潘那利番茄渐渗系氮利用评价及高效品系的作用机制初探

发布时间：2020-11-08 14:29

　　 氮是植物生长所必需的大量元素之一,而目前我国设施蔬菜生产中氮肥施用过量、氮利用率低的问题,成为限制蔬菜可持续发展的主要因素。筛选和培育番茄氮高效种质,是减少氮肥施用和提高氮肥利用率的最有效的途径之一。潘那利番茄作为野生番茄资源具有较高抵御生物胁迫和非生物胁迫的能力。本研究利用潘那利番茄渐渗系,设置正常氮(5 mmol·L~(-1),High-N)和低氮(0.3 mmol·L~(-1),Low-N)两个营养液处理,对50个渐渗系材料的氮吸收与利用进行评价,初步定位氮高效品系,进而研究渐渗系氮高效品系的氮吸收利用高效机制。主要结果如下:1.正常氮和低氮处理下,调查了潘那利番茄渐渗系的50个品系及其母本栽培番茄M82 22个氮相关指标,分析潘那利番茄渐渗系的变异系数,并进行主成分分析,最终确定了潘那利番茄渐渗系氮效率的筛选指标为:低氮地下部干重以及相对地上部干重为主要筛选指标,低氮地上部氮含量和相对地上部利用效率为辅助筛选指标。根据筛选指标,最终确定IL2-3为氮高效品系。2.对筛选获得的氮高效品系IL2-3及其母本M82进行正常氮和低氮处理,研究了低氮对其生长的影响。结果表明,低氮胁迫下,氮高效品系IL2-3的总根长、根体积、根表面积等形态指标以及根系活力均显著高于母本M82,氮高效品系IL2-3具有较大的Imax值和较小的Km、Cmin值,下部叶SPAD值和相对SPAD值均显著高于母本M82,叶片初始荧光(F_0)、可变荧光(Fv)、光化学淬灭系数(qP)等荧光参数显著降低,氮高效品系降幅低于母本M82,氮高效品系IL2-3及其母本M82叶片中的硝酸还原酶活性(NRA)及谷氨酰胺合成酶活性(GSA)明显高于根部,且IL2-3显著高于母本M82。说明低氮处理下IL2-3有发达的根系,有较高的氮吸收能力和氮吸收速率,对低氮有较强的适应能力;下部叶光合作用时间长,制造更多的光合物质;通过保持较高的光化学淬灭系数来增加其对光能的吸收能力,有更充足的光能进行光合作用;叶片和根部有较强的还原NO_3~-及同化NH_4~+的能力。3.通过基因数据库NCBI查询潘那利番茄及栽培番茄M82 2号染色体中与氮吸收代谢相关的基因,选出潘那利番茄2号染色体上的特异基因进行qRT-PCR分析(附表1,附表2)。本试验选择其中三个基因丝裂原活化蛋白激酶(MAPK7)、类ANTL-1氨基酸转运蛋白(ANTL-1)、类STY17丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(STY17)进行分析。低氮条件下,MAPK7、ANTL1在氮高效品系IL2-3的叶片和根中相对表达量均被诱导显著上调表达,STY17在叶片中显著上调表达。原因可能是在低氮胁迫下氮高效品系IL2-3中MAPK7、ANTL1在氮吸收代谢过程中均起作用,而STY17在氮代谢过程中起作用。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S641.2
【部分图文】：

3 结果与分析3.2 氮高效品系 IL2-3 和母本 M82 氮吸收利用的比较对筛选出的潘那利番茄渐渗系氮高效品系IL2-3和栽培番茄M82继续进行低氮和正常氮处理，分析其差异。3.2.1 根系形态指标从图 2 可以看出，在不同的氮条件下氮高效品系 IL2-3 和母本 M82 的根系形态存在着明显的差异；IL2-3 在不同氮处理下根形长势明显好于母本 M82。在低氮胁迫下，氮高效品系 IL2-3 的主根较长，根系庞大，母本 M82 没有明显的主次根之分。与母本 M82相比，IL2-3 庞大的根系增加了其与营养液的接触面积，利于在低氮环境下生存。在正常氮处理下，从两个品系的根形来看主根都不是很明显。从图 3 可以看出，不同氮条件下，氮高效 IL2-3 与母本 M82 的根系指标（总根长、根表面积、根体积、根尖数）有明显的差异。各品系在低氮胁迫下的形态指标显著大于正常氮处理。IL2-3 IL2-3 M82 M82

