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不同密度金鱼藻自然腐解时的水体氮素响应

环境科学与技术 2019年第8期42卷 13-19页

作者：武闯张劲聂梓源张静张明志湖北大学资源环境学院

研究沉水植物腐解过程中的氮素释放规律及其对上覆水的冲击影响,可以为沉水植物的科学管理提供技术支撑。为了研究季相交替时期不同密度金鱼藻(Ceratophyllum demersum L)腐解过程的氮素释放及其对上覆水中溶解氧、总氮、氨氮、硝酸盐... 详细信息

研究沉水植物腐解过程中的氮素释放规律及其对上覆水的冲击影响,可以为沉水植物的科学管理提供技术支撑。为了研究季相交替时期不同密度金鱼藻(Ceratophyllum demersum L)腐解过程的氮素释放及其对上覆水中溶解氧、总氮、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐含量的影响,作者通过实验室模拟的方法,在烧杯中进行金鱼藻的浸泡试验,以不同密度梯度的金鱼藻浸泡作对比,不放金鱼藻的烧杯做空白对照,测定水体中的各氮素含量以及水体相关的物理指标。结果表明,随时间的增加,实验组的上覆水总氮含量急剧上升,且上覆水总氮含量随着浸泡密度的升高而增高;同时,上覆水溶解氧含量在36 h后均迅速降低至0.04 mg/L左右。实验组中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量,均在8 h时达到峰值(分别为0.35、0.075 mg/L左右)后分别迅速下降至0.1、0.01 mg/L水平以下。各组上覆水氨氮和总氮含量则在4 h时就达到峰值(氨氮分别为3.83、8.78、13.40 mg/L,总氮分别为11.08、23.87、36.78 mg/L),氨氮随后持续降低至1.0 mg/L,总氮持续降低至1.5 mg/L,至实验结束时达到最小值。金鱼藻腐解的氮素释放量与其生物量密度呈现正相关关系,且金鱼藻腐解会使其上覆水的总氮和氨氮含量在4 h内达到最大,而硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量则在8 h达到最大值。因此,金鱼藻种植密度适宜控制在鲜重10 g/L以内,且季相交替时,应及时收割金鱼藻残体。

关键词：金鱼藻自然腐解氮素响应密度

苹果砧木氮素响应规律及候选MdNLP7.1基因调控成花和氮素利用的功能解析

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苹果砧木氮素响应规律及候选MdNLP7.1基因调控成花和氮素利用的功...

作者：周华西北农林科技大学

学位级别：硕士

氮素是黄土高原地区‘富士’苹果花芽形成的重要物质基础,氮素供应的充足与否直接关系到花芽等重要器官分化和形成。适量氮肥施用对于果树花芽分化和产量均具有显著促进作用,其是果树生长发育的重要内源调控因子,在顶端分生组织发育、... 详细信息

