氮胁迫对甜菜幼苗生理以及相关NRTs基因表达的影响

发布时间：2021-07-28 17:16

　　为了深入研究缺氮环境下甜菜（Beta vulgaris L.）的氮利用调控机制,并为利用分子育种以及基因工程途径提高植物的氮利用率奠定基础,本研究以甜菜幼苗‘780016B/12优’为试材,通过对其施加低氮和缺氮逆境胁迫,利用表型观察、叶绿素含量的测定以及相关基因和酶活性的应答变化分析,来研究甜菜植株在生理以及分子方面的应答机制。研究结果表明,甜菜叶片由于缺氮而表现出局部变黄,并且SPAD值显示,叶绿素含量随逆境时间呈下降趋势。qPCR表明,BvNRT2.1和BvNRT3.2基因均受到低氮和缺氮胁迫的诱导,且它们在根部的表达量要高于叶中,BvNRT2.1基因对逆境的应答更为显著。同时,随着胁迫时间的增长,甜菜体内的硝酸还原酶活性逐渐下降,但叶片中该酶的活性始终要高于根中。因此可以得出结论,低氮或缺氮逆境对甜菜幼苗的光合作用、硝酸还原酶活性造成了较为严重的影响,从而导致其生长在一定程度上受到抑制。可以推断,为了适应氮胁迫环境,甜菜自身可能通过上调硝酸盐转运蛋白基因的表达等途径来直接或间接的补偿由于环境氮缺乏或低氮造成的营养缺失,以抵御逆境伤害。 

【文章来源】：中国农学通报. 2020,36(32)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

低氮或缺氮条件下，甜菜叶片的表型变化

不同氮胁迫条件下，甜菜叶片SPAD值的比较分析

图2 不同氮胁迫条件下，甜菜叶片SPAD值的比较分析接下来，以不同氮胁迫处理条件下的甜菜叶片及根部的总RNA为模板，以甜菜18S r RNA为内参基因，利用该基因以及Bv NRT2.1和Bv NRT3.2基因的特异性引物进行q RT-PCR，来检测这两个目的基因在氮素缺乏条件下的转录变化。研究表明，Bv NRT2.1和Bv NRT3.2均受到氮胁迫处理的诱导而高度表达，且根中的表达量要明显高于叶中。随着处理时间的增加，无论是缺氮(N 0.0)还是低氮(N 1.5)条件下，Bv NRT2.1基因在甜菜叶片及根部的表达量都持续累积，在96 h达到最大；而在缺氮条件下的甜菜叶片中，该基因在此时的表达量可达到0 h的2.5倍之多；对于甜菜Bv NRT3.2而言，N 1.5处理相对N 0.0，更能诱导该基因在叶片及根部的表达，在96 h下，该基因在缺氮条件下的最高表达量是0 h的2.9倍左右。而在正常生长条件(N 5.0)下，Bv NRT2.1和Bv NRT3.2两个基因没有明显的表达变化（图4）。这些结果也进一步说明了Bv NRT2.1和Bv NRT3.2基因分别不同程度的参与到甜菜氮胁迫响应机制中；并且通过在根部更为活跃的表达，协同参与低氮逆境下N的吸收和转运过程。

【参考文献】：
期刊论文
[1]采用SPAD仪进行甜菜氮素营养诊断技术研究[J]. 王秋红,周建朝,王孝纯.  中国农学通报. 2015(36)
[2]氮形态对不同小麦基因型氮素吸收和光合作用的影响[J]. 戴廷波,曹卫星,荆奇.  应用生态学报. 2001(06)



本文编号：3308312