马铃薯氮代谢对低氮胁迫的响应及转录组分析

【目的】探究不同氮效率马铃薯品种氮代谢对低氮胁迫的响应及分子机制,为马铃薯氮高效育种及高产栽培提供理论依据。【方法】以氮高效马铃薯品种冀张薯12号和氮低效马铃薯品种尤佳70为材料,采用盆栽试验方式,设置低氮（3 mmol/L纯氮）和正常施氮（15 mmol/L纯氮）处理,在出苗后30 d测定植株的干质量、氮积累量及氮代谢相关酶(硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（NiR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）)活性,并依托Illumina HiSeq 2000平台进行转录组测序分析。利用DESeq进行差异基因分析,通过GO富集和KEGG Pathway数据库注释参与马铃薯氮胁迫响应的差异表达基因。【结果】2种施氮量下冀张薯12号茎叶和根系的干质量、氮积累量以及NR、NiR、GS、GOGAT活性均高于尤佳70。与正常施氮相比,低氮胁迫下2个马铃薯品种茎叶和根系的干质量、氮积累量及叶片的NR和NiR活性均显著降低,根系的GS活性显著提高;尤佳70叶片的GS活性、GOGAT活性和根系的GOGAT活性均显著降低,冀张薯12号根系的NiR活性显著降低。转录组分析结果表明,在2个施氮量对比组中,尤佳70叶片和根系中的差异表达基因分别有6 173个和249个,冀张薯12号叶片和根系中的差异表达基因分别有3 455个和1 990个。GO和KEGG结果显示,冀张薯12号的差异基因主要涉及氮代谢、氨基酸代谢等生物过程,尤佳70的差异基因主要涉及光合作用等生物过程。尤佳70和冀张薯12号根系中富集到氮代谢通路的差异基因分别有1个和8个,叶片中分别有11个和8个。尤佳70和冀张薯12号叶片的氨基酸相关代谢途径中涉及上调差异表达基因最多的均是苯丙氨酸代谢,其中编码苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4-羟化酶、4-香豆酸-CoA连接酶的基因表达显著上调。【结论】在低氮条件下,氮高效品种冀张薯12号氮代谢相关酶活性较高,能减缓低氮胁迫对氮代谢的影响,进而保证较高的氮效率。     

瓜尔豆种子萌发氮代谢关键酶分析

本文首次测定了瓜尔豆种子萌发三个不同时期硝酸还原酶(NR)活性、亚硝酸还原酶(NIR)活性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性和蛋白质含量及瓜尔豆种子萌发后根、茎部位酶活性和蛋白质含量,以期解析瓜尔豆种子萌发时氮代谢过程中关键酶活性、蛋白质含量的变化规律和差异。     

外源24-表油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜幼苗氮代谢的影响

[目的]本文的目的是研究外源24-表油菜素内酯(EBR)对低氧胁迫植株氮代谢的影响。[方法]以低氧耐性较弱的‘中农6号’黄瓜品种为材料,采用营养液通N2形成低氧逆境的方法,深入探讨了EBR对低氧胁迫下植株叶片和根系中与氮代谢相关的酶活性的影响。[结果]低氧处理显著降低了植株叶片的总氮含量,EBR使胁迫植株叶片总氮积累恢复至对照水平。低氧处理后,硝态氮含量在叶片中增加而在根系中降低,铵态氮的变化趋势与硝态氮相反,而EBR显著促进了胁迫植株根系的铵态氮积累。低氧胁迫下,植株根系硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性升高,随后恢复至对照水平,而谷氨酸合成酶(GOGAT)活性显著低于对照。叶片NR活性受到低氧抑制,亚硝酸还原酶(NiR)、GOGAT、氧化型谷氨酸脱氢酶(NAD+-GDH)活性则先升高,随后降低;叶片还原型谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)活性也受到低氧促进,至处理末期时显著高于对照植株。EBR显著提高了胁迫植株根系的NR活性及叶片的NiR、NAD+-GDH活性。[结论]黄瓜植株通过增强硝酸还原,加强氮代谢缓解低氧胁迫伤害;EBR通过增强根系NR活性及叶片NAD+-GDH活性,提高了植株的低氧耐性。     