氮素是黄土高原地区‘富士’苹果花芽形成的重要物质基础,氮素供应的充足与否直接关系到花芽等重要器官分化和形成。适量氮肥施用对于果树花芽分化和产量均具有显著促进作用,其是果树生长发育的重要内源调控因子,在顶端分生组织发育、成花诱导及花器官形成过程中具有重要作用。因此,挖掘连接氮素水平与苹果生长发育和成花的关键调控因子,解析其响应氮信号调控苹果成花和氮素利用的功能和调控机制,对于指导果树的合理施肥,提高氮肥利用效率,培育高产-稳产-氮肥高效利用品种均具有十分重要的理论和应用价值。本研究通过分析不同苹果砧木资源和‘GL-3’组培材料的氮素响应规律及不同氮素处理苹果砧木的RNA-seq数据,发现了苹果中正向快速响应氮素的关键基因Md NLP7.1,其可能成为响应氮素信号参与调控苹果生长发育和成花的关键因子;进一步通过Md NLP7.1过表达拟南芥和杨树转基因株系证实其调控成花和氮素利用的生物学功能;结合DAP-seq数据,挖掘Md NLP7.1潜在调控的下游靶基因,为解析其参与苹果成花、氮素利用及生长发育的转录调控机制提供基础数据支撑。主要研究结果如下:1.苹果砧木资源氮素响应及利用规律的评价。通过评价9种不同类型砧木资源氮素响应规律,发现同一氮素供应水平M26和K15砧木具有最高的地上干重和株高增长,但其根系干重和根冠比最小;而新疆野苹果、山定子、青砧1号砧木具有最高的根系干重和根冠比;D1、M9-T337、圆叶海棠和楸子砧木则属于以上2类砧木中间类型。说明,不同苹果砧木对氮素的响应和利用规律存在显著差异。2.苹果Md NLP家族的全基因组鉴定及其氮素响应规律。从苹果‘金冠’基因组中鉴定到10个Md NLP基因,氨基酸序列分析表明,Md NLP蛋白家族具有2-3个相同的保守基序,存在一个高度保守的RWP-RK结构域。长时期的不同硝态氮供应下4种砧木(M9-T337、圆叶海棠、新疆野苹果和山定子)根系和叶片Md NLP7.1的表达均被显著抑制。另外,从缺氮转移至供给硝态氮培养基的‘GL-3’组培苗中,Md NLP7.1成员在转移后0.5 h迅速响应启动表达,持续6 h达到第一高峰值,而成员Md NLP7.2的启动较晚在6 h。说明,候选Md NLP7.1响应氮素正向快速表达并且是处于氮信号途径第一层级的关键基因。3.不同氮素条件下苹果Md NLP7.1基因显著促进成花。不同浓度KNO(0 m M,0.5 m M,5 m M,20 m M)处理过表达OE-Md NLP7.1拟南芥和野生型(WT)植株的表型,发现较之野生型,过表达OE-Md NLP7.1株系#2,#3,#4在0～20 m M KNO条件下均显著提早成花,表现出早花表型,同时过表达株系植株生长更加健壮。这说明,Md NLP7.1基因在不同硝态氮条件下具有显著促进成花的功能。4.硝态氮响应基因Md NLP7.1显著促进生长发育和氮素利用。根据不同类型氮素(硝态氮和铵态氮)处理,发现苹果Md NLP7.1响应硝态氮,但对于铵态氮不敏感。在中低氮(2.5 m M KNO)和中氮(5 m M KNO)条件下,过表达OE-Md NLP7.1拟南芥幼苗生长量(植株鲜重、主根长度和侧根数量)均显著高于野生型,但随着KNO供给达到15 m M水平,两者间的差异逐渐缩小。另外,0～20 m M KNO处理转基因和野生拟南芥型盆栽苗的表型证实,OE-Md NLP7.1株系#2,#3,#4的叶片质量(鲜重、叶长、叶宽和叶面积)均显著高于野生型。在中低氮(2.5 m M KNO)和中高氮(15 m M KNO)条件下,过表达OE-Md NLP7.1杨树组培苗生长量(株高、鲜重)显著高于野生型。此外,较之野生型,过表达OE-Md NLP7.1杨树转基因株系#4,#11在KNO处理下的表型证实,其植株高度、地上和根系鲜重均在缺氮(0 m M KNO)和中氮(5 m M KNO)条件下显著增加,但在100 m M KNO高氮水平下,两者的差异缩小或消失,且高氮抑制了两者的生长发育。最后,在0 m M和5 m M KNO条件下,过表达OE-Md NLP7.1杨树株系#4,#11叶片质量(鲜重、叶长、叶宽和叶面积)及光合能力均显著高于野生型。说明,Md NLP7.1基因响应硝态氮显著促进植株生长发育和氮素利用。5.苹果Md NLP7.1下游调控靶基因的筛选与鉴定。通过DAP-seq筛选得到一系列可能受Md NLP7.1调控的下游基因,其中硝酸盐转运体Md NRT2.1(MD03G1125000)在硝态氮吸收运输方面发挥着重要作用。酵母单杂交试验证明,Md NLP7.1可与Md NRT2.1启动子发生互作,双荧光素酶报告试验进一步证明Md NLP7.1正向调控Md NRT2.1的表达。氮素处理下组培苗中Md N

