不同品種水稻硝酸還原酶及谷氨酰胺合成酶對硝態(tài)氮響應(yīng)的分子生理差異.pdf

1、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是植物生長過程中主要的兩種礦質(zhì)氮源。由于淹水條件下硝化作用被強烈抑制，NH<,4><'+>成為水稻田土壤N的主要存在形式，因此前人對水稻N營養(yǎng)的研究主要側(cè)重在NH<,4><'+>營養(yǎng)而忽略了對N0<,3><'->營養(yǎng)的研究。但值得注意的是，水稻根系能分泌O<,2>，這些0<,2>能被土壤硝化微生物利用，將NH<,4><'+>氧化為NO<,3><'->，因此水稻根際中存在著一定的NO<,3><'->。越來越多的研究表明，水稻

2、對兩種形態(tài)的N都可以吸收和利用。但是水稻為什么存在對硝態(tài)氮營養(yǎng)的基因型差異?水稻根系吸收NO<,3><'->以后，如何在體內(nèi)同化的?本研究在水培條件下，以不同水稻品種為材料，從氮素同化的角度分析了硝態(tài)氮對不同水稻品種生長的影響；增硝營養(yǎng)對不同水稻品種氮代謝關(guān)鍵酶(硝酸還原酶以及谷氨酰胺合成酶)活性及其基因表達量的影響。試圖通過以上的內(nèi)容揭示不同水稻品種同化利用硝態(tài)氮的生理與分子生理機制。本文首先研究了在1mmo1.L<'-1> No<,

3、3><'->培養(yǎng)下，4個品種水稻(汕優(yōu)63(雜交秈稻H-I)、揚稻6號(常規(guī)秈稻I)、泗優(yōu)917(雜交粳稻H-J)、農(nóng)墾57(常規(guī)粳稻J))生長量及其水稻苗期硝酸還原酶活性(NRA)和谷氨酰胺合成酶活性(GSA)。結(jié)果表明，培養(yǎng)28d后，秈稻與粳稻之間生長差異顯著。其中，揚稻6號生長最優(yōu)，農(nóng)墾57最差，揚稻總氮含量顯著高于農(nóng)墾，說明揚稻對硝態(tài)氮的吸收利用效率高于農(nóng)墾。秈稻體內(nèi)的NRA顯著高于粳稻，說明秈稻對硝態(tài)氮的同化能力優(yōu)于粳稻。

4、 不僅秈稻和粳稻之間硝態(tài)氮利用能力存在差異，不同粳稻品種之間也存在氮效率差異。因此，本文在大田試驗的基礎(chǔ)上篩選了不同氮效率水稻品種，分別為南光和云粳，并以它們?yōu)椴牧?，研究了增硝營養(yǎng)(NH<,4><'+>：N0<,3><'->比例為100：0和50：50)對兩種不同的基因型水稻南光和云粳苗期生長、硝酸還原酶(NR_)活性及基因表達量、谷氨酰胺合成酶活性及基因表達量的影響。結(jié)果表明：不同基因型水稻在增N0<,3><'->營養(yǎng)下生物量、氮素含

5、量、氮積累量增幅不一，南光增幅大于云粳。N0<,3><'->的存在增強了水稻硝酸還原酶的活力和NR基因OsNia1、OsNia2的表達。不同基因在水稻幼苗中的表達量有差異，兩個品種OsNia2的相對表達量均高于OsNia1，就品而言，無論葉片還是根系，增硝后南光OsNia2 mRNA表達量都高于云粳；南光葉片OsNia1 mRNA表達量也較云粳葉片高。增硝營養(yǎng)提高了水稻NR基因的表達進而增加了NR活性，促進了水稻NO<,3><'->的同

6、化利用。 NO<,3><'->的存在提高了水稻谷氨酰胺合成酶的活力。NO<<3><'->對GS不同基因OsGlnl；1、OsGlnl；2和OsGln2的表達產(chǎn)生的影響存在差異：NO<,3><'->一存在情況下，兩個品種OsGlnl；的表達均略有增強，南光增幅顯著高于云粳；銨硝混合營養(yǎng)促進了水稻根系尤其是南光根系OsGln2的表達，說明南光和云粳相比，前者對NO<,2><'->的響應(yīng)更為強烈。NO<,3><'->對水稻：OsGln