水稻幼苗對(duì)氮素響應(yīng)的激素生理機(jī)制.pdf

1、我國(guó)水稻氮肥用量為全球稻田總用量的37％，大量施用氮肥不僅導(dǎo)致有限氮素資源利用效率低下，帶來(lái)水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題，對(duì)于稻米品質(zhì)也具有較大的負(fù)面效應(yīng)。選育氮高效品種、提高氮素利用效率已成為水稻育種和生產(chǎn)中的當(dāng)務(wù)之急。本試驗(yàn)設(shè)置不同氮素水平和不同銨硝比處理，研究水稻氮素基因、細(xì)胞分裂素和細(xì)胞分裂素合成基因的變化，探討不同氮效率基因型水稻對(duì)氮素水平的響應(yīng)及水稻細(xì)胞分裂素對(duì)不同氮素水平和不同銨硝比的響應(yīng)，比較相關(guān)基因和激素在氮素響應(yīng)特征上差異

2、，以期為水稻氮高效生理機(jī)制研究及氮高效品種的選育提供參考。
　　 本研究的主要結(jié)論如下:
　　 不同氮效率基因型水稻苗期對(duì)氮素的響應(yīng)不同，其中氮素水平對(duì)不同氮效率基因型水稻苗期植株的形態(tài)、氮代謝關(guān)鍵酶、細(xì)胞分裂素、氮素代謝相關(guān)基因和異戊烯基轉(zhuǎn)移酶基因（OsIPT）的影響不同。(1)在低氮和中氮處理?xiàng)l件下，氮高效品種的根冠比，總根長(zhǎng)、根表面積、根總體積、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷-丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性和谷-草轉(zhuǎn)氨酶(

3、GOT)活性顯著高于氮低效品種。寧粳1號(hào)的生理指標(biāo)在低氮和中氮處理?xiàng)l件下與氮高效品種相似。(2)高效型品種根中銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（OsAMT1.1）、銨硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（OsNRT2）、編碼GS酶的基因（OsGln1.1）和編碼谷氨酸合成酶的基因（OsGlu）的表達(dá)量高于氮低效型品種的表達(dá)量。寧粳1號(hào)根中OsAMT1.1、OsNRT2、OsGln1.1和OsGlu的表達(dá)量居于氮高效品種和氮低效品種中間。(3)氮高效品種和寧粳1號(hào)葉片中的異

4、戊烯基腺嘌呤(iP+iPA)含量和玉米素(Z+ZR)含量隨氮素的增加而增加，而氮低效品種的iP+iPA和Z+ZR含量在高氮處理?xiàng)l件下反而減少了。水稻根中OsIPT1、OsIPT2、OsIPT3和OsIPT7的表達(dá)量受氮素水平影響較大，高氮處理?xiàng)l件下氮高效品種OsIPT的表達(dá)量顯著高于氮低效品種。
　　 氮素水平對(duì)水稻幼苗細(xì)胞分裂素含量及OsIPT基因表達(dá)量的影響?？傮w來(lái)講，無(wú)論是在正常供氮條件下改變外部氮素水平，還是在氮饑餓的條

5、件下改變氮素水平，短時(shí)間內(nèi)細(xì)胞分裂素含量及細(xì)胞分裂素基因表達(dá)量迅速改變。無(wú)論是增加氮素含量還是減少氮素含量，短時(shí)間內(nèi)均會(huì)增加水稻根和葉片中內(nèi)源細(xì)胞分裂素的含量。不同品種間葉片中細(xì)胞分裂素出現(xiàn)最大值的處理時(shí)間不同，秈稻的敏感性要高于粳稻。改變外界氮素水平，OsIPT1、OsIPT2、OsIPT3和OsIPT7基因表達(dá)量能在短時(shí)間內(nèi)迅速增加，其中OsIPT7的表達(dá)量增加的最多，說(shuō)明OsIPT7對(duì)比其他基因?qū)Ω叩袘?yīng)更敏感。
　　 不

6、同氮素形態(tài)對(duì)水稻幼苗氮素代謝基因、細(xì)胞分裂素含量及OsIPT基因表達(dá)量的影響不同。不同銨硝比例長(zhǎng)期處理?xiàng)l件下，OsAMT1.1受NH4+和NO3-的誘導(dǎo)，而OsNRT2受NO3-的誘導(dǎo)，受NH4+抑制。短時(shí)間內(nèi)，增NH4+和增NO3-處理根OsAMT1.1和OsNRT2受NH4+和NO3-的抑制。說(shuō)明吸收轉(zhuǎn)運(yùn)基因具有短時(shí)效應(yīng)。不同銨硝比例長(zhǎng)期處理?xiàng)l件下，根中細(xì)胞分裂素受NH4+和NO3-誘導(dǎo)。短時(shí)間內(nèi)，增NH4+和增NO3-處理根iP+

7、iPA含量受NH4+和NO3-的誘導(dǎo)而增加，而Z+ZR含量受NH4+的抑制，受NO3-的誘導(dǎo)。說(shuō)明Z+ZR對(duì)氮素形態(tài)更加敏感。不同銨硝比例長(zhǎng)期處理?xiàng)l件下，根中OsIPT1，OsIPT2和OsIPT7的表達(dá)量受NO3-的誘導(dǎo)，而根中OsIPT3受NH4+的抑制，受NO3-的誘導(dǎo)。短時(shí)間內(nèi)，根中OsIPT1、OsIPT2、OsIPT3和OsIPT7表達(dá)量受NO3-的誘導(dǎo)，同時(shí)OsIPT1和OsIPT7也受NH4+的誘導(dǎo)。
　　 綜上

8、所述，氮高效品種在生理形態(tài)和基因表達(dá)上都要優(yōu)于氮低效品種，而寧粳1號(hào)的整體趨勢(shì)與氮高效品種相似。氮高效品種和氮低效品種對(duì)氮素的激素響應(yīng)不同，說(shuō)明除了與根系形態(tài)，氮代謝酶有關(guān)外，還與激素調(diào)控有關(guān)。改變外界氮素水平在短時(shí)間內(nèi)能夠增加OsIPT基因的表達(dá)，進(jìn)而增加了植株體內(nèi)細(xì)胞分裂素的含量。不同形態(tài)的氮素對(duì)植株OsIPT基因的影響不同，長(zhǎng)期處理和短時(shí)間內(nèi)OsIPT1、OsIPT2、OsIPT3和OsIPT7表達(dá)量受NO3-的誘導(dǎo)，同時(shí)受NH4