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南阳烟区施氮量对烤烟品种GS同工酶及氮代谢指标的影响

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中国农业科技导报 2018年第11期20卷 44-53页

作者：周健飞武云杰薛刚徐世晓杨铁钊河南农业大学烟草学院郑州450002

为探明南阳烟区浓香型烤烟品种的适宜施氮量,采用裂区试验设计,通过3个施氮量处理,研究了不同烤烟品种(NC71、云烟99、渠首一号)成熟期谷氨酰胺合成酶(GS)同工酶蛋白表达特性及相关生理指标的变化动态。结果表明:NC71成熟期GS1、GS2和... 详细信息

为探明南阳烟区浓香型烤烟品种的适宜施氮量,采用裂区试验设计,通过3个施氮量处理,研究了不同烤烟品种(NC71、云烟99、渠首一号)成熟期谷氨酰胺合成酶(GS)同工酶蛋白表达特性及相关生理指标的变化动态。结果表明:NC71成熟期GS1、GS2和硝酸还原酶(NR)活性较低,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性较高,具有较低的氮素同化和再利用能力,同时质外体NH+4浓度和氨气挥发量均较高,因此具有较高的成熟期氮效率,施氮量以纯氮52.5～60.0 kg/hm^2为宜。云烟99成熟期具有较高的GS1活性,衰老降解的氮素被大量再利用,氨气挥发量也较低,因此叶片总氮含量较高,容易贪青晚熟,施氮量以25～30 kg/hm^2最为理想。渠首一号氮效率居于两者之间,适合纯氮40～45 kg/hm^2的中等肥力条件。相关性分析表明,GS同工酶活性与叶片氮代谢生理指标有显著或极显著相关性,可以作为研究烤烟品种氮代谢特征的重要依据。

关键词：烤烟谷氨酰胺合成酶同工酶氮代谢南阳烟区

土壤含水量对豫麦34花后GS同工酶及籽粒产量与蛋白质含量的影响

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作物学报 2011年第1期37卷 182-189页

作者：熊淑萍王小纯马新明赵鹏王璐程振云河南农业大学农学院河南郑州450002 河南农业大学生命科学学院河南郑州450002

采用盆栽方法,连续两年研究了豫麦34在田间最大持水量40%(40%FC)、60%(60%FC)和80%(80%FC)条件下花后旗叶与籽粒中谷氨酰胺合成酶(GS)及其同工酶活性和可溶性蛋白含量及籽粒产量等的变化特征。结果表明,旗叶中GS活性较同期籽粒中GS活性... 详细信息

采用盆栽方法,连续两年研究了豫麦34在田间最大持水量40%(40%FC)、60%(60%FC)和80%(80%FC)条件下花后旗叶与籽粒中谷氨酰胺合成酶(GS)及其同工酶活性和可溶性蛋白含量及籽粒产量等的变化特征。结果表明,旗叶中GS活性较同期籽粒中GS活性高10倍以上,并均在波动中下降;旗叶中有GS1、GSx和GS2三种同工酶,其中GS2活性最高,GSx活性最低;籽粒仅有GS1。小麦花后旗叶和籽粒中GS和GS同工酶活性表现为60%FC>80%FC>40%FC,尤以旗叶GS2活性受影响最大。籽粒灌浆高峰前期,旗叶中可溶性蛋白含量表现为60%FC>80%FC>40%FC,随后表现为80%FC>60%FC>40%FC。籽粒中可溶性蛋白含量均表现为80%FC>60%FC>40%FC;60%FC处理的旗叶GS和GS2活性与可溶性蛋白含量呈显著正相关。籽粒产量和蛋白质含量均以60%FC处理最高,说明豫麦34生长中后期适宜的水分管理指标为田间最大持水量60%。

关键词：土壤含水量谷氨酰胺合成酶同工酶可溶性蛋白籽粒产量

烟叶成熟期GS同工酶表达特性与氮素运转的关系

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烟叶成熟期GS同工酶表达特性与氮素运转的关系

作者：周健飞河南农业大学

学位级别：硕士

采用Native-PAGE和Blue-native PAGE技术结合活性染色研究了烤烟叶片两种谷氨酰胺合成酶(GS)同工酶的聚体形式和相对分子量。采用RT-PCR技术测定烟叶叶肉和主脉GS同工酶的基因表达丰度,采用Western-blot技术结合灰度分析测定烟叶叶肉和... 详细信息