关键词：苹果MdNLP7.1 成花氮素响应氮素利用下游基因

吉林省主推水稻品种氮肥用量确定及品种间氮素响应研究

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吉林省主推水稻品种氮肥用量确定及品种间氮素响应研究

作者：廉园园吉林农业大学

学位级别：硕士

吉林省是粮食大省,作为全国粮食主产区和国家重要的商品粮基地,多年来,为保证国家粮食安全,维护全国粮食供求平衡做出了巨大贡献。粮食经济关系到吉林省的社会经济发展,关系到老工业基地的振兴,它是吉林省进一步改革和发展的前提。而水... 详细信息

吉林省是粮食大省,作为全国粮食主产区和国家重要的商品粮基地,多年来,为保证国家粮食安全,维护全国粮食供求平衡做出了巨大贡献。粮食经济关系到吉林省的社会经济发展,关系到老工业基地的振兴,它是吉林省进一步改革和发展的前提。而水稻则是吉林省主要的高产细粮作物,经济价值较高,在粮食作物生产中占有重要的位置,是吉林省第二大作物,近年来,随着水田面积迅速扩大,总产不断增加,社会效益和经济效益十分显著。随着农业生产的稳步发展,吉林省积极进行农业生产结构调整,并向高产、优质、高效方向发展,在市场经济的形势下,种植业逐步由单一化走向多样化,水稻生产在粮食生产中所占的比重不断加大,随着新开发区水稻面积不断扩大,在稻田施肥中出现了一系列问题,影响水稻的生产和单产的提高。大面积生产上水稻产量增加的幅度远远低于氮肥施用量的上升幅度。过量施用氮肥不仅降低氮肥的利用效率,增加了农业生产成本,而且引起地表水富营养化、地下水硝态氮含量超标等环境问题。可见,提高氮素响应度,确定最佳施肥量,降低氮肥损失,充分发挥氮肥在农业生产中的作用,对降低农业生产成本和保护环境,促进农业可持续发展具有重要意义。本试验选用吉林省中南部主推的五个水稻品种(辉粳7、通系158、农大19、超级稻1（吉粳88）、丰优307),通过对田间试验获得的不同氮水平下的水稻产量与相应的施氮量进行方程拟合,计算出辉粳7、通系158、农大19、超级稻1和丰优307五个水稻品种的最高产量分别是:10637kg/hm、10421kg/hm、10654kg/hm、11064kg/hm、10919kg/hm,其对应的施氮量分别是:160.0kg/hm、214.4kg/hm、161.3kg/hm、207.4kg/hm和172.7kg/hm;相应最佳施氮量分别是145.2kg/hm、193.5kg/hm、143.2kg/hm、183.0kg/hm和159.8kg/hm。水稻品种间对氮肥的需求是有很大差异的。因此在施肥时应根据水稻品种的特点来制定施肥量,以提高氮肥利用率和施肥的经济效益。在不同施氮水平条件下,通过对不同的水稻品种在整个生育期的生物量和吸氮量进行研究。结果表明,不同的水稻品种在不同氮水平下的生物量在水稻生育进程中的变化规律大体一致,随着生育期的延长生物量逐渐递增,其中在收获期生物量均达到最高。其中超级稻1对肥料中的氮素吸收能力较强,在高氮水平下具有较高的生物量和吸氮量;而农大19对土壤中氮素吸收能力较强,但对肥料中氮素吸收能力较差,在低氮水平下,其产量、生物量和吸氮量均较高。通过在不同施氮水平条件下对五个供试品种生育进程中叶片的SPAD值的动态变化进行研究分析表明,各品种的SPAD值随着生育期的进程基本上均呈现先增长后下降的规律。其中在NO水平下超级稻1的SPAD值在孕穗期与其他几个氮水平相比最大,农大19次之;而到了灌浆期,丰优307的SPAD值最大;而在N240水平下辉粳7、通系158和超级稻1的SPAD值变化不大,农大19的SPAD值先下降后增长。其中丰优307的SPAD值在孕穗期与其他几个氮水平相比最大;而到了灌浆期,农大19的SPAD值最大,超级稻1次之。通过对不同氮水平不同水稻品种的氮效率分析,结果表明,在N210水平下超级稻1的氮肥利用率最高,为46.4%,而在N150水平下丰优307氮肥利用率最低,为3.6%;在N90水平下超级稻1的氮肥偏生产力最高,为118.5kg/kg,在N240水平下农大19的氮肥偏生产力最低,为43.1kg/kg;在N120水平下丰优307的氮肥农学效率最高,为27.0kg/kg,在N240水平下农大19的氮肥农学效率最低,为3.5kg/kg;在N90水平下辉粳7的氮肥生理利用率最高,为177.7,在N210水平下农大19的氮肥生理利用率最低,为17.7。所以氮肥用量过多或过少均不利于提高氮肥利用率,随着施氮水平提高,供试水稻基因型的氮肥偏生产力均呈显著的下降趋势。而其氮素农学利用率均呈显著的先上升后下降趋势,施用的每千克纯氮增产稻谷的能力也均呈显著的先上升后下降。随施氮水平提高,供试水稻基因型的氮肥生理利用率均呈显著的下降趋势,表明随施氮水平的提高,水稻体内每积累1kg氮素所增加的产量呈下降趋势。

