發(fā)布時間：2018-04-01 19:16

  本文選題：大麥(Hordeum　切入點：vulgare)　出處：《浙江大學》2016年博士論文

【摘要】：氮素(N)是作物生長與產(chǎn)量形成的主要限制因子。然而,過量N肥的施用造成的環(huán)境問題日益嚴重,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上亟需減輕對N肥的依賴。最為有效的解決方法就是培育耐低氮作物品種。因此,開展作物耐低氮的生理及分子機理研究,揭示作物低氮耐性機制,具有重要的理論與實踐價值。青藏高原一年生野生大麥(Hordeum vulgare L.subsp.spontneum)是我國特有的種質(zhì)資源,具有豐富的遺傳多樣性,對貧瘠土壤有較高耐性。本研究以此為主要試驗材料,研究耐低氮的生理與分子機理,主要研究結(jié)果如下:1.西藏野生大麥響應(yīng)低氮脅迫的生理學分析以兩個低氮耐性不同的野生大麥基因型XZ149(耐低氮)和XZ56(低氮敏感)為試驗材料,并以栽培品種浙大9號(ZD9)為對照,分析了 2mM(對照)、0.2mM(低氮)和0mM(氮饑餓)三個氮水平處理14d后,兩個野生大麥基因型氮素吸收、利用方面的生理差異。研究表明,XZ149的低氮耐性明顯高于其它兩個基因型。首先,在氮脅迫條件下,XZ149具有更強的氮素吸收能力,表現(xiàn)為低氮脅迫下XZ149地上部干物重、總干物重和氮積累量的降幅最小。研究還發(fā)現(xiàn),氮含量(濃度)并不能區(qū)分低氮耐性的基因型差異,說明低氮耐性主要與氮的利用有關(guān)。其次,XZ149表現(xiàn)出較強的氮素同化或再同化能力,低氮脅迫下其可溶性蛋白含量和硝酸還原酶(NR)活性降幅均小于XZ56,XZ149葉片谷氨酰胺酶(GS)活性增幅大于XZ56;保證了低氮脅迫下有較多的含氮化合物合成。2.基于RNA-Seq技術(shù)的西藏野生大麥響應(yīng)低氮脅迫表達譜分析以兩個西藏野生大麥基因型(XZ149,耐低氮;XZ56,低氮敏感)為材料,利用Illumina的RNA-Seq技術(shù)分析了根系短時間內(nèi)(6 h和48 h)響應(yīng)低氮脅迫(0.2mM)的轉(zhuǎn)錄組變化。據(jù)轉(zhuǎn)錄譜分析結(jié)果,共鑒定到1469個差異表達基因(DEGs),包括轉(zhuǎn)運體、轉(zhuǎn)錄因子、激酶以及抗氧化脅迫和激素信號調(diào)控相關(guān)基因。其中,695個DEGs可能與低氮耐性相關(guān),分別具有轉(zhuǎn)運活性、抗氧化活性等,主要參與氨基酸代謝、淀粉和蔗糖代謝以及次級代謝等代謝過程。低氮脅迫下,XZ149比XZ56具有更高的氮素吸收能力和利用效率。XZ149中硝態(tài)氮轉(zhuǎn)運體特異而持續(xù)更久的高表達以及更加節(jié)省能量消耗的氮素同化方式,使其能在缺氮的情況下更高效的吸收氮素,這可能是XZ149耐低氮的重要原因。植物生長素和乙烯響應(yīng)途徑可能也與低氮耐性的基因型間差異相關(guān)。本研究系統(tǒng)地剖析了耐低氮野生大麥基因型的轉(zhuǎn)錄譜,鑒定到大量低氮耐性相關(guān)的候選基因,從而為深入研究西藏野生大麥特異耐低氮機制奠定了基礎(chǔ)。3.西藏野生大麥響應(yīng)低氮脅迫的代謝組學分析利用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術(shù),分析了兩個西藏野生大麥基因型(XZ149,耐低氮;XZ56,低氮敏感)在低氮(0.2mM)處理1d,3d,6d,9 d,12 d,15 d,18 d后根和葉片的代謝組差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)共有51個代謝產(chǎn)物在低氮脅迫下發(fā)生顯著變化。主成分分析(PCA)顯示,代謝物在不同樣本間的差異大小順序為:組織間(根vs葉)最大,其次是處理間(低氮vs對照),基因型間(XZ149vsXZ56)最小。低氮脅迫對碳和氮分配的影響具有組織特異性。XZ149中氨基酸的節(jié)能積累方式和利于根系生長的碳分配方式使之有較高的低氮耐性。此外,低氮脅迫下,XZ149具有較高的產(chǎn)能能力以及較強的維持細胞還原穩(wěn)、態(tài)的能力,這可能也是該基因型表現(xiàn)較強低氮耐性的機制之一。4.西藏野生大麥響應(yīng)低氮脅迫的離子組分析利用電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP-OES),分析了低氮(0.2mM)和正常供氮(2mM)處理18d的XZ149、XZ56和ZD9三個大麥基因型根和地上部離子組差異。主成分分析(PCA)結(jié)果顯示,低氮脅迫對大麥離子組影響顯著,并且基因型間存在差異。研究表明,低氮脅迫對K的影響基本與P相同,即地上部P和K積累增加,根系P和K積累減少。這種影響因基因型而異,三個基因型中對XZ149中P含量影響最小,對ZD9影響最大;K含量以XZ149地上部的升幅最大,而其根系中降幅最小。此外,低氮脅迫顯著降低栽培大麥ZD9地上部和根部的Fe元素含量,但對野生大麥地上部和根部的Fe含量影響很小,這表明在低氮脅迫下,野生大麥具有相對穩(wěn)定的Fe吸收與轉(zhuǎn)運能力。低氮脅迫促進XZ149和ZD9的根部Zn積累,限制其向地上部的運轉(zhuǎn),并抑制XZ56和ZD9根中的Mn積累�？傊�,低氮脅迫下耐性較強的基因型XZ149元素變化相對較小,因而維持相對穩(wěn)定的礦質(zhì)元素吸收可能是XZ149較高的低氮耐性的重要原因。
[Abstract]:The results were as follows : 1 . Under the condition of nitrogen stress , XZ149 has stronger nitrogen assimilation ability , and it has important theoretical and practical value . The results showed that the effect of low nitrogen stress on the distribution of carbon and nitrogen was the lowest . The results showed that low nitrogen stress had the lowest effect on the distribution of carbon and nitrogen .

