小麦苗期氮素响应的生理及分子差异研究

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。

不同密度金鱼藻自然腐解时的水体氮素响应

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。

毛竹NLP转录因子鉴定及其响应氮素的表达模式

[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<0.01);对氮饥饿72 h后的毛竹进行复氮处理,在24 h内所有PeNLPs的表达量均显著或极显著上调(p<0.05或p<0.01)。[结论]毛竹中NLP家族有10个成员,各成员的分子特征和组织表达特异性存在一定的差异,PeNLPs的表达能够对氮饥饿作出快速响应,且在氮饥饿后复氮过程中显著上调表达,响应氮素的诱导。

茶树NPF5基因克隆及其在不同氮素处理下的表达

NPF转运蛋白家族在植物转运硝态氮过程中起重要作用。为明确茶树中NPF基因的序列特征,用PCR扩增的方法在茶树中分别扩增出一个茶树氮转蛋白基因CsNPF5的DNA和cDNA全长,为2096,1440 bp。序列分析指出,该基因含有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1440 bp。序列分析结果显示,该基因编码479个氨基酸,相对分子质量约为53.12 ku,等电点为7.13,其编码蛋白的N端含有一个PTR2 Pfam结构域;亚细胞定位分析指出该基因编码蛋白定位于细胞质内;CsNPF5蛋白与中华猕猴桃NPF蛋白具有较高的同源性,相似度为79.54%;聚类分析指出,CsNPF5及其同源蛋白分别聚类成3个进化分支,且与来自中华猕猴桃NPF18同源蛋白聚到同一进化支上。同时qRT-PCR分析结果表明,在0~48 h氮素处理下CsNPF5在叶中的表达存在不同程度的上调表达,且基因上调表达丰度随NO_(3)^(-)浓度升高,响应时间更快,且在2 mmol/L NO_(3)^(-)处理24 h后,CsNPF5在茶树叶片中表达量出现峰值,这表明该基因表达受氮素诱导。

基于Meta-Analysis的气象与环境因素对玉米氮素利用的研究

运用Meta-Analysis法研究玉米氮肥利用与气象和环境因素的关系。结果表明,在砂质粘壤土和粉砂壤土中玉米氮素利用的响应比最大;地理纬度为39°—42°N时,玉米氮素利用的响应比最大;气象因素对玉米氮素利用的影响为:在玉米生长前2个月,降雨均匀度对玉米氮素利用的影响较气温和降雨量大,在玉米生长中期,降雨量对玉米氮素利用的影响最大;在玉米生长后期,降雨均匀度、气温和降雨量都对玉米氮素利用的响应比有重要影响。

白肋烟品种在不同氮水平下对主要养分的吸收研究

通过水培试验，对JB80（建白80）、KY17、KY14、KY10、Va509、B21（白肋21）等6个白肋烟品种．在不同供氮水平下的生长状况和对主要养分的吸收能力进行了研究。结果表明．白肋烟品种对氮素的生长响应，以及对氮、磷、钾的吸收与分配能力在不同供氮水平下存在着很大的差异。高氮条件下，白肋烟各品种长势较强，烟株中的含氮量和对氮素的吸收量也最高。其中JB80、KY17的生长势最强，但各品种对磷、钾吸收全都有所降低。在中氮水平下（15mmolN／L），各品种对磷、钾的吸收量较高，内在品质协调。低氮白肋烟各品种的生长状况差异显著，但随着供氮水平的提高生长差异逐渐减弱。JB80、KY17对氮素的亲和力较强,B21则必须在高氨条件下才能正常生长。

荒漠草原灌丛引入过程中土壤氮矿化的季节动态及其影响因子

选取封育草地、放牧草地、不同年限(引入柠条3、12、22年)/密度(间距2、6、40 m)的灌丛地为对象,研究荒漠草原-退化-灌丛引入过程中生长季(4—10月)土壤氮矿化的季节动态及其影响因子。结果表明:0~10 cm表层土壤水分具有明显的季节特征,0~200 cm剖面土壤水分随灌丛年限和密度增加而加剧消耗;与放牧草地和封育草地相比,灌丛对土壤碳氮磷养分的促进作用随灌丛年限和密度的增加呈现先强后弱趋势;生长季动态和草地变化对土壤氮矿化过程产生显著影响,土壤NO_(3)^(-)、微生物生物量碳和氮在生长季中期(6—8月)显著升高,其中NO_(3)^(-)占总无机氮的比值由封育草地30.5%增至灌丛地69.5%。NH_(4)^(+)受生长季动态影响大于草地变化,其含量在生长季后期(10月)升高。在草原-退化-灌丛引入过程中,灌丛年限和密度的增加显著增大荒漠草原土壤硝化和铵化作用的生长季动态差异,而对微生物生物量碳和氮的影响不显著;土壤NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)含量与全氮、有机碳和N/P呈显著正向相关,土壤碳氮磷主要以计量比(C/N和N/P)的形式直接调控氮矿化过程。