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1.
李祎  杨顺瑛  郝东利  苏彦华 《土壤》2020,52(6):1112-1120
以拟南芥野生型、amt1.1和amt1.3为实验材料,采取土培的方法,以正常培养液(4mmol/L NH4+)培养,在20mmol/L NH4+的胁迫下,通过在培养液中添加0%(T1)蔗糖、5%(T2)蔗糖,测定地上部分的鲜重,叶绿素,游离NH4+,可溶性糖,可溶性蛋白,谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH),矿质元素含量等指标,研究外源蔗糖对NH4+胁迫拟南芥碳氮代谢的影响。结果表明,T1处理下,拟南芥生长受到严重的抑制,鲜重,GS,GDH酶活性降低,游离NH4+含量,叶绿素含量,可溶性糖和可溶性蛋白含量增加,植株的N、P、K、Ca的含量增加,Mg、Fe的含量减少。其中col-0在T1处理下受到的抑制比amt1.1和amt1.3更为显著。与T1处理相比较,T2处理增加了拟南芥植株的鲜重,显著提高了可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高了GS和GDH的活性;降低了叶绿素和游离NH4+的含量,提高了植株体内的N、P、K、Ca,Mg的含量,降低了植株Fe的含量,其中,外源蔗糖对col-0高NH4+毒害的缓解更为显著。  相似文献   
2.
近年来,空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)因其对水体富营养化尤其是水体铵积累有潜在的修复能力而受到人们的关注。然而,目前对空心莲子草吸铵的分子生物学研究甚少。本研究利用简并引物和RACE技术分离了一条铵转运体cDNA,命名为ApAMT1;3;实时定量结果表明,ApAMT1;3主要在地上部表达,缺铵处理显著增强了ApAMT1;3在根、茎及叶部的表达水平;酵母功能互补试验表明,ApAMT1;3是一个功能型的铵转运体。本研究结果为研究空心莲子草NH4+的吸收和利用提供了新的基因资源,同时也为研究水生植物NH4+的吸收转运及调控机制奠定了分子生物学基础。  相似文献   
3.
本研究中,通过隐马尔科夫模型(HMM)和杨树蛋白质库搜索,共找到17个杨树铵转运体蛋白(PtAMTs)。利用生物信息学方法,我们对杨树家族17条AMT蛋白序列的系统发生和AMT基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构进行预测和分析,同时还分析了杨树与拟南芥、水稻、番茄、百脉根和欧洲油菜的AMT基因家族之间的联系。二级结构预测结果发现不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;仪一螺旋和无规则卷曲为主要二级结构组成部分。同源性比对分析表明,PtAMT基因家族主要分为2个亚家族,AMT1(11个成员)和AMT2(6个成员),基因结果分析表明AMT2亚家族成员不含内含子。杨树AMT蛋白的亚细胞定位分析表明PtAMT主要定位于膜结构上。电子表达图谱分析结果表明:只有XP002309151和XP002334025基因有对应的EST序列,并有相应的电子表达谱,并主要在花蕾表达。  相似文献   
4.
豆梨铵转运蛋白基因PcAMT1-1 和PcAMT1-2 的克隆与功能鉴定   总被引:1,自引:0,他引:1  
丛郁  杨顺瑛  金曼  郝东利  苏彦华 《园艺学报》2013,40(11):2115-2126
 为探明豆梨(Pyrus calleryana Dcne.)铵转运蛋白基因家族成员的序列特征、生理功能和表达特点,以豆梨幼苗为材料,运用电子克隆与3′-RACE 技术获得2 个铵转运蛋白基因PcAMT1-1 和PcAMT1-2,采用酵母互补和半定量RT-PCR 方法研究它们的生理功能与表达特点。结果表明:PcAMT1-1和PcAMT1-2 开放阅读框为1 518 bp 和1 515 bp,编码的蛋白分别含505 和504 个氨基酸残基。PcAMT1-1和PcAMT1-2 分别与甜橙 × 枳后代CpAMT(ABI52423)和茶CsAMT1;2(AB114913)的同源性最高(81.96%和78.31%)。PcAMT1-1 和PcAMT1-2 转入酵母均能使铵转运体缺失突变菌株31019b 恢复NH4+吸收能力,在酸性条件下(pH 4.8 或5.8)PcAMT1-1 和PcAMT1-2 对31019b 的互补效果均优于中性条件(pH 6.8)。NH4+有毒类似物MeA+可以显著抑制转PcAMT1-1 酵母31019b 的生长,该物质对转PcAMT1-2酵母31019b 无抑制效果;谷氨酰胺合成酶抑制剂MSX 可有效抑制PcAMT1-2 对酵母31019b 的互补效果,对PcAMT1-1 的互补效果无显著影响。正常供铵,PcAMT1-1 主要在叶中表达,PcAMT1-2 主要在根中表达;无氮处理后,PcAMT1-1 和PcAMT1-2 在根中的表达先上调后下降;重新供铵后,它们的表达量恢复;地上部的表达对上述处理无显著响应。综上所述,PcAMT1-1 和PcAMT1-2 在豆梨中具有吸收或转运NH4+的功能,并可能具备不同的调控机制。  相似文献   
5.