生物炭基肥对水稻根系有机酸积累和氮代谢的影响

以常规粳稻“盐丰47”为试材，采用盆栽的方式，设常规化肥(T1)、生物炭基肥(T2)和不施氮肥(CK)3个处理，研究不同肥料处理对水稻根系有机酸积累和氮代谢相关生理指标的影响，为辽河平原稻区优化水肥调控措施和减少养分流失提供科学指导。结果表明：与常规化肥相比，生物炭基肥对营养生长期植株根系有机酸含量具有显著影响，其中，苹果酸含量增加了4.98倍，而草酸和酒石酸含量分别降低了50.94%和47.23%;从氮代谢角度来看，生物炭基肥较常规化肥相比根系谷氨酰胺合成酶活性增加了1.38%,亚硝酸还原酶活性降低了1.16%,差异均达显著水平；进一步分析得出，草酸、酒石酸含量与亚硝酸还原酶活性呈显著正相关，而总有机酸、苹果酸和水杨酸含量与各种氮代谢酶活性无显著的相关性。综上，生物炭基肥可促进水稻生育前期根系分泌大量的苹果酸，并可通过增强铵态氮的初级同化和再同化改善植株根系的氮代谢能力。     

油菜秸秆翻埋还田对水稻前期农艺性状及叶片几种酶活性的影响

【目的】明确油菜秸秆翻埋还田对移栽水稻前期生长发育状况及与植株抗氧化能力、氮代谢相关酶活性的影响。【方法】采用完全随机设计大田试验,以油菜秸秆不还田(CK1)、油菜秸秆覆盖还田(CK2)为对照,研究油菜秸秆翻埋还田(RI)对移栽水稻前期单株分蘖数、株高、干物质积累、根系数量、叶片过氧化物酶(POD)、硝酸还原酶(NR)及谷氨酰胺合成酶(GS)活性的影响。【结果】油菜秸秆翻埋还田处理在水稻移栽后14 d内,水稻植株的分蘖数、株高、地上和地下部干物质积累及根系数量均显著低于CK1与CK2(P0.05)。与CK1相比,RI能诱导水稻叶片POD、NR、GS酶活性升高,其中,POD活性从水稻移栽21 d后显著高于CK1,NR和GS酶活性从水稻移栽7～35 d均显著高于CK1;与CK2相比,RI的POD活性显著高于CK2,而NR和GS酶活性在水稻移栽后21 d内,CK2高于RI,21 d后,RI高于CK2。油菜秸秆覆盖还田下水稻前期农艺性状指标与不还田处理相比差异较小,但NR和GS酶活性高于CK1。【结论】油菜秸秆翻埋还田抑制水稻前期生长发育,POD、NR、GS酶活性受到诱导升高。     

氮钾浓度对烤烟苗期生长特性的影响

探究氮钾浓度对烟苗生理生化特性的影响,为烟叶苗期氮钾营养平衡提供参考依据.采用水培法,利用基础Hoagland营养液,设置5个不同氮钾浓度处理,分析处理间烟苗的生理生化指标差异.结果表明,氮浓度对烟苗干物质、叶绿素的积累有显著影响,在相同钾浓度下,随着氮浓度的增加,烟苗干物质、叶绿素含量、根系活力显著增加.不同氮水平下,低钾处理间的根系MDA含量、叶片GS活性差异显著.K+对烟苗叶绿素的合成、根系活力、GS活性有一定的促进作用.高氮水平下,高浓度K+会使根系活力、叶片可溶性蛋白含量下降.     

亚低温下不同外源氮对山定子根系氮代谢活性的影响

试验以山定子(Malus baccata Borkh.)实生苗为试验材料,研究根域亚低温下不同外源氮(NO3-和NH4+)对山定子根系活力、根系氮代谢关键酶活性以及根系抗氧化酶活性的影响。结果表明,亚低温条件下,添加外源氮可在一定时间内提高山定子的根系活力;提高了山定子根系硝酸还原酶(NR)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性,但降低了谷氨酰胺合成酶(GS)活性,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性整体呈上升趋势。不同氮源对山定子根系氮代谢酶活性影响不同,NH4+处理的山定子根系GS活性和GDH活性高于NO3-处理。亚低温条件下,添加外源氮提高了根系过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,但降低了超氧化物歧化酶(SOD)活性。因此,施加外源氮可缓解根域亚低温对植株生长的伤害。同时研究表明,两种外源氮对山定子根系响应亚低温具有不同的影响,为苹果生产中合理施用氮肥提供了理论基础。     