关键词：吉林省水稻品种施氮量氮素响应

两优培九及其亲本对氮素响应的生理学与差异蛋白组学研究

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两优培九及其亲本对氮素响应的生理学与差异蛋白组学研究

作者：向小亮福建农林大学

学位级别：硕士

氮素是水稻生长所需的大量元素之一,对稻米的产量和品质起着决定性的作用,也是水稻高产栽培、遗传育种研究中的热点问题。目前,国内外就水稻对氮素的高效利用、氮素育种、氮素营养遗传、吸收利用机制等方面开展了深入的研究工作,取得了... 详细信息

氮素是水稻生长所需的大量元素之一,对稻米的产量和品质起着决定性的作用,也是水稻高产栽培、遗传育种研究中的热点问题。目前,国内外就水稻对氮素的高效利用、氮素育种、氮素营养遗传、吸收利用机制等方面开展了深入的研究工作,取得了很多重要研究成果。但对水稻氮素响应的生理生化及分子机制仍不十分清晰,而对水稻氮素响应机制的了解是开展氮高效遗传育种等研究的关键。本研究以超高产杂交水稻两优培九及其亲本为供试材料,研究了三者在三个氮素水平(即以正常供氮水平为1N,正常供氮水平含氮量的1/4为1/4N,正常供氮水平含氮量的2倍为2N)处理下的生物学性状和生理生化指标的变化趋势以及三个水平品种对氮素响应的基因型差异;同时利用双向电泳技术研究各品种在1/4N和2N水平下同1N水平相比较地上部分和根系蛋白差异表达情况。在上述实验基础上我们深入探讨了两优培九及其亲本对氮素响应的生理性状变化趋势及品种间差异、低氮和高氮响应的分子机制及差异蛋白表达调控。主要研究结果如下:1、对两优培九及其亲本在三个氮素水平的整株生理学研究表明,两优培九及其亲本对氮素的响应存在显著的基因型差异,表现为品种因素﹥氮素水平因素﹥两因素互作。在观察的生物性状(株高、最长根长、根系体积、根数、叶面积和叶重)中,除最长根长随氮素水平的上升而减少以外,其余性状均随氮素水平的上升而增加,可见相对其它生物性状的变化,最长根的伸长是一个主动响应低氮胁迫的变化;根系体积和叶重差异最大,可作为水稻氮素响应基因型差异的主要评价指标。从综合生物学性状来看,两优培九具有杂交超亲优势,在一些数量性状上偏向父本。在对三个水稻品种在不同氮素水平的地上地下干物质积累量的研究发现,水稻对氮素响应的差异不仅在品种之间存在差异,同一品种的不同器官亦有不同;如在1/4N时两优培九地上部分的生长和9311地下部分的生长对氮素的缺乏较敏感,而2N时9311地上部分的生长和PA64S根系的生长对高氮水平表现敏感,这反映了三者对氮素响应策略和机制的差异。在生理生化指标的分析表明,水稻植株吸氮总量与氮素水平成正相关增加,但植株体内的氮素利用率呈现下降趋势,反映了水稻对于低氮条件一种能动的自身营养调整能力。水稻叶绿素含量、光合速率、地上部分可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性均随氮素水平的上升而呈增加趋势;其中除谷氨酰胺合成酶活性外,其余指标两优培九均处于最高水平,其次为9311,PA64S最低;而各品种在地上、地下部氮素的分配比例、地上部可溶性糖含量、淀粉酶活性和根系吸收面积方面对氮素水平的响应趋势存在明显的差异。2、对两优培九及其亲本地上部分在不同氮素水平蛋白差异表达的分析发现,水稻9311、PA64S和两优培九中分别有19个、15个、19个蛋白质在对氮素的响应中发生差异表达变化;这些蛋白与光合作用、逆境胁迫、氮代谢、物质和能量代谢、植物生长和信号转导相关;光合作用的蛋白酶随着氮素水平的升高出现上调表达,可见氮素对光合作用起着明显的促进作用;逆境胁迫相关蛋白在1/4N水平下出现上调表达,缺氮诱导了水稻植株中逆境蛋白的表达,这有利于减缓逆境伤害,维持植物生长,是植物中一种积极的防御机制;各水稻品种间虽然差异表达的蛋白质种类有所差别,但均涉及以上所述的各个生命活动。由此可见,虽然LYP9及其亲本间对氮素的反应的程度不一样,但是它们可能存在一个普遍的响应氮的机制。同时我们还发现,在亲本9311和PA64S中变化的蛋白多数在子代两优培九也出现差异变化,这说明三者的遗传关系。但这是否是LYP9在氮素响应中的杂种优势表现,还有待进一步的研究探讨。而那些在特定品种中表达的蛋白可能造成了品种间对氮素响应的基因型差异。3、对两优培九及其亲本根系在不同氮素水平蛋白差异表达的分析发现,水稻9311、PA64S和两优培九中分别有21个、21个、20个蛋白质在对氮素的响应中发生差异表达变化;这些蛋白与逆境胁迫、物质能量代谢、氮代谢、生长相关蛋白、激素合成、信号转导和细胞生长调控相关;我们对三种水稻根系在氮素响应中的差异表达蛋白进行分析发现,乙烯可能在水稻根系氮素响应中作为一种信号分子开启多个应答途径,其可能机制为:外界氮饥饿信号通过细胞表面受体将信号传入细胞,通过诱导乙烯合成反应的关键酶ACC合酶(ACS)活性,使植物内源乙烯合成增加,同时乙烯合成前体物质的甲硫氨酸循环被反馈激活;乙烯信号分子同时诱导苯丙烷代谢途径的关键酶基因PAL基因的表达,使PAL活性升高,促进苯丙烷代谢途径。苯丙烷代谢途径可生成类黄酮、木质素等多种次生代谢产物,在植物生长发育、抗病和抗逆方面发挥重要作用。此外,乙烯诱导植物体内的抗氧化清除系统如抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性上升,保护细胞免受氧化胁迫。

