不同铵态氮配比对番茄生长及铵同化能力的影响

以"魁冠宏丰"番茄为试材,采用珍珠岩/蛭石(V/V 2∶1)栽培方式,在总氮水平15 mmol·L^(-1)下,设置铵态氮+硝态氮0 mmol·L^(-1)+15 mmol·L^(-1)(A0N15,对照)、5 mmol·L^(-1)+10 mmol·L^(-1)(A5N10)、7.5 mmol·L^(-1)+7.5 mmol·L^(-1)(A7.5N7.5)、10 mmol·L^(-1)+5 mmol·L^(-1)(A10N5)、15 mmol·L^(-1)+0 mmol·L^(-1)(A15N0)处理,研究了同一氮水平下,不同铵态氮和硝态氮配比对番茄幼苗生长和铵同化的影响,以期为提高番茄铵同化能力提供参考依据。结果表明:植株的总干质量在A5N10、A7.5N7.5处理较对照增加了27%、20%,A10N5处理与对照差异不显著,A15N0处理则降低了22%;分析发现根系和叶片中总游离氨基酸的含量随着铵态氮配比的增加而增加,增加了40%以上。参与氮代谢的谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在根系中均显著高于对照;同时谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)含量随着铵态氮配比的增加不断增加,但A10N5、A15N0处理Glu含量显著下降,同时可溶性糖、淀粉、叶绿素含量下降。营养液中铵态氮浓度达到10 mmol·L^(-1)及以上水平时,植株生长受到抑制,一方面是叶片叶绿素减少导致碳同化受阻,影响根系的氮同化,另一方面是Glu含量减少导致氮同化受抑制,从而植物生长受到抑制,生物量降低。

水稻根部2-酮戊二酸感应蛋白OsGlnB的铵同化碳架结合特性

为了揭示2-酮戊二酸(2-OG)感应蛋白OsGlnB在水稻根部铵同化碳架调节中的功能,本文采用2-OG、草酰乙酸(OAA)或丙酮酸(PYR)营养液处理水稻(Oryza sativa L.cv.9311)幼苗,检测根部谷氨酰胺合成酶(GS)活性和OsGlnB基因转录量。克隆表达并分离纯化根部OsGlnB蛋白,采用同源模建、分子对接与等温滴定鉴定该信号蛋白与碳架效应物的相互作用。结果表明所选碳架分子中只有2-OG和OAA促使根部GS活性与OsGlnB基因转录量同步上升,2-OG与ATP含量也相应升高。同源模建与分子对接表明OsGlnB蛋白与ATP-Mg^(2+)形成的复合物能有效结合2-OG或OAA,但不能结合PYR。等温滴定证明2-OG与上述复合物的结合常数大于OAA,未检测到丙酮酸热效应,结果与分子对接结论一致。本研究说明碳架效应物结合2-OG感应蛋白是这类碳营养信号调节水稻根部铵同化的必要条件。

不同生态型拟南芥耐铵毒害差异的生理机制

【目的】利用拟南芥生态型群体研究拟南芥耐铵毒害的生理机制,为挖掘耐铵基因提供生理基础及理论指导。【方法】共收集了95份生态型拟南芥材料,采用水培实验方法,将拟南芥幼苗移栽后在正常培养液(2mmol/L NO3–-N处理)中培养8天,然后转移至含有1 mmol/L (NH4)2SO4的营养液(2 mmol/L NH4+-N处理)中培养8天,收获后,测定植株全氮量、地上部游离铵含量,以及谷氨酰胺合成酶(GS)活性;培养3天后取样,采用RT-PCR技术分析根部主要的铵态氮转运蛋白基因AMT1;1和AMT1;2的表达水平;拟南芥幼苗移栽后在正常培养液中培养8天,转移至丰度为5%的1 mmol/L (15NH4)2SO4中培养,分别处理3 h、6 h和24 h取样,用于同位素分析。【结果】2 mmol/L铵态氮处理下拟南芥群体地上部的生长被显著抑制,并且大量游离铵离子累积于地上部,铵态氮下拟南芥群体体内铵含量是对照硝态氮下的1.5倍以上,其中Si-0生态型在铵态氮下铵含量为19.17μmol/g, FW,是对照的20倍。在硝态氮培养条件下,内源铵的含量与拟南芥地上部生长呈显著负相关,铵态氮培养条件下,地上部生长与铵含量同样呈较高的负相关性,因此内源铵含量少的生态型拟南芥在铵态氮下亦耐铵,所以本研究以拟南芥群体组织内铵含量为主因子,筛选出耐铵拟南芥生态型Or-1、Ta-0,HSM和铵敏感拟南芥生态型Rak-2、Lpv-18、Hi-0,结果表明铵敏感生态型在硝态氮下铵含量是耐铵生态型的1.7倍至10倍。耐铵拟南芥生态型铵转运蛋白基因AMT1;1和AMT1;2的表达水平较铵敏感拟南芥高,植株全氮和地上部15N标记试验结果表明,耐铵拟南芥铵态氮吸收速率高于敏感型。并且耐铵拟南芥生态型在两种氮形态下其谷氨酰胺合成酶(GS)活性均显著高于铵敏感生态型,在硝态氮培养条件下GS活性是铵敏感生态型的1.1~1.8倍,在铵态氮培养条件下是1.2~1.6倍,说明耐铵拟南芥生态型的铵同化能力强于敏感型。【结论】耐铵生态型拟南芥是通过更高的谷氨酰胺合成酶(GS)活性将大量的游离铵同化以减少植株体内游离铵含量,从而减轻植株铵毒害;而不是通过减少铵态氮的吸收。