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【6h】

氮磷胁迫对水稻营养生长期氮代谢的影响分析

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摘要

水稻是我国乃至世界重要粮食作物。目前,我国人口不断增加而耕地面积不断减少,粮食安全、资源消耗、环境保护三者间的矛盾日益尖锐。自1998年以来,我国稻谷产量出现徘徊不前的局面,水稻生产面临着严峻挑战。氮、磷是作物生长发育必需的大量营养元素,也是粮食产量的限制因素。通过施肥提高粮食产量,尤其是氮肥、磷肥,已成为我国当今传统的种植方式,但是化肥利用率却越来越低。过量的化肥投入,不仅增加了农民的经济负担,而且已引发一系列负面效应,包括:资源浪费、水体富营养化、土壤酸化等。
　　 本实验分别对水稻粳稻品种日本晴进行缺氮、缺磷、缺氮缺磷胁迫,设胁迫时间有:0h、1d、3d、7d以及胁迫7d后于全营养液生长2h、1d。检测根部游离NH+4、NO-3含量以及植株氮代谢相关酶的基因表达量与活性,包括NR、NiR、GS、Fd-GOGAT、NADH-GOGAT、NADH-GDH、NADPH-GDH、ICDH、AspAT、PEPc。系统分析其动态变化情况,从生理生化角度研究氮磷亏缺对水稻营养生长期氮代谢的影响,为氮高效分子研究提供理论基础。主要结果如下:
　　 1.缺氮胁迫下,水稻根部游离NH+4和NO-3含量显著下降；用real—time PCR方法检测NR、NiR、GS、GOGAT、GDH基因转录水平上的表达,结果显示短期缺氮胁迫下,地上部NR1、NR2、NiR2、GS2、Fd-GOGAT、GDH2、GDH3以及根部NR1、NR2、GDH4的基因表达量均有增加,延长缺氮胁迫时间,上述基因表达量均大幅下降。植株GS、Fd-GOGAT、AspAT,地上部NR、ICDH、PEPc,根部NADH—GOGAT的活性均下降,而地上部NADPH-GDH活性增加；随着缺氮胁迫时间延长,根部NR、GDH、ICDH、PEPc的活性呈现先增加后下降的变化趋势,地上部NiR活性呈现先下降后增加的变化趋势。
　　 2.缺磷胁迫下,水稻根部游离NH+4和NO-3含量,植株NiR、NADH-GDH、AspAT,地上部NR、GS、NADH-GOGAT、ICDH、PEPc的活性均没有显著变化；地上部NADPH-GDH和根部ICDH活性显著增加；短期缺磷胁迫下,根部NR、NADH—GOGAT、NADPH-GDH、PEPc的活性显著增加；缺磷胁迫7d时,根部GS、NADH-GOGAT、PEPc活性显著下降。
　　 3.缺氮缺磷胁迫下,水稻根部游离NH+4和NO-3含量的下降趋势,以及NR、NiR、GS、Fd-GOGAT、NADH-GOGAT、NADH-GDH、NADPH—GDH,ICDH、AspAT、PEPc的活性变化趋势,均与缺氮胁迫相似,并没有因缺磷胁迫而有明显差异。
　　 上述结果表明,较长时间的缺氮胁迫严重制约着水稻氮代谢；在氮含量充足的环境下,短期缺磷胁迫可刺激水稻根部氮代谢显著增强；缺氮或缺磷胁迫下,地上部NADPH-GDH和根部NR、ICDH、PEPc活性均有增加,表明其在应对氮磷亏缺逆境时,有着重要作用。

著录项

  • 作者

    罗凤;

  • 作者单位

    华中农业大学;

  • 授予单位 华中农业大学;
  • 学科 生物化学与分子生物学
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 练兴明;
  • 年度 2011
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 稻;
  • 关键词

    水稻; 氮代谢; 氮磷胁迫; 化肥利用率;

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