅迫、復(fù)合脅迫下表達(dá)顯著上調(diào)，而在干旱脅迫下其表達(dá)下調(diào)，2個(gè)品種表現(xiàn)一致。說(shuō)明氮素脅迫誘導(dǎo)了TaNRT1.1和TaNRT1.2的表達(dá)，以促進(jìn)對(duì)N素的吸收利用。
　　幼苗根中的TaNRT2.1、TaNRT2.2和

5、TaNRT2.3的表達(dá)量在氮素、干旱及其復(fù)合脅迫下均顯著下降；且在干旱脅迫條件下，無(wú)論有無(wú)氮素供應(yīng)，TaNRT2.1、TaNRT2.2和 TaNRT2.3的表達(dá)量無(wú)顯著差異，說(shuō)明干旱脅迫是導(dǎo)致TaNRT2表達(dá)量下降的主導(dǎo)因素。與對(duì)照（N）相比，各脅迫處理下TaNRT.1、TaNRT1.2的表達(dá)量高于TaNRT2.1、TaNRT2.2和TaNRT2.3的表達(dá)量，表明TaNRT1.1和TaNRT1.2在硝酸鹽吸收轉(zhuǎn)運(yùn)方面可能發(fā)揮更重要的作用

6、。
　　4.通過(guò)對(duì)氮素同化關(guān)鍵酶基因TaGS1和TaGS2的檢測(cè)分析，表明氮素脅迫使小麥幼苗中TaGS1和TaGS2基因的表達(dá)上調(diào)，干旱脅迫下2個(gè)品種葉中TaGS1和TaGS2的表達(dá)調(diào)控存在基因型差異：豫麥49-198中表達(dá)下調(diào)，周麥22葉中表達(dá)上調(diào)。綜合比較GS活性和TaGS1和TaGS2的表達(dá)，干旱脅迫下，小麥幼苗的GS活性和TaGS1和TaGS2的表達(dá)不僅受氮素供應(yīng)的影響，而且與基因型有關(guān)；在氮脅迫、干旱脅迫及其復(fù)合脅迫處理