氮素对盐胁迫下苗期菘蓝生长及代谢的影响

摘要

本文研究了不同浓度盐胁迫(0mmol·L-1，50mmol·L-1，100mmol·L-1，150mmol·L-1NaCl)对来自河北保定(HB)、内蒙古包头(NB)、辽宁铁岭(LT)、安徽亳州(AH)、山东滨州(SB)5个产地菘蓝种子萌发、幼苗生长及生理特性的影响，并筛选出耐盐型菘蓝材料。通过盆栽及水培方式，研究盐胁迫（100mmol·L-1NaCl）下不同氮素形态（硝态氮、硝酸铵、铵态氮）和施氮水平(T1:3.75mmol·L-1、T2:7.5mmol·L-1、CK:11.25mmol·L-1、T3:15mmol·L-1、T4:18.75mmol·L-1)对该耐盐型菘蓝生长、生理特性、营养和活性成分含量的影响，同时分析相关基因表达量对不同氮素形态的响应规律。研究结果如下: 1、不同产地菘蓝种子的耐盐性存在显著差异。盐胁迫下，5个产地菘蓝种子的萌发率、发芽势、活力指数均整体呈逐渐降低趋势，幼苗的MDA含量显著增加，盐胁迫的抑制作用明显。对5个产地菘蓝的耐盐性进行综合分析，不同产地菘蓝种子萌发期耐盐性由强到弱的排列顺序为:HB＞SB＞LT＞NB＞AH。盐胁迫下LT和AH菘蓝幼苗的含水率、叶片和根的鲜干重均整体呈下降趋势。随着盐胁迫浓度的增加，HB和SB菘蓝幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及蒸腾速率（Tr）及叶绿素含量均先升高后降低，LT和AH菘蓝则逐渐降低s随着盐浓度的升高，5个产地菘蓝幼苗的丙二醛(MDA)含量增加，超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸和可溶性蛋白质含量均呈先上升后下降趋势，并在100mmol·L-1NaCl处理下达到最大值。河北保定(HB)和山东滨州(SB)菘蓝幼苗耐盐性强，内蒙古包头(NB)菘蓝的耐盐性次之，而安徽亳州(AH)和辽宁铁岭(LT)的菘蓝幼苗对盐的耐受性较差。 2、盐胁迫下，施加硝态氮能够显著缓解菘蓝幼苗生物量的下降，而无论在正常氮素处理还是盐胁迫下，铵态氮处理下菘蓝幼苗生物量均显著降低。盐胁迫下，硝态氮处理菘蓝的保护酶(SOD、POD、CAT)活性及丙二醛(MDA)含量受影响最小，脯氨酸含量升高;铵态氮处理菘蓝保护酶活性及MDA含量的变化幅度最大，脯氨酸含量则与缺氮的盐胁迫处理间无显著差异。正常氮素及盐胁迫条件下，3种氮素形态处理下菘蓝硝酸还原酶(NR)的活性变化规律一致，硝态氮处理＞硝酸铵处理＞铵态氮处理，谷氨酰胺合成酶(GS)的活性则无显著差异。谷氨酸合成酶(GOGAT)活性在硝酸铵处理下受盐胁迫影响最大，谷氨酸脱氢酶(GDH)活性则在铵态氮处理下受盐胁迫影响最大。正常氮素及盐胁迫条件下，硝态氮处理菘蓝体内的硝态氮含量均显著高于其他处理。 3、盐胁迫降低了菘蓝幼苗的净光合速率(Pn)及气孔导度(Gs)。与各自正常氮素处理相比，盐胁迫下铵态氮处理的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)及胞间二氧化碳浓度(Ci)降低幅度显著高于硝态氮处理。盐胁迫下，硝态氮与硝酸铵处理菘蓝幼苗中的叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量显著高于缺氮与铵态氮处理。与各自对照相比，硝态氮处理盐胁迫后菘蓝叶片中的叶绿素及类胡萝卜素含量无显著变化，铵态氮处理的变化幅度最大。 4、与各自对照相比，盐胁迫下3种氮素形态处理后菘蓝幼苗的可溶性糖及可溶性蛋白质含量均显著升高。在正常氮素及盐胁迫条件下，硝态氮的加入显著提高了叶片中总黄酮的含量，硝酸铵显著提高了根中总黄酮的含量，而铵态氮处理则使叶片及根中总黄酮的含量均显著降低。无论是正常氮素还是盐胁迫下，硝态氮处理菘蓝根中总氨基酸的含量均显著高于其他氮素形态的处理。盐胁迫下3种氮素形态处理菘蓝根中(R，S)-告依春及叶片中靛蓝、靛玉红的含量均显著高于缺氮处理。 5、通过克隆得到菘蓝色氨酸合成酶基因（IiTSA）的cDNA全长，共1024bp，包含一个32bp的5'-UTR，936bp的CDS区，106bp的3'-UTR，编码311个氨基酸，与本实验室之前所得的研究结果一致。克隆得到的菘蓝铁型超氧化物歧化酶(IiFeSOD)cDNA的全长882bp，834bp的CDS区，编码277个氨基酸。多重比较结果说明，IiFeSOD与央它植物的，尤央是十字花科植物的IiFeSOD和IiFeSOD-like基因具有很高的同源性。实时定量PCR结果表明，菘蓝叶片及根中的IiTSA基因的表达量在盐胁迫后显著下降。与缺氮处理相比，盐胁迫条件下硝态氮及硝酸铵处理菘蓝叶片中IiTSA基因显著上调，铵态氮处理菘蓝叶中的IiTSA的表达量无显著变化。与缺氮的盐胁迫处理相比，盐胁迫下施加硝态氮和硝酸铵使得菘蓝叶片及根中IiFeSOD基因显著下调。 6、T4(18.75mmol·L-1)处理显著增加了盐胁迫下菘蓝幼苗的生物量。盐胁迫下，低氮(T1、T2)和高氮(T3、T4)处理均能够增强菘蓝幼苗中保护酶(超氧化物歧化酶SOD，过氧化物酶POD，过氧化氢酶CAT)的活性，且高氮水平处理显著降低幼苗中丙二醛(MDA)的积累。在盐胁迫下，硝酸还原酶(NR)活性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性，谷氨酸合成酶(GOGAT)活性，可溶性蛋白质及根中(R，S)-告依春含量随着施氮水平的增加均呈先升高后降低的趋势。盐胁迫条件下，不同施氮水平对苗期菘蓝体内抗氧化酶与氮素同化关键酶之间、生物量与(R，S)-告依春含量之间的调控表现出差异性。

