水稻木质部中游离氨基酸的转运对外界氮素水平的响应

木质部长途运输的氨基酸是水稻地上部所需氮素的重要来源,但木质部氨基酸转运响应外界氮素的详细过程和调控机制并不清楚。本研究通过高氮、缺氮处理分析了苗期水稻木质部汁液中的游离氨基酸组分与含量。结果表明,木质部汁液中游离氨基酸的转运强烈响应外界氮素水平,且在短时间内(6 h)即可发生;高氮、缺氮培养可对应显著提高或降低木质部中的总游离氨基酸以及大多数游离氨基酸组分的含量,其中谷氨酰胺(Gln)受氮素处理变化最大,且在不同氮水平下均是含量最高的游离氨基酸,其次是天冬酰胺(Asn)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和丙氨酸(Ala)等;本研究还发现22个氨基酸转运蛋白编码基因对氮素缺乏有较明显的响应,其中OsAAP7、OsAAP13、OsATL6和OsATL12等基因在根部维管及附近组织的表达量较高,可能直接参与了木质部氨基酸的转运;此外,根部谷氨酰胺合成酶基因OsGS1;2和天冬酰胺合成酶基因OsAS1在缺氮条件下的表达量下降,可能是导致该条件下木质部氨基酸运输减弱的原因之一。本研究为探究水稻氮素转运和利用提供了重要参考。