甜菜谷氨酰胺合成酶基因在不同氮素条件下的表达分析

采用半定量RT-PCR技术对甜菜胞液型谷氨酰胺合成酶（GS1）和质体型谷氨酰胺合成酶（GS2）基因进行mRNA的表达检测,同时进行谷氨酰胺合成酶活性的测定,研究不同氮素处理对谷氨酰胺合成酶（GS）基因表达的调控,并以三磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）为内参照进行基因表达水平的半定量分析。结果显示,NO3^-：NH4^＋〉1和NO3^-：NH4^＋=50：50较NO33^-：NH4^＋〈1更能促进GS活性;NO33^-：NH4^＋=80：20和NO3^-：NH4^＋=50：50较NO3^-：NH4^＋〈1更能促进GSI基因的表达;NO3^-：NH4^＋〉1和NO3^-：NH4^＋=50：50较NO3^-：NH4^＋〈1更能促进GS2基因的表达。说明硝态氮比例较高的混合态氮较铵态氮比例较高的混合态氮及单一铵态氮更能促进GS活性和GS基因的表达,氮素能有效地在转录水平上调控甜菜幼苗叶片GS基因的表达。     

不同供氮条件下谷氨酰胺合成酶与谷氨酸合成酶对油菜氮素再利用的影响

为了探究不同供氮水平下氮素利用相关酶的贡献程度,采用单株砂培培养,严格控制氮素等营养供应,用15N饲喂追踪。研究了氮高效油菜品系742谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)交替抑制情况下,油菜的子粒氮素转运和积累量、氮素损失的情况以及对氮素利用率的影响。结果表明,氮胁迫与正常供氮2种情况下,在抑制GOGAT活性时,氮素利用效率最低,子粒中氮素转运比例最低,氮素损失最大,在抑制GS时影响较小。缺氮时GOGAT对子粒氮素积累、作物产量形成及作物体内氮素再利用影响很大,GS影响较小。同时发现在生育后期,正常供氮与氮胁迫2种情况下子粒中来源于营养器官前期积累的氮素达到50%⁷0%。油菜营养器官生育前期积累的氮素主要用于氮素再利用,子粒中积累的氮素大部分来源于营养器官。     

氮素形态对甜菜氮糖代谢关键酶活性及相关产物的影响

用营养液培养的方法, 以甜研7号为试验材料, 研究了同一氮素水平不同氮素形态比例对甜菜氮、糖代谢关键酶: 硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和蔗糖合成酶(SS)活性及相关产物的影响. 结果表明叶片中NR活性随NO-3比例增加而增加; 根和叶片中GS活性, 当NH+4小于NO-3时, 随NH+4比例增大而增加, 当NO-3∶NH+4为1∶     

氮素供应水平对小粒型花生氮素代谢及相关酶活性的影响

花生籽仁蛋白质含量较高,研究不同品种花生各器官中氮代谢酶活性的差异及与籽仁蛋白质含量间的关系,可为花生优质高产提供依据.在大田高产条件下研究了氮素水平对小粒型花生各器官中可溶性蛋白质、游离氨基酸含量及氮代谢相关酶活性的影响,结果表明,适当提高氮素水平既能增加花生各器官中可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量,又能提高硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶等氮素同化酶的活性,使其达到同步增加;氮素水平过高虽能提高硝酸还原酶和籽仁蛋白质含量,但谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶的活性下降;N素施肥水平不改变花生植株各器官中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的变化趋势,但适量施N(B2、B3处理)使花生各营养器官中NR、GS活性提高;氮素水平对花生各叶片和籽仁中GDH活性的高低影响较大,但对茎和根中活性大小的影响则较小.     

菌根真菌对植物氮素利用影响研究进展

氮素是植物生长发育的必需元素,是陆地生态系统初级生产力的主要限制因子,对植物生长发育有重要意义。菌根真菌与植物形成共生关系,促进植物从土壤中吸收氮素,减少氮素对植物生长的限制,增强土壤-菌根真菌-植物三者之间的氮素交流,在氮循环中起重要作用。从菌根真菌对不同形态氮素的利用、菌根真菌影响植物氮代谢、菌根真菌对土壤氮循环的生态学意义等方面进行了综述。基于当前菌根真菌对植物氮素利用影响的研究现状,建议结合基因组学、转录组学、蛋白组学及环境基因组学技术,重点研究菌根真菌—植物共生体的氮转运机制,解析菌根真菌—植物—土壤间氮素交流的主要路径及基因互作网络,以期促进植物氮素利用率,减少氮肥的施用,促进农业可持续发展。     