关键词：两优培九 9311 培矮64S 氮素响应生理学研究差异蛋白组学

基于转录组测序的小麦氮素响应相关基因的筛选和功能分析

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基于转录组测序的小麦氮素响应相关基因的筛选和功能分析

作者：朱先哲山东农业大学

学位级别：硕士

小麦(Triticum astivum L.)是我国最主要的粮食作物。氮素对于小麦的生长发育至关重要,大量氮肥的施用虽然在短期内增加小麦的产量,但却对人类生存环境和农业可持续发展造成了严重破坏。因此,了解小麦氮素吸收利用的分子调控机制,培育... 详细信息

小麦(Triticum astivum L.)是我国最主要的粮食作物。氮素对于小麦的生长发育至关重要,大量氮肥的施用虽然在短期内增加小麦的产量,但却对人类生存环境和农业可持续发展造成了严重破坏。因此,了解小麦氮素吸收利用的分子调控机制,培育高氮素利用效率小麦品种已成为当务之急。本研究利用转录组测序技术,对小麦茎尖在不同氮素浓度下的基因表达模式进行了分析,鉴定了4个氮素响应相关基因,对它们的表达模式及功能进行了初步研究,主要结果如下:设置0 mmol/L(N0)、2.5 mmol/L(N2)和50.0 mmol/L(N5)3个NO浓度对冬性小麦品种科农199(KN199)幼苗进行处理,在缺氮(N0)的情况下,小麦植株较矮,分蘖较少。随着氮浓度的增加,小麦叶绿素含量、株高和分蘖数显著增多。我们利用RNA-Seq技术对小麦幼苗的茎尖进行转录组分析,通过比较N0与N2和N5的转录组数据,分别鉴定出4,527和18,562个差异表达的基因。GO和KEGG分析结果显示,差异基因主要富集在“氮代谢”、“植物激素信号转导”和“光合作用”途径。通过评估差异基因中的转录因子和预测蛋白质的相互作用,建立了ARF、GRAS和TCP转录因子家族及其相应的差异转录因子的蛋白质互作网络。利用差异基因分析和基因表达预测的数据,确定了4个氮素响应候选基因(Tab HLH42-A、Ta MYB17-D、Ta PP2C21-D和Ta TCP17-A)。进化树分析显示它们分别与水稻的Osb HLH42、Os MYB17、Os PP2C21和Os TCP17蛋白的亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示它们均定位于细胞核。实时荧光定量PCR结果显示,它们在小麦茎尖分生组织和小穗原基中表达量较高,而在叶片和根中表达量较低。为确定Tab HLH42-A、Ta MYB17-D、Ta PP2C21-D和Ta TCP17-A是否参与氮素响应,我们首先分别将它们转入到一个验证NO信号的拟南芥SS204-9突变体中,结果显示在NH-Suc培养基上,对照SS204-9突变体的根部不发荧光,而4个转基因拟南芥株系的根部均发荧光,说明这四个差异基因均响应NO信号,均参与氮素调控相关途径。目前,已构建了这四个基因的小麦CRISPR敲除载体并进行了小麦的遗传转化。综上所述,Tab HLH42-A、Ta MYB17-D、Ta PP2C21-D和Ta TCP17-A基因参与了小麦的氮素响应,并可能参与调控小麦分蘖的发生,这将为后续深入解析候选基因的分子机制,提高小麦的氮素利用效率提供宝贵的基因资源。

关键词：小麦氮素响应转录组分析转录因子

水稻超亲变异系胚乳GBSS1和ISAs基因表达特性及对氮素响应分析

