水稻幼苗對氮素響應的激素生理機制.pdf

1、我國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致有限氮素資源利用效率低下，帶來水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題，對于稻米品質(zhì)也具有較大的負面效應。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)中的當務之急。本試驗設置不同氮素水平和不同銨硝比處理，研究水稻氮素基因、細胞分裂素和細胞分裂素合成基因的變化，探討不同氮效率基因型水稻對氮素水平的響應及水稻細胞分裂素對不同氮素水平和不同銨硝比的響應，比較相關(guān)基因和激素在氮素響應特征上差異

2、，以期為水稻氮高效生理機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氮素的響應不同，其中氮素水平對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)在低氮和中氮處理條件下，氮高效品種的根冠比，總根長、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號的生理指標在低氮和中氮處理條件下與氮高效品種相似。(2)高效型品種根中銨轉(zhuǎn)運蛋白基因（OsAMT1.1）、銨硝酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白基因（OsNRT2）、編碼GS酶的基因（OsGln1.1）和編碼谷氨酸合成酶的基因（OsGlu）的表達量高于氮低效型品種的表達量。寧粳1號根中OsAMT1.1、OsNRT2、OsGln1.1和OsGlu的表達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含量在高氮處理條件下反而減少了。水稻根中OsIPT1、OsIPT2、OsIPT3和OsIPT7的表達量受氮素水平影響較大，高氮處理條件下氮高效品種OsIPT的表達量顯著高于氮低效品種。
　　 氮素水平對水稻幼苗細胞分裂素含量及OsIPT基因表達量的影響?？傮w來講，無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，短時間內(nèi)細胞分裂素含量及細胞分裂素基因表達量迅速改變。無論是增加氮素含量還是減少氮素含量，短時間內(nèi)均會增加水稻根和葉片中內(nèi)源細胞分裂素的含量。不同品種間葉片中細胞分裂素出現(xiàn)最大值的處理時間不同，秈稻的敏感性要高于粳稻。改變外界氮素水平，OsIPT1、OsIPT2、OsIPT3和OsIPT7基因表達量能在短時間內(nèi)迅速增加，其中OsIPT7的表達量增加的最多，說明OsIPT7對比其他基因?qū)Ω叩袘舾小?br>　　 不

6、同氮素形態(tài)對水稻幼苗氮素代謝基因、細胞分裂素含量及OsIPT基因表達量的影響不同。不同銨硝比例長期處理條件下，OsAMT1.1受NH4+和NO3-的誘導，而OsNRT2受NO3-的誘導，受NH4+抑制。短時間內(nèi)，增NH4+和增NO3-處理根OsAMT1.1和OsNRT2受NH4+和NO3-的抑制。說明吸收轉(zhuǎn)運基因具有短時效應。不同銨硝比例長期處理條件下，根中細胞分裂素受NH4+和NO3-誘導。短時間內(nèi)，增NH4+和增NO3-處理根iP+

7、iPA含量受NH4+和NO3-的誘導而增加，而Z+ZR含量受NH4+的抑制，受NO3-的誘導。說明Z+ZR對氮素形態(tài)更加敏感。不同銨硝比例長期處理條件下，根中OsIPT1，OsIPT2和OsIPT7的表達量受NO3-的誘導，而根中OsIPT3受NH4+的抑制，受NO3-的誘導。短時間內(nèi)，根中OsIPT1、OsIPT2、OsIPT3和OsIPT7表達量受NO3-的誘導，同時OsIPT1和OsIPT7也受NH4+的誘導。
　　 綜上

8、所述，氮高效品種在生理形態(tài)和基因表達上都要優(yōu)于氮低效品種，而寧粳1號的整體趨勢與氮高效品種相似。氮高效品種和氮低效品種對氮素的激素響應不同，說明除了與根系形態(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間內(nèi)能夠增加OsIPT基因的表達，進而增加了植株體內(nèi)細胞分裂素的含量。不同形態(tài)的氮素對植株OsIPT基因的影響不同，長期處理和短時間內(nèi)OsIPT1、OsIPT2、OsIPT3和OsIPT7表達量受NO3-的誘導，同時受NH4