氮素形态对黄瓜幼苗生长及氮代谢酶活性影响

用营养液培养的方法,研究了同一氮素水平不同氮素形态比例对黄瓜幼苗生长及氮代谢关键酶：硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影响。结果表明：单独供给硝态氮（NO3^--N）比单独供给铵态氮（NH4^＋-N）更有利于黄瓜幼苗的生长;当NO3^--N∶NH4^＋-N为75∶25时,主根长度、根总表面积、根总体积、株高、茎粗、地上部干重的值最大。NR活性随NO3^--N比例的增加而增加,GS活性在NH4^＋-N比NO3^--N少时,随NH4^＋-N的比例增加而增大,当NO3^--N∶NH4^＋-N为50∶50时活性最大,当NH4^＋-N大于NO3^--N时活性下降。表明NO3^--N∶NH4^＋-N为75∶25时对黄瓜幼苗最适宜。     

不同的抑制剂处理对水分胁迫诱导的冬小麦幼苗ABA累积的影响

研究了不同放线菌素Ｄ（ＡＭＤ）及环己亚胺（ＣＨＭ）处理方法对水分胁迫诱导的冬小麦幼苗内源脱落酸（ＡＢＡ）累积的影响。结果表明，在水分胁迫下，植物体根及叶片中ＡＢＡ随着水分胁迫时间的延长而增加，根ＡＢＡ增加早于叶片ＡＢＡ增加。在ＡＭＤ和ＣＨＭ与ＰＥＧ的３种处理后，ＡＭＤ和ＣＨＭ与ＰＥＧ同时处理根对于由胁迫诱导的根及叶片中ＡＢＡ增加具有明显的抑制作用。     

小麦谷氨酰胺合成酶前体Ⅱ基因的克隆与分析

采用RACE方法,从小麦耐盐突变体RH8706-49的转录产物中获得谷氨酰胺合成酶Ⅱ(GS2)前体基因的全长cDNA序列,共包含1 690 bp,其中ORF区1 284 bp,编码427氨基酸。该基因已提交GenBank（登录号：DQ103756）。经Blast比对,该基因与大麦、水稻、玉米GS2的同源性分别达94.6%、87%和90.4%。经Northern Blottin     

播期对‘中双11号’油菜干物质和养分积累的影响

为了探明播期对甘蓝型油菜干物质和养分积累的影响,设置了早播（9月15日）、中播（9月30日）和晚播（10月15日）3个播期,研究‘中双11号’油菜物质养分积累的规律。结果表明：不同播期可以改变油菜的生育进程,推迟播期可以缩短油菜生育期。中播油菜籽粒产量最高(2032 kg/hm²),比早播和晚播分别增产38.3%和61.4%。3个播期油菜的干物质累积量分别在花期、角果期和收获期达最大值。播期对油菜地上部和地下部氮(N)、钾(K)养分含量的影响大于对磷(P)含量的影响,晚播油菜的N、K养分含量在生育前期显著高于早、中播油菜,早播油菜P含量小于中、晚播油菜。各播期油菜N、K累积量以及早、晚播油菜P累积量的变化规律与干物质累积量的变化一致,而中播油菜P累积量一直增加,在收获期时达最大值。明确不同播期条件下油菜物质养分积累的差异,将为适宜播期的选择提供理论依据。     

谷氨酰胺合成酶产酶菌株的筛选及酶学性质

通过对枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉3种菌株的筛选,得到3种菌株具有产谷氨酰胺合成酶(GS)的能力,其中米曲霉产酶能力较高,对米曲霉菌株进行紫外线诱变使其产酶能力提高了15.6%。确定了米曲霉最佳超声波破碎条件为:功率400W,工作1s,间歇3s,超声20min。谷氨酰胺合成酶的最佳酶促反应时间为30min,最适pH值为6.5,最适温度为60℃,并且得出了Mg2+和Mn2+对维持酶活至关重要。     

栽培甜菜雌配子体发育中的超微结构

应用透射电镜技术研究栽培甜菜(Beta vulgaris L.)雌配子体发育过程的超微结构特征, 丰富被子植物生殖生物学方面的资料, 并为甜菜相关研究提供借鉴。观察结果表明,栽培甜菜雌配子体发育类型为蓼型。功能大孢子时期核糖体密集, 线粒体和质体分裂以增加数目;单核胚囊时期, 细胞体积增大, 小液泡融合为2个大液泡,分别位于珠孔端和合点端,细胞核增大, 核仁显著, 至发育后期核膜呈微裂齿状,细胞器数量不断增加,珠孔端形成明显的壁内突;二核胚囊时期, 胚囊迅速扩张, 形成中央大液泡, 胞质中细胞器增多;四核胚囊时期除细胞器的数量继续增加外,质体中开始出现淀粉粒;八核胚囊时期相当短暂, 很快细胞化,初期的七细胞八核胚囊中各细胞均以初生壁相隔, 壁上存在胞间连丝, 沿细胞壁分布着众多伸展状粗面内质网和活跃分泌小泡的高尔基体;细胞化后期, 卵、助细胞出现极性分化, 胞质中的众多小泡与细胞膜融合, 参与细胞壁及丝状器的建成;中央细胞在珠孔端与胚囊壁相邻的部位形成壁内突。栽培甜菜雌配子体发育进程中胚囊体积不断增大,细胞器种类与数量呈增加趋势,表明各时期代谢较活跃。在功能大孢子及单核胚囊早期是通过合点端的胞间连丝与珠心细胞以共质体形式相通;在单核胚囊发育后期至细胞化胚囊,是通过珠孔端所形成的壁内突来扩展质膜表面积, 以加强非共质体之间物质的运输。     