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水稻超亲变异系胚乳GBSS1和ISAs基因表达特性及对氮素响应分析

作者：朱立楠东北农业大学

学位级别：硕士

淀粉占食用稻米部分干重90%以上,稻米中直链淀粉含量(AC)与支链淀粉(APC)的精细结构直接影响稻米的蒸煮食味品质,针对不同淀粉组分积累特异性及遗传机制的研究能够为改良稻米品质提供重要的理论依据。水稻灌浆期是重要的淀粉积累时期,... 详细信息

淀粉占食用稻米部分干重90%以上,稻米中直链淀粉含量(AC)与支链淀粉(APC)的精细结构直接影响稻米的蒸煮食味品质,针对不同淀粉组分积累特异性及遗传机制的研究能够为改良稻米品质提供重要的理论依据。水稻灌浆期是重要的淀粉积累时期,也是籽粒中各淀粉合成相关酶的催化活跃时期,以ADP-焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合成酶(SS)、淀粉分支酶(SBE)及淀粉去分支酶(DBE)这四种酶为基础构建了淀粉合成的酶促网络。异淀粉酶(ISA)属于DBE家族,以支链淀粉和植物糖原为底物,能够特异性的水解α-1,6-糖苷键,去除错误分支,帮助形成正常的支链淀粉结构。本研究以两个AC值出现超亲变异的稳定粳稻杂交后代和亲本及糯稻品种龙稻8号为供试材料,测定灌浆不同时期胚乳各淀粉组分的含量、ISA活性和ISAs的m RNA表达量以及三者间的相关性分析,氮素营养与ISAs和GBSS1基因转录表达量关系等,探讨直链淀粉含量差异形成特点及遗传变异原因,分析异淀粉酶对淀粉组含量的影响方式,就直链淀粉含量这一数量性状产生超亲变异的分子机理方面给予补充,对水稻淀粉品质形成的氮素响应提供分子依据。研究结果表明:灌浆过程中的前20天是淀粉含量的决定期,这一时期内总淀粉含量(SC)达到成熟稻米的90%以上;灌浆过程中直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量的增长方式呈S型曲线,直链淀粉的快速增长时期迟于支链淀粉,即灌浆早期及中期胚乳中优先积累支链淀粉;糯稻品种的淀粉积累量及积累速度优于非糯稻品种;胚乳AC受遗传调控,高AC品种的AC值在灌浆各时期均高于低AC品种。灌浆过程中非糯稻品种胚乳中ISA活性变化趋势接近单峰曲线;10d中等活性——15d快速上升达到活性峰值——20d酶活性迅速下降到峰值一半以下——25d、30d活性低,与直链淀粉的积累动态呈负相关,与支链淀粉呈正相关;糯稻中酶活性变化动态趋势与非糯稻品种不同,表现为随着灌浆过程近线性增长,与各淀粉组分含量都呈极显著正相关关系,糯稻中淀粉合成途径与非糯稻品种不同。灌浆过程中ISA1的转录动态与ISA活性动态一致,二者呈正相关关系;ISA2的转录表达量为灌浆早期高水平表达随后迅速降低保持低水平表达;ISA3的转录量在灌浆过程中波动较小,但仍然表现为灌浆中、后期表达量高于前期,即ISA1是编码ISA的主控基因,表达量直接影响酶活性。灌浆中期ISA1表达量较高的品种往往胚乳的AC值较低。GBSS1的表达趋势在高AC和低AC品种间有所不同,往往高AC品种后期表达量高于中期,而低AC品种中则是在灌浆中期的表达量较高。增加灌浆过程中的氮素营养会改变GBSS1和ISAs基因的表达量,其中灌浆早期的影响最为明显,且对各基因表达量的影响并不相同。在抽穗10d时ISA1和ISA2的表达量有明显上调现象,而ISA3的表达量则明显下降,GBSS1表达量变化不显著;抽穗20d时ISAs的表达量影响较小,而GBSS1表达量明显上调。

