根域限制栽培葡萄樹氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和同化機(jī)理研究.pdf

1、根域限制是一項(xiàng)新型栽培技術(shù)，會(huì)顯著削弱葡萄樹體的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，但卻顯著提高葡萄果實(shí)著色和糖分積累，這與根域限制顯著影響根系對(duì)氮素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)、樹體內(nèi)氮素的同化效率及氮素在樹體內(nèi)的分配密切相關(guān)。然而，根域限制栽培條件下葡萄氮素吸收和同化的分子機(jī)制尚不清楚。本文以歐美雜交種葡萄‘巨峰’和‘巨玫瑰’品種為實(shí)驗(yàn)試材，通過(guò)參考 NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中葡萄基因組序列信息，克隆了葡萄氮代謝通路的關(guān)鍵酶基因—硝酸鹽還原酶（NR），亞硝酸還原酶（NiR），胞質(zhì)型谷

2、氨酰胺合成酶（GS1-1與 GS1-2），葉綠體/質(zhì)體型谷氨酰胺合成酶（GS2）和谷氨酸合成酶（Fd-GOGAT與NADH-GOGAT），并運(yùn)用熒光定量PCR技術(shù)分析根域限制對(duì)盛花期（花后0天）至葉片衰老期（花后158天）葉片、葉柄、白根和褐根中這7個(gè)氮素同化相關(guān)基因和NRT1基因家族中6個(gè)成員（NRT1.1、NRT1.2、NRT1.3、NRT1.4、NRT1.5和NRT1.7）轉(zhuǎn)錄表達(dá)的影響，并探討了根域限制栽培條件下不同物候期葡萄樹

3、體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、樹體內(nèi)氮水平與氮素吸收和同化關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)間的聯(lián)系。研究結(jié)果表明：
　　1.根域限制導(dǎo)致‘巨峰’和‘巨玫瑰’葡萄的新梢生長(zhǎng)勢(shì)明顯削弱，但白色吸收根和褐色纖維根的生長(zhǎng)得到促進(jìn)，且果實(shí)生長(zhǎng)量明顯高于對(duì)照，果實(shí)品質(zhì)提高，果實(shí)可溶性固形物含量和果皮花色苷總含量均顯著提高。
　　2.根域限制栽培條件下，盛花期至葉片衰老期‘巨峰’葡萄葉片、葉柄、白根、褐根和新梢基部中的(NO3?+ NO2?)–N和全氮含量，葉片、葉柄、褐

4、根和新梢基部中的NH4+–N含量顯著降低；膨大期‘巨玫瑰’葉片、白根和褐根中的(NO3?+ NO2?)–N、NH4+–N和全氮含量顯著降低；然而，‘巨峰’葡萄葉片、葉柄、白根和褐根中的可溶性蛋白含量卻顯著提高。
　　3.根域限制栽培條件下，各物候期‘巨峰’葡萄葉片、葉柄、白根和褐根中的GS活性均基本顯著低于對(duì)照；膨大期‘巨玫瑰’葡萄葉片、葉柄、白根和褐根中的GS活性日變化趨勢(shì)也受到顯著影響，根域限制導(dǎo)致10:00-14:00間各器

5、官內(nèi)GS活性下降幅度大于其他時(shí)間點(diǎn)。
　　4.從‘巨玫瑰’葡萄中克隆得到 NR、NiR、GS1-1、GS1-2、GS2、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT基因的cDNA片段長(zhǎng)度分別為2497bp、1299bp、1214 bp、1180 bp、819bp、1249bp和1479bp，GenBank登錄號(hào)為KF747766-747772。組織特異性表達(dá)分析表明，NADH-GOGAT基因在褐根中的表達(dá)水平最高，其余基因的表達(dá)水平均在

6、葉片中最高，而在白根或褐根中最低。
　　5.根域限制栽培條件下，膨大期‘巨玫瑰’葡萄葉片和根系中氮代謝通路關(guān)鍵酶基因表達(dá)日變化的影響具有器官特異性特征：10:00時(shí)葉片中NR、NiR、GS1-1、GS1-2、GS2、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT基因的表達(dá)顯著下調(diào)，這些基因在白根和褐根中的表達(dá)水平卻高于對(duì)照。這一器官特異性表達(dá)模式促使根域限制栽培條件下，NO3-更多在‘巨玫瑰’葡萄根系中進(jìn)行同化，而大幅削弱NO3-向葉片轉(zhuǎn)

7、運(yùn)進(jìn)行同化。
　　6.根域限制栽培條件下，盛花期至葉片衰老期期間‘巨峰’葡萄白根中介導(dǎo)根系從土壤中吸收NO3-的NRT1.1和NRT1.2基因的表達(dá)顯著下調(diào)；白根和褐根中介導(dǎo)NO3-的木質(zhì)部裝載以促進(jìn)NO3-從根系向葉片轉(zhuǎn)運(yùn)的NRT1.5基因的表達(dá)顯著下調(diào)；葉片和葉柄中介導(dǎo)NO3-轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)節(jié)葉片中NO3-穩(wěn)態(tài)和葉片發(fā)育、調(diào)控NO3-從老葉向新葉轉(zhuǎn)運(yùn)的NRT1.1、NRT1.3、NRT1.4和NRT1.7基因的表達(dá)顯著下調(diào)。這些基因