不同施氮量对枸杞叶片及根系氮素代谢相关酶活性的影响

【目的】研究枸杞植株叶片及根系中氮代谢相关酶活性对施氮量的生理响应。【方法】共设置3种不同氮肥施用量处理，分别为N1(减氮20%,540 kg/hm²)、N2(中氮，675 kg/hm²)、N3(增氮20%,810 kg/hm²)，分别测定叶片和根系的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、脲酶(UE)的活性。【结果】随着施氮量的增加，宁杞7号叶片中NR、GS和UE的活性均呈先增加后降低的变化趋势，但N2处理NR显著高于N1、N3(P<0.05),GS和UE在各处理间差异不显著(P>0.05)。不同土层枸杞植株根系氮素代谢相关酶活性随施氮量的变化趋势有所不同，在0～10 cm土层中，根系的NR、GS及UE分别呈降低、先增加后降低及基本不变的趋势；在10～20 cm土层中，根系的NR和UE均呈先增加后降低的趋势、GS则呈先降低后基本持平的趋势；在20～30 cm土层中，根系的NR、GS及UE则分别呈先增加后降低、降低及增加的趋势；且不同施氮量间根系中NR活性差异显著(P<0.05)，各处理间GS、UE...     

生物菌肥对栽培稻氮代谢生理特性及产量的影响

以栽培稻丹粳17为试验材料,研究生物菌肥对氮代谢生理特性及产量的影响。结果表明,在同一氮肥处理下,齐穗期和灌浆期施用生物菌肥提高了栽培稻功能叶可溶性蛋白含量和氨基酸含量,使硝酸还原酶(NR)活性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性得到提高,促进了氮的转运和同化能力,增加了栽培稻的产量。相关分析表明,生育中后期氮代谢酶活性与产量间存在显著或极显著的相关性,齐穗期相关系数最大,可将齐穗期剑叶中NR、GS活性作为综合评价水稻产量及氮代谢的指标。     

铵硝营养对番茄幼苗根系中NR、GS活性及表达的影响

为探讨不同形态氮(N)素对番茄幼苗根系中N素代谢相关酶活性及其基因表达差异,揭示不同形态N素影响番茄幼苗吸收和同化NO_3~-、NH_4~+差异的机理,本文采用全根和分根两种培养方式,研究了番茄幼苗在不同形态N素处理下,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性以及NR基因(Le NR)、GS基因(Le GS)表达差异。结果表明,在全根培养下,当营养液中NO_3~-/NH_4~+为50/50处理下根系干重分别是NO_3~-/NH_4~+为100/0和75/25的50.00%和28.5 7%;在分根培养下,在N|A处理下,供单一NO_3~-和单一NH_4~+营养根系干重分别是N|N处理下的176.76%和133.28%。在全根培养下,随着营养液中NH_4~+比例的增加,根系中NR活性显著降低,GS活性呈先增加后降低的趋势,Le NR的表达量逐渐降低。在分根培养下,与N|N处理相比,局部根系供单一NH_4~+营养显著降低了自身根系中NR活性和Le NR表达量,显著提高了GS活性,但对另一侧(供NO_3~-)根系中Le NR的表达量没有影响。局部根系供NO_3~-、NH_4~+混合营养对自身根系中Le NR的表达量没有显著影响,但显著抑制了另一侧(供NO_3~-)根系中Le NR的表达量。在不同培养方式和不同形态N素处理下,Le GS表达量均没有显著性差异。由此可得,介质中NH_4~+营养降低了根系中NR活性和Le NR的表达量,提高了根系中GS活性但对Le GS表达量无显著影响。     

氮磷钾肥配施对烤烟苗期生理特性的影响

以烤烟新品种贵烟202为试验材料，采用氮磷钾肥三因素五水平二次回归几乎正交旋转组合试验，研究不同施肥处理对烤烟苗期生理特性的影响。结果表明：在漂浮育苗条件下，营养液中氮浓度对早期烟苗叶片叶绿素含量影响较大，随着烟苗生长，作用越来越小；磷、钾浓度对烟苗叶片叶绿素含量影响不大。烟苗生长前期，磷、钾浓度对根系活力影响显著，氮浓度对其影响不明显；随着烟苗的生长，氮浓度对烟苗根系活力影响越来越大，磷、钾浓度对其影响越来越小。烟苗生长前期磷、钾浓度对硝酸还原酶活性影响较大，氮浓度对其影响不明显；随着烟苗的生长，磷、钾浓度对烟苗叶片硝酸还原酶活性的影响越来越小，氮浓度对其的影响越来越大。在整个苗期，烟苗叶片中的谷氨酰胺合成酶活性、谷草转氨酶活性和谷丙转氨酶活性受营养液中氮、磷、钾浓度影响不明显。综合来看，营养液中纯N、P₂O₅、K₂O的浓度分别为10.50～12.00、6.51、10.50 mmol/L时最佳。     