关键词：水稻超亲变异系 GBSS1 ISAs 表达分析氮素响应

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小麦苗期氮素响应的生理及分子差异研究

湖北农业科学 2020年第20期59卷 39-45页

作者：徐晴许甫超秦丹丹刘小强袁旭葛双桃董静湖北省农业科学院粮食作物研究所/粮食作物种质创新与遗传改良湖北省重点实验室武汉430064 湖北工程学院生命科学技术学院湖北孝感432000 长江大学农学院湖北荆州434000

为探明小麦幼苗对不同氮素浓度的响应差异,设置高、低2种氮素浓度对12个不同基因型小麦进行营养液沙培,研究不同处理间小麦幼苗植株鲜重、叶片叶绿素含量、根系形态等的差异,并对植株谷氨酰胺合成酶(GS)活性以及氮素吸收利用相关基因表... 详细信息

为探明小麦幼苗对不同氮素浓度的响应差异,设置高、低2种氮素浓度对12个不同基因型小麦进行营养液沙培,研究不同处理间小麦幼苗植株鲜重、叶片叶绿素含量、根系形态等的差异,并对植株谷氨酰胺合成酶(GS)活性以及氮素吸收利用相关基因表达差异进行分析;同时,根据不同基因型小麦材料的植株鲜重对其氮素利用效率进行评价。结果表明,氮素充分供应可显著提高植株鲜重;低氮条件下植株根冠比显著大于高氮水平下数值;氮素缺乏可以促进主根伸长、总根长和总根表面积的扩大,且不同基因型间主根长度差异显著。幼苗的叶绿素含量随着氮素浓度升高而增加。不同氮素浓度处理下小麦幼苗叶片的谷氨酰胺合成酶活性在小麦各基因型间表现不同。小麦TaNRT1.1和TaNRT2.1基因在低氮处理下表达量较高,且高氮效材料郑麦9023和“410187”中2个基因的转录量高于低氮效材料南农08Y611中的转录量。氮素浓度正向调控氮素同化基因TaGS2的表达,而TaGS1表达量则在基因型间和氮素处理间差异不大。

关键词：小麦苗期氮素响应

压砂西瓜对氮素的响应及压砂地土壤活性氮变化特征研究

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压砂西瓜对氮素的响应及压砂地土壤活性氮变化特征研究

作者：管鹏鹏宁夏大学

学位级别：硕士

压砂地作为西北地区特有的耕作方式,近年来在主营压砂地宁夏地区面积日趋增多。种植压砂西瓜为当地农户带来经济效益的同时也带动当地第三产业的发展。氮素作为植物重要的营养元素,是影响压砂西瓜生长、产量和品质的重要因素。硝态氮、... 详细信息