[目的]本文旨在了解光氮互作对拟南芥碳、氮代谢的影响。[方法]以野生型拟南芥col-0和谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS1;1)的T-DNA插入突变体CS3721512为材料,采用水培方法,设置2种光照强度(正常和50%遮阳网遮阳处理)和2种NH_4~+水平(2和20 mmol·L-1NH4Cl),测定拟南芥鲜质量,分析叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、总N量和谷氨酰胺合成酶(GS)与谷氨酸脱氢酶(GDH)活性等生理指标。[结果]正常光照下,增加NH_4~+浓度,植株的鲜质量减少,而叶绿素a与叶绿素b含量增加,可溶性蛋白和可溶性糖含量增加,游离铵含量与总N量增加,GS和GDH活性升高;与col-0相比,CS3721512对高NH_4~+更为敏感,铵同化能力受到抑制,植株的长势更弱。弱光胁迫下,拟南芥的鲜质量下降,叶绿素a含量和叶绿素总量降低,可溶性糖和可溶性蛋白含量减少,游离铵含量与总N量降低,GS和GDH活性降低。弱光胁迫下增加NH_4~+浓度,可以增加拟南芥鲜质量、叶绿素a含量、游离铵含量和植株总N量,提高叶片中GS和GDH活性。[结论]光、氮及其互作对拟南芥的碳、氮代谢有影响,弱光胁迫条件下增加NH_4~+浓度可以增加叶片叶绿素含量,在一定程度上缓解弱光对植株的生长胁迫。与col-0相比,弱光下增加NH_4~+浓度,对CS3721512的生长更为有利。  相似文献   
6.
水稻是一种以铵态氮为主要氮素营养的重要粮食作物,存在至少12个铵转运体,对水稻铵的吸收起着至关重要的作用,其中,水稻铵转运体1;1(Oryza sativa ammonium transporter1;1,Os AMT1;1)是一个在根部和地上部相对组成型表达的基因。通过异源酵母功能互补法研究水稻铵转运体Os AMT1;1的功能及其调控机制,结果表明,Os AMT1;1是一个功能型的铵转运体,和铵的同系物甲基铵(Methylammonium,Me A+)相比,Os AMT1;1对铵具有相对较高的选择性;Os AMT1;1介导铵的吸收不依赖于外界质子,转运的底物可能是铵离子;Os AMT1;1介导吸收铵的过程是一个依赖能量的主动运输过程,对铵的吸收可能不受钙离子参与的磷酸化过程调控。  相似文献   
7.
根系高效铵吸收系统是玉米获取氮素的重要补充机制   总被引:1,自引:0,他引:1  
【目的】本研究旨在通过对植株根系铵吸收特征研究,揭示旱地玉米的氮素营养特征,研究结果为玉米补充氮素营养提供了一定的理论依据。 【方法】以玉米高产品种“郑单 958”为供试材料,采用水培试验模拟了玉米植株生长中的氮素营养环境,研究了玉米幼苗生长对不同氮素形态的反应;采用非损伤微测技术 (NMT),重点研究了不同供氮状况下玉米根系对 NH4+ 的吸收特征,并与其吸收硝态氮的规律进行了比较;利用实时定量 PCR 技术,初步揭示了玉米根系中的铵吸收蛋白 (AMT) 基因对铵的响应特征。 【结果】单一供应铵态氮条件下,玉米地上部鲜重、全株干重及根系含氮量与纯硝态氮条件下相近,表明铵态氮也可作为玉米的有效氮源。非损伤微测研究结果表明,玉米幼苗根系铵吸收过程呈典型的高亲和吸收特征 (表观 Km 值约为 60 μmol/L),推测这一过程是由高亲和的转运体蛋白介导。氮饥饿预处理使根系的铵吸收速率 Vmax 和 Km 值分别降低了约 3 倍和 1 倍。这一现象与水稻等作物不同,暗示玉米的铵吸收过程可能不存在反馈抑制现象。另外,介质中硝态氮的存在对根系的铵吸收具有显著抑制作用 (抑制效果 > 20%);在供试微摩尔浓度范围内,根系对 NO3– (100 μmol/L) 的吸收速率显著低于对相同浓度 NH4+ 的吸收。进一步对主要在玉米根系中表达的铵吸收蛋白基因 ZmAMT1;1a 和 ZmAMT1;3 的定量 PCR 分析表明,上述基因在维持供铵状态下的表达量较缺氮处理均有显著提高,与铵吸收测定结果相符。 【结论】玉米根系中保留着高效铵吸收系统,在低硝态氮浓度下,该系统对铵态氮的高效吸收可作为其获取足够氮源的一个重要的机制。高硝态氮则抑制玉米根系对铵态氮的吸收,以避免氮素吸收利用系统在功能上的冗余。  相似文献   
8.