不同烤烟品种间碳氮代谢关键酶及其产物的差异

为探究不同品种间碳、氮代谢关键酶及其主要产物间的差异和内在联系,寻找碳氮代谢适宜的后备烤烟品种,进行4个品种(云烟87、云烟105、云烟116、云烟121)的田间试验,观测其团棵期、旺长期、现蕾期总糖、还原糖、总氮、烟碱含量及代谢关键酶[蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)]活性。结果表明,碳代谢方面,云烟87总糖含量在旺长期达到最高;云烟105团棵期还原糖含量最高,旺长期SPS活性最高,云烟116现蕾期总糖含量最高,SS活性最高;云烟121现蕾期还原糖含量最高,团棵期和旺长期SS活性最高,现蕾期SPS活性最高。氮代谢方面,云烟87旺长期和现蕾期总氮含量最高,云烟105团棵期总氮含量最高,现蕾期烟碱含量最高,云烟116现蕾期总氮含量最高,团棵期NR和NiR活性最高,NiR活性旺长期最高,云烟121整个生长期GS活性均处较高水平。相关性分析结果表明,碳代谢方面,云烟105和云烟116的SS活性与总糖含量呈极显著相关,云烟87则是SPS活性与总糖含量呈极显著相关。氮代谢方面,除云烟87和云烟121外,其他品种NR和...     

环割对烤烟酶活性及烟碱和钾含量的影响

在盆栽条件下 ,研究了不同时间环割对烟株酶活性及烟碱和钾含量的影响。结果表明 ,环割与不环割相比 ,能降低烟株的硝酸还原酶 (NR)活性 ,提高烟叶转化酶活性 ,改善烟叶碳氮代谢。在打顶当天和打顶前 10d进行环割 ,降低烟叶烟碱含量和提高钾含量的效果明显。     

施氮量和种植密度对优质晚稻稻米品质的调控效应及其机制

以‘玉针香’为材料,设计4个施氮量处理,分别为N1(不施氮)、N2(尿素180 kg/hm2)、N3(尿素126 kg/hm2)、N4(180 kg/hm2尿素+生物炭200 t/hm2),2个种植密度处理,分别为D1(18 cm×25 cm)、D2(14 cm×25 cm),于2020—2021年开展大田试验,研究施氮量、种植密度及其互作对稻米品质与叶片氮代谢特征的影响。结果表明：种植密度对稻米出米率、直链淀粉含量、胶稠度、蛋白质组分均无显著影响,D2处理各指标均略高于D1处理;施氮提高了出米率与各蛋白质组分含量,降低了垩白粒率和垩白度,以N4处理的效果最好;施氮量与种植密度互作对稻米品质影响显著,N4D2处理的稻米加工品质与外观品质最优,胶稠度最长,蛋白质组分含量最高;种植密度对叶片含氮量、硝态氮含量以及硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)活性均无显著影响;D2处理的叶片含氮量以及NR、NiR活性较高;施氮提高了叶片全氮含量、硝态氮含量以及NR、NiR活性,以N4处理的最高;相关性分析结果表明,叶片全氮含量、NR活性、NiR活性与整精米率、直链淀粉含量、胶稠度、蛋白组分含量呈显著或极显著正相关,与垩白粒率和垩白度呈显著或极显著负相关;增施生物炭可显著提高整精米率,显著降低垩白度和垩白粒率。本试验条件下,N4D2处理对优质稻稻米品质的调控效应最好,其调控机制在于提高了叶片全氮含量和氮代谢酶活性。     

氮胁迫对水稻营养生长期氮代谢及相关基因表达量的影响

通过对水稻品种日本晴进行0、1h和1、3、7d的缺氮胁迫,以及缺氮7d后,恢复供氮生长2h和1d,研究氮素同化相关酶的基因表达及其活性的动态变化情况。结果表明:缺氮胁迫下,根部NH4+、NO3-含量显著下降。短期缺氮胁迫下,地上部NR1、NR2、NiR2、GS2、Fd-GOGAT、GDH2、GDH3以及根部NR1、NR2、GDH4的表达量均有增加;随着缺氮胁迫时间延长,上述基因的表达量均大幅下降。缺氮胁迫下,植株GS、Fd-GOGAT、地上部NR和根部NADH-GOGAT的活性下降,地上部NADPH-GDH活性增加,根部NR、GDH活性先增加后下降,地上部NiR活性先下降后增加。植株缺氮7d后,恢复供氮生长1d时,NR、NiR、GS、GOGAT、GDH的基因表达量及活性基本趋于恢复正常水平,部分基因表达量有所增加。     