压砂地作为西北地区特有的耕作方式,近年来在主营压砂地宁夏地区面积日趋增多。种植压砂西瓜为当地农户带来经济效益的同时也带动当地第三产业的发展。氮素作为植物重要的营养元素,是影响压砂西瓜生长、产量和品质的重要因素。硝态氮、铵态氮和可溶性有机氮作为土壤中重要的氮素源,不仅协调着土壤的健康性和营养性,而且也为作物吸收养分起到关键性作用。探讨压砂西瓜对氮素的响应以及压砂土壤中各活性氮的分布变化、供给转化以及其它因素影响可为压砂地合理施用氮肥、提高压砂瓜产量和品质,压砂地可持续发展及科学管理提供理论依据。设置不同氮素水平进行压砂地田间试验,来研究压砂西瓜的生长发育、压砂西瓜对N养分的吸收、压砂西瓜营养诊断及氮素对压砂地土壤活性氮的影响,以期明确氮素对压砂西瓜和压砂土壤活性氮的作用。取得主要结论有:1、适量施氮促进并协调了压砂西瓜营养生长和生殖生长,在施氮75.00-112.50 kg hm-2时压砂西瓜生长、产量及品质均最佳。2、从苗期到成熟期,各部位氮含量根氮素含量呈“W”型变化,坐瓜期吸收最多;施氮对压砂西瓜氮含量的影响因生育期与吸收元素和施氮量关系的不同而异,苗期至坐瓜期,氮素供给下压砂西瓜吸收氮素含量较高,且在供氮99.63-226.00kghm-2时吸收量最高。而从膨瓜期至成熟期,随施氮量增多对氮吸收量增多。3、伸蔓期至膨瓜期叶片SPAD值水平较高,此时期适量施氮有助于不同部位叶片叶绿素的累积和光合作用的进行,而过量则使叶片SPAD值降低;同时,整个生育期中部叶片SPAD值保持较高和较稳定水平,并且与施氮水平之间呈稳定的报酬递减关系,与植株全氮相关性稳定,因此可以作为压砂西瓜氮素营养诊断的指示器官。4、随压砂西瓜生长及压砂土壤土层深度的不同,施氮对含水量及各活性氮的增减有所不同。在施氮为37.5-75 kg hm-2时,60-100 cm各土层含水量显著增多;施氮会增加不同生育期不同土层硝态氮和可溶性有机氮的含量。铵态氮因施氮量不同有不同程度的增减,膨瓜期至成熟期40-100 cm各土层的铵态氮含量增多且在施氮150 kg hm-2显著。

关键词：压砂西瓜氮素响应活性氮变化特征

毛竹NLP转录因子鉴定及其响应氮素的表达模式

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林业科学研究 2021年第5期34卷 39-48页

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[目的]鉴定毛竹中NLP家族成员,为深入研究毛竹NLP分子调控机制奠定基础。[方法]采用生物信息学方法鉴定并系统分析毛竹NLP成员的分子特征,用实时荧光定量PCR(qPCR)技术检测毛竹NLP响应氮素的表达模式。[结果]毛竹中鉴定出10个NLP成员(PeNLP1~PeNLP10),其蛋白长度为714~963 aa,分子量为77.41~105.08 kDa,理论等电点介于5.36~6.25之间;亚细胞定位预测结果表明,除PeNLP9定位于叶绿体外,其余成员均定位于细胞核内。系统进化分析表明:PeNLPs分成3个组,各组成员分别为4、2、4个。PeNLPs均包含4个内含子,不同成员内含子的大小和位置存在一定的差异;PeNLPs内有共线性基因对6个,PeNLPs和OsNLPs之间有共线性基因对9个,且它们的Ka/Ks均小于1,说明其在进化上经历了纯化选择。组织特异性分析表明,有的PeNLPs呈组织特异性表达,有的则呈组成型表达。PeNLPs受到氮饥饿诱导表达,在1 h内PeNLP1的表达量显著上调,其它5个PeNLPs则显著下调(p响应,且在氮饥饿后复氮过程中显著上调表达,响应氮素的诱导。

关键词：毛竹 NLP转录因子家族鉴定氮素响应