氯盐胁迫下施氮对西瓜生理特性和氮素吸收利用的影响

由于长期使用地下含氯微咸水补灌,氯盐胁迫已经成为限制宁夏西瓜产量和品质的主要因素之一,而施用氮肥可在一定程度上缓解盐胁迫引起的生长抑制作用,因此,探索氮素对西瓜氯盐胁迫的调控机制,对氯盐胁迫下合理施用氮肥和西瓜氯毒害调控具有重要意义。本研究以‘金城5号’西瓜品种为供试作物,采用土培试验,探索氯盐胁迫[160 mg(Cl^(−)1)∙kg^(−1)(烘干土)]下不同施氮水平[0 g∙kg^(−1)(烘干土)、0.10 g∙kg^(−1)(烘干土)、0.15 g∙kg^(−1)(烘干土)、0.20 g∙kg^(−1)(烘干土)、0.25 g∙kg^(−1)(烘干土)]对西瓜幼苗阴阳离子平衡、有机渗透调节物质、抗氧化酶活性、氧化损伤和氮素吸收利用的影响,以期为揭示氮素对作物氯盐胁迫的调控机理提供理论依据。结果表明,施用氮肥使西瓜根、茎、叶中的Cl^(−)和Na^(+)均显著减少,而NO_(3)^(−)和K^(+)均显著增加,因此,整株Cl^(−)/NO_(3)^(−)值和Na^(+)/K^(+)值分别比不施氮降低46.0%~69.5%和31.0%~54.3%;叶片中可溶性糖和脯氨酸含量、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性均在0.15 g∙kg^(−1)氮水平时达最大值,分别比不施氮提高75.6%、70.1%、55.8%和54.8%,而丙二醛含量则比不施氮降低59.3%;同时,施氮0.15 g∙kg^(−1)时,西瓜的氮累积量增加157.7%,硝酸还原酶活性提高62.4%,氮吸收效率和氮素利用效率分别达26.25%和97.10%,西瓜植株鲜重和干物质累积量亦显著提高96.9%和29.0%。对施氮量与西瓜各生长生理指标的聚类分析和相关分析表明,施氮处理对氯盐胁迫的缓解效果表现为0.15 g∙kg^(−1)>0.20 g∙kg^(−1)>0.10 g∙kg^(−1)>0.25 g∙kg^(−1),生物量和干物质累积与氮吸收利用效率及氮累积呈显著正相关,而氮累积量与抗氧化酶活性、渗透调节物质含量间均具有显著的正相关性,与Na^(+)/K^(+)值、Cl^(−)/NO_(3)^(−)值和丙二醛含量呈负相关。综合各指标与施氮量之间的曲线拟合结果,氯盐浓度为160 mg(Cl^(−)1)∙kg^(−1)(烘干土)时西瓜生长和生理活性适宜施氮量为0.14~0.18 g∙kg^(−1)。可见,氯盐胁迫下适量施氮可通过调节Na^(+)/K^(+)值和Cl^(−)/NO_(3)^(−)值来维持植株体内离子稳态,并提高渗透调节物质含量和抗氧化酶活性,从而降低细胞膜氧化损伤,增强西瓜植株的生理抗性,达到对氯盐胁迫的调控作用。

氯盐胁迫下氮素对西瓜根系生长的调控作用

为揭示氯盐胁迫下氮素对西瓜根系的调节机制和提供西瓜氯毒害调控理论依据,以西瓜为供试作物,采用土培试验,研究不同施氮量(0,0.1,0.15,0.2,0.25 g/kg)对氯盐胁迫下西瓜根系的影响,并应用主成分分析法对各施氮量下根系生长情况进行综合评价。结果表明,(1)与不施氮相比,施氮0.15 g/kg处理可使西瓜根系生物量、干物质累积量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、根系活力分别显著提高58.83%、20.83%、98.33%、70.37%和29.44%,丙二醛含量显著降低40.30%,同时使总根长、总根表面积、根尖数、分枝数分别显著增加103.42%、46.41%、64.44%、87.80%,总根体积和总根系直径分别减少23.05%和40.15%。(2)在本试验氯盐胁迫条件下,施氮0.14~0.17 g/kg时西瓜具有较理想的根系构型和较高的根系活力。(3)根系分枝数、根系活力、总根体积、根尖数可作为氯盐胁迫下氮素对西瓜根系生长影响的综合评价指标,各施氮水平对氯盐胁迫的缓解效果表现为0.15 g/kg>0.20 g/kg>0.10 g/kg>0.25 g/kg。可见,在氯盐胁迫下,适量施氮有助于西瓜建立良好的根系构型,提高根系渗透物质含量,降低细胞渗透势,减少根系丙二醛含量,维持较强的根系活力,增加根系生物量和干物质,缓解高浓度氯盐对西瓜生长的抑制作用。

普通烟草ALMT基因家族的鉴定与表达分析

为了挖掘可能参与烟草氯离子吸收转运的铝激活苹果酸转运蛋白(Al-activated malate transporter,ALMT)基因家族成员,利用生物信息学方法,系统地分析了烟草ALMT基因家族成员的蛋白理化性质、染色体定位、系统进化、基因结构和保守结构域等;利用qPCR的方法分析了烟草ALMT基因在不同组织中的表达情况,以及在盐(NaCl)处理下的表达特征。结果表明:普通栽培烟草基因组中鉴定出30个可能的ALMT家族基因,根据系统发育树可将其划分为五个亚组;NtALMT基因的基因结构和motif分布与其他物种一致,具有高度保守的WEP motif;组织表达特异性分析结果发现大多数NtALMT基因在茎中表达较高,只有NtALMT28在叶中表达量最高;氯盐处理下,茎中NtALMT10表达量升高8倍以上,叶中NtALMT19表达量升高25倍以上,暗示了这些基因可能与烟草氯离子吸收转运相关。