不同促根剂对烤烟生长发育和产质量的影响

为了探索不同促根剂配方对烤烟的影响,在利川开展烤烟不同促根剂配方对烤烟生长发育和产质量影响的研究。结果表明,从烤烟农艺性状、根系指标、经济性状和化学成分方面,CG1处理(0.1%细胞分裂素+0.5%磷酸二氢钾)促根剂和CG4处理(可溶性黄腐酸钾对水500倍)促根剂均可以促进烟株根系发育,提高产量和产值,提升烟叶品质,是适宜湖北烟区的烤烟促根剂配方。     

施用改良剂对植烟土壤养分含量和酶活性的影响

采用大田试验，分别于烟苗移栽后25、50、75 d测定土壤主要养分含量，研究施用氰氨化钙、生物炭和微生物肥+饼肥3种土壤改良剂对植烟土壤养分和酶活性的影响。结果表明：施用生物炭和微生物肥+饼肥的土壤速效钾较对照分别提高31.80%和12.52%，施用氰氨化钙的土壤速效磷和碱解氮含量分别降低7.30%和2.01%；烟苗移栽后75 d，施用改良剂土壤过氧化氢酶活性和脲酶活性较对照分别提高11.79%~15.38%、19.10%~25.14%，施用氰氨化钙的最高，生物炭的最低；施用改良剂土壤的中性磷酸酶较对照提高6.96%~14.96%，施用微生物肥+饼肥的最高，施用氰氨化钙的最低。从综合效果来看，施用生物炭改良剂效果最好。     

不同氮吸收效率水稻品种蔗糖代谢酶的活性比较

[目的]阐明氮素代谢效率的高低与蔗糖代谢强度的关系。[方法]以不同浓度的NH4NO3(0.1、0.5、2.5、12.5 mm/mol)对2个水稻品种桂单4号(GD)和南光(NG)进行水培处理,并对不同供氮水平下不同水稻品种的蔗糖代谢酶的活性进行了比较。[结果]GD叶片蔗糖磷酸合酶以及叶片和根中酸性转化酶活性高于NG,蔗糖含量和低氮水平下谷氨酰胺合成酶(GS)活性高于NG,而中性转化酶的活性在不同供氮水平下的两品种间差异不显著。在所有供氮水平下NG叶片和根中的硝酸还原酶(NR)活性均高于GD。[结论]GD的氮素代谢水平高与低氮水平下GS的活性、蔗糖的合成与分解活性较高有关,而与NR活性无关。     

氮、磷、钾对菘蓝生长和氮代谢相关酶的影响研究

[目的]研究氮、磷、钾对菘蓝生长和氮代谢相关酶的影响。[方法]采用砂培方法栽培菘蓝,测定不同氮磷钾配比处理下,菘蓝生物量、硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)的活性。[结果]菘蓝营养生长各阶段对氮磷钾需求不同,营养生长后期氮磷钾的共同作用对菘蓝生物量积累有重要影响,根冠比以低氮水平下较高;一定氮素水平下,增加钾水平促进了菘蓝叶片硝酸盐的积累,叶片NR活性受到氮和钾的共同作用的影响,GS活性与氮钾水平及二者比例有关。[结论]氮、磷、钾等营养成分对菘蓝生长和氮代谢相关酶均有影响。     

不同烟苗移栽对烟株生理特性及烟叶产质量的影响

研究了漂浮苗、托盘水床苗、砂培苗和常规苗移栽(CK)对烟株生理特性及烟叶产质量的影响,结果表明:漂浮苗、托盘水床苗、砂培苗移栽后还苗生长快,栽后15 d内,各处理叶片叶绿素含量、根系活力、硝酸还原酶活性呈缓慢增加趋势,但CK的增加幅度略低;栽后15³0 d,各处理叶片叶绿素含量、根系活力和叶片硝酸还原酶活性较快增加,且略高于CK;各处理烟苗在栽后3030 d,各处理叶片叶绿素含量、根系活力和叶片硝酸还原酶活性较快增加,且略高于CK;各处理烟苗在栽后30⁴5 d,叶片叶绿素含量、根系活力和叶片硝酸还原酶活性迅速增加,且均明显高于CK,烟株生长速度快;栽后4545 d,叶片叶绿素含量、根系活力和叶片硝酸还原酶活性迅速增加,且均明显高于CK,烟株生长速度快;栽后45⁶0 d,漂浮苗、托盘水床苗、砂培苗处理的叶片叶绿素含量、根系活力和叶片硝酸还原酶活性均呈下降趋势,而CK呈缓慢上升趋势;3个处理的大田农艺性状指标均显著高于CK;CK的烟碱、总氮、钾含量均略高于其他处理,总糖和还原糖含量均低于其他处理;托盘水床苗处理烟叶产值最高。