不同氮效率基因型水稻氮代谢关键酶活性及其基因表达特征分析

摘要

稻田施用氮肥是水稻增产的重要农业措施。但过量氮肥的施用也带来了氮生态污染问题。提高氮肥利用率的基本途径就在于根据作物基因型差异选育出氮肥利用率高且高产优质相统一的作物新品种(即氮高效品种)。为此，试验于2008～2009年在扬州大学农学院试验场，以从江苏省115个不同基因型水稻品种(系)中筛选出的不同氮效率基因型水稻品种(氮素高产高效型品种3个：淮稻9号、扬粳9538、武育粳3号；氮素低产低效型品种3个：武农早、郑稻5号、农垦57)为材料，研究了不同氮效率基因型水稻品种氮代谢关键酶活性及其基因表达特征。主要结果如下：
　　 氮高效型品种不同生育期的谷氨酰胺酶(GS)活性显著高于氮低效型品种且在有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期差异最大。有效分蘖临界叶龄期和拔节期，两种类型水稻品种各器官中GS活性随氮水平升高而增强，其中对叶片的影响较强；茎秆和根中GS活性表现为氮高效型品种受氮水平影响显著。抽穗期，两种类型水稻品种各器官中GS活性随氮水平升高而增强，其中氮低效型品种叶片、茎秆中的GS活性受氮水平影响比氮高效型品种显著；氮高效型品种根系中的GS活性受氮水平影响比氮低效型品种显著。
　　 硝酸还原酶(NR)活性在有效分蘖临界叶龄期和拔节期，叶片中的NR活性表现为氮低效型品种比氮高效型品种受氮水平影响更显著，基本规律为在有效分蘖临界叶龄期达到最大值，成熟期最低。同时，不同氮效型品种叶片中的NR活性随氮水平的增加而增加。
　　 氮高效型品种各器官中的谷氨酸合酶(GOGAT)活性均高于氮低效型品种，且随着氮水平的增加而增加。其中有效分蘖临界叶龄期的氮高效型品种各器官GOGAT活性显著高于氮低效型品种；拔节期，氮高效型品种叶片中的GOGAT活性对氮的敏感性更强。
　　 铵吸收转运基因(OsATM)在氮高效型品种中的表达量高于氮低效型品种。基因OsAMT1.1、OsAMT1.2、OsAMT1.3主要在根系中表达，OsAMT1.1、OsAMT1.2随着氮水平升高而升高，基因OsAMT1.3在低氮水平和中氮水平下氮高效型品种中的表达量高于氮低效型品种，且随着氮水平升高而降低；穗中只有基因OsAMT1.1进行了表达，表达量除扬粳9538处，均表现为氮高效型品种高于氮低效型品种，且随氮水平升高而升高。
　　 编码NO3-转运蛋白基因(OsNRT2)在各器官中的表达量随氮水平升高而升高且氮高效型品种均高于氮低效型品种。
　　 编码N素转移基因(GS)，基因OsGln1.2在叶片中进行了表达，氮高效型品种的表达量与氮低效型品种差异不大；茎秆中，基因OsGln2进行了表达，中氮水平下表达量最高，氮高效型品种高于氮低效型品种；根系中，基因OsGln1.1在中氮水平下表达量最高，氮高效型品种比氮低效型品种，基因OsGln1.2随着氮水平升高而升高且氮高效型品种高于氮低效型品种。
　　 编码铵再吸收基因(GOGAT)主要是在根系和穗中进行表达，且表达量以氮高效型高，而基因OsGlt2在四个器官中均没有表达。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究综述

1.1.1我国氮肥利用率情况

1.1.2提高N肥利用率的研究进展

1.1.3氮代谢相关的酶和基因

1.1.4荧光PCR技术

1.2研究目的和意义

参考文献

第二章不同氮效率基因型水稻物质生产特性

2.0前言

2.1材料与方法

2.1.1供试地点

2.1.2供试品种

2.1.3试验设计

2.1.4测定内容与分析方法

2.1.5数据分析

2.2结果与分析

2.2.1不同氮效型水稻的产量及其构成因素的差异

2.2.2不同氮效基因型水稻的物质积累量的差异

2.3小结与讨论

参考文献

第三章不同氮效率基因型水稻氮代谢关键酶活性差异分析

3.0前言

3.1材料与方法

3.1.1供试地点

3.1.2供试品种

3.1.3试验设计

3.1.4测定项目与方法

3.2结果与分析

3.2.1谷氨酰胺合成酶(GS)活性差异分析

3.2.2硝酸还原酶(NR)活性差异

3.2.3谷氨酸合酶(GOGAT)活性差异分析

3.3小结与讨论

3.3.1不同氮效型水稻谷氨酰胺合成酶的差异

3.3.2不同氮效型水稻硝酸还原酶的差异

3.3.3不同氮效型水稻谷氨酸合成酶的差异

参考文献

第四章不同氮效率基因型水稻成熟期基因表达差异分析

4.0前言

4.1材料与方法

4.1.1供试地点

4.1.2供试品种

4.1.3试验设计

4.1.4测定项目与方法

4.2结果与分析

4.2.1 RNA纯度和完整性分析

4.2.2检测基因表达的准确性

4.2.3铵吸收转运基因(OsATM)在成熟期的表达差异

4.2.4编码NO3-转运蛋白基因(OsNRT2)在成熟期的表达差异

4.2.5编码N素转移基因(GS)在成熟期的表达差异

4.2.6编码铵再吸收基冈(GOGAT)在成熟期的表达差异

4.3小结与讨论

参考文献

第五章结论与展望

5.1结论

5.1.1不同基因型水稻产量及其构成因素和物质生产特性

5.1.2不同基因型氮代谢关键酶活性差异分析

5.1.3不同氮效率基因型水稻成熟期基因表达差异分析

5.2本研究的创新点

5.3需要继续深化研究的问题

致谢