采用Native-PAGE和Blue-native PAGE技术结合活性染色研究了烤烟叶片两种谷氨酰胺合成酶(GS)同工酶的聚体形式和相对分子量。采用RT-PCR技术测定烟叶叶肉和主脉GS同工酶的基因表达丰度,采用Western-blot技术结合灰度分析测定烟叶叶肉和主脉GS同工酶的蛋白亚基含量,并通过观察叶绿体超微结构和测定叶绿素含量、氮代谢相关酶活性、烟叶氮代谢物含量、质外体相关生理指标和氨气挥发量等方法,研究了不同耐肥性烤烟品种叶片成熟期氮素代谢特征及差异,探讨了叶片GS同工酶的活性和氮素代谢相关指标的关系。同时利用GS同工酶蛋白亚基含量和相关生理指标在烟叶成熟期的动态变化,对南阳烟区三个烤烟新品种的适宜氮用量进行了探究。结果表明:1、各品种编码主脉和叶肉的GS1同工酶的基因Nt GS1在进入衰老之后表达丰度均明显升高,叶龄45d后均表现为NC89>K326>豫烟10号,GS2同工酶基因Nt GS2在衰老启动时表达量就大幅降低,之后随着叶龄的增长呈逐步下降趋势,成熟期氮低效品种豫烟10号的Nt GS2表达丰度更是低于中等氮效率品种K326和氮高效品种NC89。Native-PAGE和Blue-native PAGE技术结合活性染色的结果表明烤烟叶片GS1和GS2同工酶具有相同的聚体方式,且相对分子量约为440k D。Western-blot结果表明烤烟叶片的叶肉中主要以GS2同工酶为主,其蛋白亚基含量随着叶龄的增长逐渐下降,与叶绿体降解的规律相吻合。叶脉中GS1同工酶占据主导地位,其蛋白亚基含量自叶龄45d始大幅增加,随后呈先升高后降低的趋势。叶肉和主脉的GS同工酶蛋白亚基含量动态变化及品种间差异与基因表达丰度的变化和差异较为接近。烤烟叶片叶肉和主脉中的GS同工酶分别与氮代谢相关酶活性、氮代谢物含量、质外体相关生理指标和氨气挥发量呈显著或极显著的相关性,说明不同烤烟品种GS同工酶的表达差异可能导致成熟期氮高效品种源库间的“源库强差”高于氮低效品种,且氮高效品种叶绿体降解速度慢,衰老降解的氮素被大量再利用,NH4+向质外体转移量较少,氨气挥发量小。而成熟期氮低效品种叶片两种GS同工酶活性在各叶龄时期均较弱,氮代谢物在源库间转运效率和同化能力均较低,致使衰老降解的氮素大量向质外体转移并以氨气的形式挥发出去,实现了自身的氮素调亏。源库之间的压力差和质外体生理上的不同综合导致了不同基因型烤烟成熟期氮素利用效率的差异。2、南阳烟区3个参试品种氮代谢特性存在明显差异。NC71成熟期GS1、GS2和硝酸还原酶(NR)活性较低,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性较高,具有较低的氮素同化和再利用能力,同时质外体NH4+浓度和氨气挥发量均较高,说明该品种可以通过氨气挥发的形式实现氮素调亏,在高氮的情况下依然保持相同的变化趋势,因此成熟期叶片总氮和游离氨基酸含量较低,证明其具有较低的成熟期氮效率。同时NC71烤后样在高氮条件下钾氯比较高,糖碱比处于适宜范围,同时氮碱比也接近1;其燃烧性、劲头和柔细度以及经济性状均明显优于其它处理。因此应在较高的肥力条件下种植。而云烟99成熟期具有较高的GS同工酶和NR活性,衰老降解的氮素被大量同化再利用,叶片氮代谢物含量较高,同时具有较低的氨气挥发量。云烟99中部叶烤后样在低氮条件下综合品质最好,此时糖碱比和钾氯比较高,氮碱比最接近1;经济性状和感官质量评价中灰色、燃烧性、劲头和柔细度明显好于中氮和高氮处理。因此宜适当减少氮肥用量。渠首1号氮代谢特性居于两品种之间,且常规化学成分、感官评价和经济性状均在中等氮用量条件下表现最优,因此宜在中氮条件下种植。

关键词：烤烟氮素代谢氮效率谷氨酰胺合成酶同工酶氨气挥发相关性分析适宜氮用量

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不同氮效率小麦品种的GS同工酶表达特点

不同氮效率小麦品种的GS同工酶表达特点

作者：谷明鑫河南农业大学

学位级别：硕士

谷氨酰胺合成酶(GS)是植物氮素代谢的关键酶,为了阐明小麦氮素利用效率与GS同工酶表达特点的关系,我们克隆了GS同工酶基因,制备了抗GS同工酶的特异性抗体,研究了不同氮效小麦品种花后不同生育时期不同组织器官的GS表达特点。结果表明,... 详细信息