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S512.3

【參考文獻】

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1 謝孟林;李強;查麗;朱敏;程秋博;袁繼超;孔凡磊;;低氮脅迫對不同耐低氮性玉米品種幼苗根系形態(tài)和生理特征的影響[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報;2015年08期

2 李強;羅延宏;龍文靖;孔凡磊;楊世民;袁繼超;;低氮脅迫對不同耐低氮性玉米品種苗期生長和生理特性的影響[J];草業(yè)學報;2014年04期

3 楊麗娜;胡宏亮;朱波;金曉麗;鄔飛波;張國平;;西藏野生大麥與栽培大麥氮利用效率的基因型差異(英文)[J];浙江大學學報(農(nóng)業(yè)與生命科學版);2014年02期

4 唐曉清;肖云華;王康才;呂婷婷;;氮素營養(yǎng)對苗期菘藍葉中硝酸還原酶活性與礦質(zhì)元素吸收的影響[J];西北植物學報;2013年09期

5 張祥;劉曉飛;王桂霞;呂春花;欒娜;陳源;陳德華;;長江流域棉花主推品種氮素吸收與利用效率比較與分類[J];棉花學報;2012年03期

6 羅鳳;盧永恩;楊猛;練興明;;氮脅迫對水稻營養(yǎng)生長期氮代謝及相關(guān)基因表達量的影響[J];華中農(nóng)業(yè)大學學報;2012年01期

7 陳志偉;陸瑞菊;王亦菲;何婷;杜志釗;高潤紅鄒;磊單;麗麗;黃劍華;;低氮脅迫下大麥谷氨酰胺酶基因的表達分析[J];核農(nóng)學報;2010年06期

8 劉強;宋海星;榮湘民;彭建偉;謝桂先;張振華;;不同品種油菜子粒產(chǎn)量及氮效率差異研究[J];植物營養(yǎng)與肥料學報;2009年04期

9 李丹丹;田夢雨;崔昊;戴廷波;姜東;荊奇;曹衛(wèi)星;;小麥苗期耐低氮脅迫的基因型差異[J];麥類作物學報;2009年02期

10 陳曉飛;寧書菊;魏道智;張洪平;;氮素營養(yǎng)水平對水稻幼苗氮代謝的影響[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報;2008年03期

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本文編號：1696928