目录

声明

摘要

缩略词

绪论

第一章文献综述

1盐胁迫对植物的影响

1．1盐胁迫对幼苗生长及种子萌发的影响

1．2盐胁迫对植物生理生化特性的影响

1．3盐胁迫对活性物质的影响

2氮素的代谢机理及对植物生长的影响

2．1硝态氮吸收和转化

2．2铵态氮吸收及转化

2．3氮素对植物生长的影响

3氮素营养对盐胁迫下植物生长及代谢的影响

4色氨酸合成酶及铁型超氧化物歧化酶的研究进展

5本文研究的目的及意义

第二章盐胁迫对菘蓝种子萌发及幼苗生理生化特性的影响

1材料与方法

2结果与分析

3小结与讨论

第二节盐胁迫对菘蓝幼苗生长及生理生化特性的影响

1材料与方法

2结果与分析

3小结与讨论

第三章不同氮素形态对盐胁迫下苗期菘蓝生长及代谢的影响

第一节不同氮素形态对盐胁迫下苗期菘蓝生长及生理特性的影响

1材料与方法

2结果与分析

3小结与讨论

第二节不同氮素形态对盐胁迫下苗期菘蓝光合特性及叶绿素含量的影响

1材料与方法

2结果与分析

3小结与讨论

第三节不同氮素形态对盐胁迫下苗期菘蓝营养与活性成分的影响

1材料与方法

2结果与分析

3小结与讨论

第四节菘蓝色氨酸合成酶、铁型超氧化物歧化酶基因克隆与表达分析

1材料

2方法

3结果与分析

4小结与讨论

第四章不同施氮水平对盐胁迫下苗期菘蓝生长及活性成分的影响

1材料与方法

1．1材料培养与处理

1．2测定指标及方法

1．3数据分析

2结果与分析

2．1不同施氮水平对盐胁迫下菘蓝生物量的影响

2．2不同施氮水平对盐胁迫下菘蓝叶片抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响

2．3不同施氮水平对盐胁迫下菘蓝叶片可溶性蛋白质含量的影响

2．4不同施氮水平对盐胁迫下菘蓝叶片氮素同化相关酶活性的影晌

2．5不同施氮水平对盐胁迫下菘蓝根中(R，S)-告依春含量的影响

2．6盐胁迫下不同施氮水平处理后菘蓝幼苗生物量、生理生化指标与根中(R，S)-告依春含量间相关性分析

3小结与讨论

3．1不同施氮水平对盐胁迫下菘蓝生长的影响

3．2不同施氮水平对盐胁迫下菘蓝保护酶系统的影响

3．3不同施氮水平对盐胁迫下菘蓝可溶性蛋白质含量的影响

全文总结

参考文献

发表论文

致谢