谷氨酰胺合成酶(GS)是植物氮素代谢的关键酶,为了阐明小麦氮素利用效率与GS同工酶表达特点的关系,我们克隆了GS同工酶基因,制备了抗GS同工酶的特异性抗体,研究了不同氮效小麦品种花后不同生育时期不同组织器官的GS表达特点。结果表明,氮高效品种豫麦49和氮低效品种西农509的籽粒、功能叶、颖壳、穗下节、穗轴和根的GS总活性的高峰期出现在开花期至开花后8天,氮素同化主要产物(游离氨基酸,可溶性蛋白)的高峰期稍晚于GS酶活性的高峰期,出现在花后8天至16天。氮高效品种功能叶的GS总活性在花后24天急剧下降,而氮低效品种在花后8天就急剧下降,表明氮高效品种高同化能力维持时间更长。Native-PAGE结果显示,胞液型GS同工酶(GS1)存在于小麦所有组织器官,而质体型GS同工酶(GS2)仅存在于绿色组织器官。在绿色器官中还发现了一种迁移率明显不同于GS1和GS2的同工酶类型GS2m,此种同工酶类型仅在开花期至花后8天有活性,在开花期的功能叶中活性最高。GS2主要参与氮素的同化,不同器官GS2活性表现为:功能叶>护颖>穗下节>穗轴;GS1主要参与氮素的转移再利用,开花后8天GS1活性表现为:籽粒≈穗轴>功能叶>护颖>穗下节;表明功能叶和护颖以氮素同化功能为主,穗下节兼具同化和转运功能。穗轴中GS1在开花后持续保持较高活性,且氮高效品种高于氮低效品种,表明氮高效品种的穗轴氮素转运能力更强。Western-blot和qPCR结果表明,TaGS2蛋白亚基和基因在绿色器官尤其是功能叶中表达量较高,在开花期达最高,且氮高效品种高于氮低效品种。TaGS1.1蛋白亚基和基因在各器官中表达量均较高,主要在穗轴中表达,在开花期和花后8天表达量达最高。TaGS1.2蛋白亚基和基因主要在穗轴中表达,且在开花后8天、16天较高,氮高效品种显著高于氮低效品种,表明TaGS1.2主要在籽粒灌浆盛期,氮素转运及再同化需求较大时,协助TaGS1.1参与氮素转运及再同化,对籽粒灌浆具重要作用;穗轴中Ta GS1.2含量高,更有利于氮素转运及再同化,从而提高氮素利用率。TaGS1.3蛋白亚基和基因主要在籽粒和颖壳中表达,颖壳中在开花期含量较高,籽粒中在开花后24天含量较高,氮高效品种的籽粒和颖壳中TaGS1.3表达量均高于氮低效品种,表明TaGS1.3主要参与籽粒灌浆时氮素的同化,TaGS1.3含量高有利于籽粒灌浆时氮素储存于籽粒中,并提高籽粒灌浆速度,从而提高氮素利用率。可见,GS同工酶具有组织特异性表达且功能非重叠的特点,对氮素利用效率的影响机制不同。

关键词：小麦谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶同工酶氮效率表达特点

豫中地区主栽烤烟品种烟叶成熟期氮代谢特征研究

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江西农业学报 2017年第10期29卷 67-72页

作者：王群刘化冰陈飞何澎韩晓哲杨丙钊内蒙古自治区烟草公司烟叶处内蒙古呼和浩特010020 浙江中烟工业有限责任公司浙江杭州310000 贵州烟叶复烤有限责任公司毕节复烤厂贵州毕节551700 深圳烟草工业有限责任公司深圳518109 深圳波顿香料有限公司深圳518055 河南中烟工业有限责任公司河南郑州450099

采用随机区组试验,深入研究了豫中地区主栽烤烟品种中烟100和NC89成熟期的氮代谢特性。结果表明:成熟期,2个品种叶片GS1酶活性均呈上升趋势,GS2酶活性均呈下降趋势。与NC89相比,中烟100的2种GS同工酶活性均较低。同时,中烟100具有较低... 详细信息

采用随机区组试验,深入研究了豫中地区主栽烤烟品种中烟100和NC89成熟期的氮代谢特性。结果表明:成熟期,2个品种叶片GS1酶活性均呈上升趋势,GS2酶活性均呈下降趋势。与NC89相比,中烟100的2种GS同工酶活性均较低。同时,中烟100具有较低的叶片NH4+浓度、总氮含量和可溶性蛋白含量,且具有较大的氨气挥发潜力。而NC89在生育后期具有较高的氮素再利用能力,这可能是中烟100具有较强耐氮肥能力,而NC89易贪青晚熟的原因之一。

关键词：烤烟谷氨酰胺合成酶同工酶氮素代谢相关性分析