2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、氮素對(duì)于植物是一種重要的營(yíng)養(yǎng)元素,是蛋白質(zhì)、核酸、磷脂等有機(jī)化合物的構(gòu)成成分,在植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)中都起著重要的作用。同時(shí),氮素與葉綠素的含量、葉綠體發(fā)育、光合酶活性有著密切的聯(lián)系,所以,氮素對(duì)于植物的光合作用有著重要的作用影響作物的產(chǎn)量。水稻是最主要的糧食作物之一,為將近一半的世界人口提供食物。近十年,雖然水稻通過傳統(tǒng)的栽培方式提高了產(chǎn)量,但是增加的產(chǎn)量仍是有限的。光合作用與產(chǎn)量有著密切的關(guān)系,由于C4植物與C3植物相比有著花環(huán)

2、結(jié)構(gòu)和C4-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶,能夠?qū)O2進(jìn)行濃縮,使其在相同的環(huán)境中更具有光合優(yōu)勢(shì),所以很多學(xué)者通過轉(zhuǎn)基因的方式將C3植物水稻向C4植物方面改造,希望能夠通過提高光合作用來增加產(chǎn)量。Ku將玉米的C4-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC;EC4.1.1.31)的全基因,通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)到粳稻品種(Kitaake)中,成功實(shí)現(xiàn)高表達(dá),獲得轉(zhuǎn)基因植株,并表現(xiàn)出光合特性和籽粒產(chǎn)量提高的特征。進(jìn)一步的研究表明,該轉(zhuǎn)基因材料也耐低氮,但其耐低氮

3、的生理調(diào)節(jié)機(jī)制尚未見研究報(bào)道。本研究在盆栽條件下,通過長(zhǎng)期的低氮處理,以高表達(dá)的轉(zhuǎn)C4-PEPC基因水稻(PC)和受體(WT)為研究材料,連續(xù)2年觀察其產(chǎn)量、光合、生理和酶等的變化;并進(jìn)一步,進(jìn)行水培短期的低氮處理,通過碳氮代謝相關(guān)酶活性以及光呼吸相關(guān)酶活性和基因的表達(dá),研究PC響應(yīng)低氮脅迫的生理機(jī)制,主要結(jié)果如下:
  1.在盆栽300 kg/hm2(中氮,MN)條件下,相對(duì)于WT,PC水稻產(chǎn)量是較高的,但是在65 kg/hm2

4、(低氮,LN))處理?xiàng)l件下產(chǎn)量沒有顯著差異。低氮條件下PC與WT相比,分蘗數(shù)、葉重、莖重和總的生物量均顯著提高。這說明在低氮條件下,PC相對(duì)于WT來說,將其光合提高所固定的產(chǎn)物用于維持生物量,使其更好的抵御低氮逆境。同時(shí)在對(duì)總氮含量和可溶性糖的測(cè)定中看到,PC的葉片能夠在較低的氮素條件下積累較多的可溶性糖,這可能與其光合作用有著密切的關(guān)系。
  2.為了探究PC水稻在低氮條件下生物量提高的生理機(jī)制,同時(shí)分析了盆栽條件不同氮素處理下

5、,兩種水稻材料在開花前期(開花后14天)和后期(在開花后28天)光合相關(guān)的參數(shù)以及碳氮代謝相關(guān)酶活性。結(jié)果表明,在低氮處理?xiàng)l件下,PC相對(duì)于WT來說,在開花后14天和28天,其凈光合速率分別提高了13.10%(P<0.05)和29.29%(P<0.05),但是,水分利用效率、羧化效率、胞間CO2濃度等光合參數(shù)沒有提高。對(duì)碳氮代謝相關(guān)酶的活性的分析表明:Rubisco羧化酶在開花后14天和28天時(shí)活性分別提高了67.86%和52.63%(

6、P<0.05);硝酸還原酶在14天和28天時(shí)的活性分別提高79.49%(P<0.05)和17.96%;谷氨酰胺合成酶僅在開花后28天時(shí)活性提高28.48%(P<0.05)。PC對(duì)氮代謝酶的分期誘導(dǎo)增加,有利于其抵御低氮逆境。
  3.為了進(jìn)一步探究PC耐低氮早期響應(yīng)的生理機(jī)制,對(duì)四葉期的水稻進(jìn)行水培低氮處理7天,發(fā)現(xiàn)PC植株體內(nèi)碳氮代謝相關(guān)酶活性PEPC和NR活性均相對(duì)于WT顯著提高(P<0.05),并且有關(guān)光呼吸代謝相關(guān)的酶乙醇

7、酸氧化酶以及甘油酸激酶活性均顯著提高(P<0.05)。同時(shí),在對(duì)光呼吸相關(guān)基因的表達(dá)分析中發(fā)現(xiàn),在正常氮素條件下,PC的OsPGLP,OsGLO5和OsGLYK都下調(diào)(P<0.05)。低氮條件下會(huì)使PC體內(nèi)的OsGLO5基因上調(diào)(P<0.05),但是,OsPGLP和OsGLYK基因表達(dá)下調(diào)(P<0.05),但是這三種基因的表達(dá)均高于WT(P<0.05)。在正常條件下,PC中光呼吸相關(guān)的基因表達(dá)均小于WT,說明由于PEPC基因的導(dǎo)入會(huì)減少

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