图 3 不同供氮水平下潘那利番茄渐渗系形态指标的差异Fig.3 Differences in root morphology of the S. pennellii introgression lines under different N supply levels表 7 不同供氮水平下潘那利番茄渐渗系根系 NO3-吸收动力学差异Table 7 Differences in N uptake dynamics parameters of the S. pennellii introgression lines under differentN supply levels处理Treatment品系LineImax（μmolg-1FWh-1）Km（mM）Cmin（μM）High-NIL2-3 26.64ab 1.24b 1.06cdM82 22.45c 2.05a 1.53aLow-NIL2-3 27.91a 1.03b 0.91dM82 24.66bc 1.91a 1.32b注：试验数据在 P < 0.05 水平下进行显著性分析。3.2.3 根系活力从表 8 可以看出，在低氮胁迫下，氮高效品系 IL2-3 的根系活力显著高于母本 M82。正常氮下二者差异较小。表 8 不同供氮水平下潘那利番茄渐渗系根系活力的差异Table 8 Differences of root vitality of the S. pennellii introgression lines under different N supply levels

3 结果与分析比母本 M82 NAR 活性高出 0.19 U·g-1。这说明在低氮条件下，潘那利番茄渐渗系的氮高效品系有较强的硝态氮同化能力。从图 c 可以看出，在正常氮下 IL2-3 的根中 NAR 高于 M82。在低氮胁迫下，随着胁迫时间的增加，各品系根中 NAR 活性逐渐下降，在胁迫的不同时间取样，氮高效品系的 NAR 活性都高于母本 M82。这也说明了氮高效品系同化硝酸盐的能力高于母本 M82，可能与在低氮条件下氮高效品系的根系比较发达，对氮吸收能力较强有关。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐克章,刘宝,丛雨生,赵然,邢国芹,张彦华;大豆叶柄特征的初步研究[J];大豆科学;1988年03期

2 贾西平,李伟,袁永新;神经行为功能作为慢性甲苯、二甲苯中毒诊断筛选指标的探讨[J];中国工业医学杂志;2001年03期

3 刘山亘;闫世艳;张军;马文珠;李华山;王思成;杨龙会;谢雁鸣;;农村医生中医适宜诊疗技术筛选指标调查[J];中国公共卫生;2008年07期

4 仇铭华,刘言训,马衍辉,张知言;机采血小板献血者综合筛选指标的研究[J];中国输血杂志;2005年04期

5 魏永莲;唐五湘;;共性技术筛选指标体系及模型研究[J];科技管理研究;2009年04期

6 刘山亘;闫世艳;张军;马文珠;李华山;王思成;杨龙会;谢雁鸣;;基层医生中医农村适宜诊疗技术筛选指标调查[J];中国农村卫生事业管理;2008年06期

7 史英辉;无症状乙型肝炎病毒携带者血清学筛选指标选择的探讨[J];国外医学.病毒学分册;1997年04期

8 赵学强;介晓磊;谭金芳;许仙菊;李有田;;钾高效小麦基因型的筛选指标和筛选环境研究[J];植物营养与肥料学报;2006年02期

9 崔文芳;高聚林;于晓芳;胡树平;苏治军;王志刚;孙继颖;谢岷;;氮高效玉米自交系的筛选指标及其子粒氮素营养特性分析[J];植物营养与肥料学报;2014年02期

10 贾宇;刘利杰;胡功成;;铅接触者职业健康监护血锌原卟啉筛选指标值的探讨[J];职业与健康;2008年14期

相关硕士学位论文 前10条

1 孙梦蹊;潘那利番茄渐渗系氮利用评价及高效品系的作用机制初探[D];沈阳农业大学;2018年

2 文琴;棉花钾高效品种（系）筛选及其生物学特性的研究[D];华中农业大学;2008年

3 刘翠霞;不同品种小麦耐低钾能力差异及筛选指标研究[D];河南农业大学;2006年

4 张志忠;茄子耐热机理及苗期抗热性筛选指标的研究[D];福建农林大学;2001年

5 李瑞芳;设施百合品种筛选指标与优质栽培技术的研究[D];北京林业大学;2010年

6 张国新;抗枯、黄萎病棉花品种耐低钾种质鉴定与筛选研究[D];河北农业大学;2008年

7 石丽丽;农村卫生适宜技术筛选指标体系的建立及筛选模式研究[D];兰州大学;2009年

8 柴煜;水稻氮高效种质的筛选及氮效率评价体系的建立[D];上海海洋大学;2013年

9 罗延宏;玉米苗期耐低氮品种的筛选及其生理机制的初步研究[D];四川农业大学;2012年

10 王秀玲;玉米杂种优势早期表现及二环系早代筛选指标探讨[D];中国农业大学;2003年

本文编号：2874910