栽培甜菜助细胞退化进程的超微结构观察

应用透射电镜技术研究栽培甜菜(Beta vulgaris)助细胞退化进程的超微结构特征, 以丰富被子植物生殖生物学资料。结果表明：花蕾时期,2个助细胞相似,珠孔端具发达的丝状器,合点端无壁,极性明显,细胞器种类多,数量大,呈现较强代谢活性;随后,一个助细胞的核质和胞质的电子密度显著高于另一个助细胞,液泡膜消失,线粒体、质体膜与核膜不清晰,细胞出现退化迹象,但内质网和高尔基体丰富,分泌活动旺盛;待花蕾刚开放(授粉前),此助细胞完全退化。另一个助细胞(宿存助细胞)内的细胞器逐渐增多,且功能状态趋于活跃,表现为核糖体、线粒体、质体等数量增加;线粒体内嵴丰富,可见DNA纤丝;质体形态多样,片层明显,内含淀粉粒。至卵细胞受精前(授粉后约13 h),宿存助细胞代谢达到最活跃状态;至合子合点端建成蜂窝状细胞壁且胚乳游离核形成后,宿存助细胞开始退化;至合子后期,此细胞退化完全,丝状器消失。上述结果表明,栽培甜菜助细胞的退化与授粉和花粉管生长无关;宿存助细胞做为传递细胞,为胚囊的发育吸收并转输营养。     

甜菜源库关系的研究

为阐明源、库的关系对甜菜产量形成的影响。运用比较生理学的方法,研究了不同特性甜菜品种群体源、库的形成及其相互关系以及源、库发展在产量形成中的作用。结果表明,甜菜群体LAI和LAD可作为衡量源大小及能力的重要指标。光合源的同化能力直接影响着块根库容的大小,后期较大的光合源会抑制块根库的扩大,影响甜菜产量的形成。揭示了丰产、高糖甜菜品种的源库关系,LAI峰值出现在块根及糖分增长期,最大LAI应在4.3以上,达到峰值后要有20 d左右的相对稳定持续期,糖分积累后期LAI应保持在2.4左右。群体LAD应在块根及糖分增长期达到19.3 m2.d以上,后期呈缓慢下降变化。以上结果可为指导甜菜生产实践提高产量提供理论依据。     

栽培甜菜中央细胞受精前后的超微结构

应用透射电镜技术比较栽培甜菜(Beta vulgaris)中央细胞受精前后的超微结构特征,以完善甜菜生殖生物学研究,并为相关研究提供基本资料。结果表明,中央细胞在受精前后的超微结构变化主要表现于核及核周围胞质。中央细胞的2个极核融合较早,在花蕾时期即以次生核形式存在,具双相核仁,可明显分辨纤维区和颗粒区;有的有额外小核仁和核仁液泡。核周围的细胞质中具丰富的细胞器且功能活跃,包括线粒体、质体(含或不含淀粉粒)、高尔基体、核糖体和粗面内质网。受精后,形成初生胚乳核,核周围胞质中变化最大的是质体,形成众多变形质体,形态多样,且富含淀粉粒。初生胚乳核分裂过程中,核仁消失,核膜崩解为囊泡状结构,粗面内质网减少,滑面内质网增加。分裂形成2个胚乳游离核,核周围胞质与初生胚乳核相似。总之,中央细胞在受精前后的超微结构特征均呈现代谢活跃状态。     