陈天祥  杨顺瑛  苏彦华 《土壤》2023,55(5):954-963
采用氮素低效品种武育粳3(WY3)、氮素吸收高效品种连粳7(LJ7)和氮素吸收利用双高效品种南粳9108(NJ9),开展了包括不施氮肥(LN)、适宜或减量氮肥投入(MN, 200 kg/hm2)和过量施氮(HN, 350 kg/hm2)三个条件的田间试验,探究了不同基因型差异的水稻植株整体和关键功能叶含氮量对施氮水平的响应,及其导致的光合特征的变化对氮素利用效率的作用特征。结果表明:在生育后期,氮高效品种的干物质和氮素积累强于氮低效品种。在MN条件下,LJ7和NJ9在齐穗期至完熟期干物质积累量相比WY3分别高46.44%和29.12%,氮素积累量分别高26.28%和32.31%;在该条件下,施用穗肥后27 d的时间段内(灌浆阶段),WY3的剑叶氮含量降低21.86%,LJ7和NJ9的剑叶氮含量分别降低26.3%和34.74%,降幅次序为NJ9>LJ7>WY3,LJ7和NJ9的剑叶干重、光合速率、气孔导度、单穗重和产量显著高于WY3,氮高效品种的氮素利用效率指标优于WY3。在HN条件下,LJ7和NJ9在灌浆阶段的干物质和氮素积累量仍高于WY3,剑叶干重、气孔导度和单穗重显著优...  相似文献   
9.
陈天祥  杨顺瑛  苏彦华 《土壤》2023,55(3):520-527
气孔运动与光合同化效率密切相关,通过影响叶片对碳源的获取能力对植株生长发育和籽粒生产发挥作用。针对稻田过量施氮导致的环境风险和氮素利用效率趋缓的现状,研究高氮投入时促进氮素吸收利用的调控策略非常必要。本研究利用气孔钾通道基因ZmK2;1超表达水稻遗传材料,设置N 缺乏(LN, 不施氮)、中量或减少氮投入(MN, 200 kg hm-2)和过量施氮(HN, 350 kg hm-2)三个施氮水平的田间试验,对ZmK2;1超表达植株在生育后期的氮素营养特征和生产特性进行研究。结果表明:ZmK2;1超表达能改善水稻植株在各氮肥施用水平下的产量形成特征,提升植株氮钾含量和生物量,改善植株的氮素营养特征,其剑叶在生育后期保持较高的光合效率和气孔导度。另外,ZmK2;1基因超表达能促进水稻氮素利用效率的提升,尤其在过量施氮(HN)条件下,该基因过表达仍能够改善其氮素利用。利用气孔钾通道ZmK2;1在水稻中超表达可以调节植株和关键功能叶氮钾比,促进各施氮水平下的光合效率的同时提升了水稻产量;在过量施氮时,依然能保持较高的光合同化能力,提升水稻氮素利用率和增产潜力。  相似文献   
10.
水稻氮素利用效率的基因型差异与调控途径   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
陈天祥  杨顺瑛  王书伟  苏彦华 《土壤》2022,54(5):873-881
针对当前我国稻田土壤普遍施氮过量,水稻氮素利用效率不高的问题;本文综述了水稻氮素利用率与其基因型差异的生理机制和分子生理层面的研究进展。水稻氮素利用效率受多方面因素的制约,品种间的氮素利用效率差异是制约实际生产的关键因素,这种差异对水稻氮素营养特征的作用主要体现在水稻产量形成、光合特征和根系生物学特征等方面。水稻对不同形态氮素的吸收、转运和同化等过程都由相关的转运蛋白、酶类所控制,有关分子遗传方面的研究将对水稻氮素干物质生产效率和源库关系的协调提供助力。另外,氮素的同化需要能量和碳骨架,增强叶片光合碳同化的强度将驱动植株体内的氮素趋于更合理的分配,有利于氮素利用效率的提升。当前,利用水稻基因型差异的生理特性和遗传操作对调控水稻氮素利用的尝试已经有了诸多成果。未来应借助其多个遗传位点的功能特性,并通过增碳调控途径,以增强叶片作为光合同化物源强的方式更好地优化和协调源库关系,并对这些过程的生理机制开展更为深入的研究,以期对改善当前的水稻氮素利用效率和促进生产提供支撑。  相似文献   
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