發(fā)布時間：2020-11-08 14:29

　　 氮是植物生長所必需的大量元素之一,而目前我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中氮肥施用過量、氮利用率低的問題,成為限制蔬菜可持續(xù)發(fā)展的主要因素。篩選和培育番茄氮高效種質(zhì),是減少氮肥施用和提高氮肥利用率的最有效的途徑之一。潘那利番茄作為野生番茄資源具有較高抵御生物脅迫和非生物脅迫的能力。本研究利用潘那利番茄漸滲系,設(shè)置正常氮(5 mmol·L~(-1),High-N)和低氮(0.3 mmol·L~(-1),Low-N)兩個營養(yǎng)液處理,對50個漸滲系材料的氮吸收與利用進行評價,初步定位氮高效品系,進而研究漸滲系氮高效品系的氮吸收利用高效機制。主要結(jié)果如下:1.正常氮和低氮處理下,調(diào)查了潘那利番茄漸滲系的50個品系及其母本栽培番茄M82 22個氮相關(guān)指標,分析潘那利番茄漸滲系的變異系數(shù),并進行主成分分析,最終確定了潘那利番茄漸滲系氮效率的篩選指標為:低氮地下部干重以及相對地上部干重為主要篩選指標,低氮地上部氮含量和相對地上部利用效率為輔助篩選指標。根據(jù)篩選指標,最終確定IL2-3為氮高效品系。2.對篩選獲得的氮高效品系IL2-3及其母本M82進行正常氮和低氮處理,研究了低氮對其生長的影響。結(jié)果表明,低氮脅迫下,氮高效品系IL2-3的總根長、根體積、根表面積等形態(tài)指標以及根系活力均顯著高于母本M82,氮高效品系IL2-3具有較大的Imax值和較小的Km、Cmin值,下部葉SPAD值和相對SPAD值均顯著高于母本M82,葉片初始熒光(F_0)、可變熒光(Fv)、光化學淬滅系數(shù)(qP)等熒光參數(shù)顯著降低,氮高效品系降幅低于母本M82,氮高效品系IL2-3及其母本M82葉片中的硝酸還原酶活性(NRA)及谷氨酰胺合成酶活性(GSA)明顯高于根部,且IL2-3顯著高于母本M82。說明低氮處理下IL2-3有發(fā)達的根系,有較高的氮吸收能力和氮吸收速率,對低氮有較強的適應(yīng)能力;下部葉光合作用時間長,制造更多的光合物質(zhì);通過保持較高的光化學淬滅系數(shù)來增加其對光能的吸收能力,有更充足的光能進行光合作用;葉片和根部有較強的還原NO_3~-及同化NH_4~+的能力。3.通過基因數(shù)據(jù)庫NCBI查詢潘那利番茄及栽培番茄M82 2號染色體中與氮吸收代謝相關(guān)的基因,選出潘那利番茄2號染色體上的特異基因進行qRT-PCR分析(附表1,附表2)。本試驗選擇其中三個基因絲裂原活化蛋白激酶(MAPK7)、類ANTL-1氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白(ANTL-1)、類STY17絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(STY17)進行分析。低氮條件下,MAPK7、ANTL1在氮高效品系IL2-3的葉片和根中相對表達量均被誘導(dǎo)顯著上調(diào)表達,STY17在葉片中顯著上調(diào)表達。原因可能是在低氮脅迫下氮高效品系IL2-3中MAPK7、ANTL1在氮吸收代謝過程中均起作用,而STY17在氮代謝過程中起作用。
【學位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S641.2
【部分圖文】：

3 結(jié)果與分析3.2 氮高效品系 IL2-3 和母本 M82 氮吸收利用的比較對篩選出的潘那利番茄漸滲系氮高效品系IL2-3和栽培番茄M82繼續(xù)進行低氮和正常氮處理，分析其差異。3.2.1 根系形態(tài)指標從圖 2 可以看出，在不同的氮條件下氮高效品系 IL2-3 和母本 M82 的根系形態(tài)存在著明顯的差異；IL2-3 在不同氮處理下根形長勢明顯好于母本 M82。在低氮脅迫下，氮高效品系 IL2-3 的主根較長，根系龐大，母本 M82 沒有明顯的主次根之分。與母本 M82相比，IL2-3 龐大的根系增加了其與營養(yǎng)液的接觸面積，利于在低氮環(huán)境下生存。在正常氮處理下，從兩個品系的根形來看主根都不是很明顯。從圖 3 可以看出，不同氮條件下，氮高效 IL2-3 與母本 M82 的根系指標（總根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)）有明顯的差異。各品系在低氮脅迫下的形態(tài)指標顯著大于正常氮處理。IL2-3 IL2-3 M82 M82

圖 3 不同供氮水平下潘那利番茄漸滲系形態(tài)指標的差異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漸滲系根系 NO3-吸收動力學差異Table 7 Differences in N uptake dynamics parameters of the S. pennellii introgression lines under differentN supply levels處理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：試驗數(shù)據(jù)在 P < 0.05 水平下進行顯著性分析。3.2.3 根系活力從表 8 可以看出，在低氮脅迫下，氮高效品系 IL2-3 的根系活力顯著高于母本 M82。正常氮下二者差異較小。表 8 不同供氮水平下潘那利番茄漸滲系根系活力的差異Table 8 Differences of root vitality of the S. pennellii introgression lines under different N supply levels

3 結(jié)果與分析比母本 M82 NAR 活性高出 0.19 U·g-1。這說明在低氮條件下，潘那利番茄漸滲系的氮高效品系有較強的硝態(tài)氮同化能力。從圖 c 可以看出，在正常氮下 IL2-3 的根中 NAR 高于 M82。在低氮脅迫下，隨著脅迫時間的增加，各品系根中 NAR 活性逐漸下降，在脅迫的不同時間取樣，氮高效品系的 NAR 活性都高于母本 M82。這也說明了氮高效品系同化硝酸鹽的能力高于母本 M82，可能與在低氮條件下氮高效品系的根系比較發(fā)達，對氮吸收能力較強有關(guān)。
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本文編號：2874910