栽培甜菜雌配子体发育中的超微结构

应用透射电镜技术研究栽培甜菜(Beta vulgaris L.)雌配子体发育过程的超微结构特征, 丰富被子植物生殖生物学方面的资料, 并为甜菜相关研究提供借鉴。观察结果表明,栽培甜菜雌配子体发育类型为蓼型。功能大孢子时期核糖体密集, 线粒体和质体分裂以增加数目;单核胚囊时期, 细胞体积增大, 小液泡融合为2个大液泡,分别位于珠孔端和合点端,细胞核增大, 核仁显著, 至发育后期核膜呈微裂齿状,细胞器数量不断增加,珠孔端形成明显的壁内突;二核胚囊时期, 胚囊迅速扩张, 形成中央大液泡, 胞质中细胞器增多;四核胚囊时期除细胞器的数量继续增加外,质体中开始出现淀粉粒;八核胚囊时期相当短暂, 很快细胞化,初期的七细胞八核胚囊中各细胞均以初生壁相隔, 壁上存在胞间连丝, 沿细胞壁分布着众多伸展状粗面内质网和活跃分泌小泡的高尔基体;细胞化后期, 卵、助细胞出现极性分化, 胞质中的众多小泡与细胞膜融合, 参与细胞壁及丝状器的建成;中央细胞在珠孔端与胚囊壁相邻的部位形成壁内突。栽培甜菜雌配子体发育进程中胚囊体积不断增大,细胞器种类与数量呈增加趋势,表明各时期代谢较活跃。在功能大孢子及单核胚囊早期是通过合点端的胞间连丝与珠心细胞以共质体形式相通;在单核胚囊发育后期至细胞化胚囊,是通过珠孔端所形成的壁内突来扩展质膜表面积, 以加强非共质体之间物质的运输。     

内生真菌对甜菜主要农艺性状及氮糖代谢关键酶活性的影响

采用内生真菌F11液浸种、喷叶及灌根处理方法,调查其对甜菜栽培品种KWS2409的主要农艺性状及对甜菜氮、糖代谢关键酶即硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、蔗糖合酶(SS)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性的影响。结果表明,内生真菌F11菌株对甜菜的含糖量有明显的提高作用,其中以灌根处理效果最好,其叶鲜重、叶绿素含量、单根重、含糖率和产糖量的平均值分别提高了66.67%、47.42%、6.96%、17.46%和25.63%。在整个生育期,内生真菌F11显著提高了氮糖代谢酶活性,其中NR和GS活力分别呈“M”型双峰曲线和抛物线型变化,而SS和GS活力呈单峰曲线变化,后期根部SS合成活力明显高于分解方向活力,生育前期SPS活力高于后期。叶丛形成期达到最高峰,说明NR、GS、SS和SPS活性的增强是甜菜含糖量升高的主要生理原因。     

甜菜nia基因的克隆及不同氮素形态诱导的差异表达

利用同源序列克隆方法从二倍体甜菜品种Ty7中获得氮素诱导nia基因片段,通过RACE技术克隆nia基因全长序列,该基因ORF长度2 718 bp,编码905个氨基酸,并已在GenBank上登录(EU163265),基因组中nia以低拷贝数存在。nia编码蛋白的等电点为6.12,推测分子量为102 kD,以NADH为电子供体。为揭示不同氮素形态和处理对甜菜nia基因表达的影响,采用半定量PCR方法检测不同氮素形态诱导nia基因mRNA的表达,同时测定酶活力。结果表明,当铵态氮诱导nia基因时,低浓度的铵离子能促进基因的表达,过高浓度的铵离子抑制基因的表达。当硝态氮诱导nia基因时,随处理浓度的增加,nia的表达加强,呈正相关关系。用30 mmol L^–1硝态氮诱导4 h后,nia基因表达达最高值,约在6 h后,表达明显下降。     

Root Yield and Quality of Sugar Beet (Beta vulgaris L.) in Relation to Plant Population

Introduction of genetic monogerm seed and the advancement of agricultural techniques raised the possibility of eliminating costly thinning operations in sugar beet farming. However, this requires high and uniform seedling emergence to provide prerequisite plant populations in the field. This work investigated the minimum levels of seedling emergence for non-thinned sugar beet farming. The experiment was carried out in a loamy soil to investigate the effects of three levels of emergence (60, 50 and 35%) and two intra-row spacings (8 and 15cm) with or without thinning using seed source of graded viability of cv Eva in 1992 and 1993 under field conditions in Eastern Anatolia. Plant population throughout the growing period was monitored and data were taken of yield and quality parameters. On average, 60, 50 and 35% emergence levels were achieved using seed source of 90, 72 and 54% viability range, which resulted in different levels of plant stands depending on intra-row spacing and thinning. Plant density at harvest ranged between 49 500 and 124 500 ha⁻¹ on average depending on initial establishment, intra-row spacing and thinning. Root yield and sugar yield were the highest at plant stands between 90 000 and 100 000 ha⁻¹, below or above of which declined. Impurity contents (e.g. Na, K and a-amino N contents) and extractable sugar content decreased but sugar content and clear juice purity enhanced as plant stands at harvest increased.