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油菜(Brassica napus L.)是我国栽培面积较广的重要油料作物之一,我国油菜种植面积占世界前列且每年种植面积呈增长趋势。油菜对氮素的需求量大,但较低的氮素利用率直接制约了油菜产业的发展。因此,如何提高油菜的氮素利用效率成为研究热点。乙烯是重要的内源激素和信号分子,在植物生长中具有多重作用。乙烯对氮素影响的研究报道在小麦、玉米等作物较多,但在油菜中的研究较少,且其机理尚不明确。本试验采用氮高效油菜品种湘油15(27号)与氮低效油菜品种814(6号)为试验材料进行砂培试验,在油菜生长后期浇灌100μmol·L-11-氨基环丙烷-1-羧酸(1-am-inocyclopropane-1-carboxylic acid,简称ACC),进行ACC处理,对照不进行ACC处理,研究了乙烯对植物生长后期(花期、角果期、收获期)氮素再利用的影响和机理。同时,为了验证油菜BnNRT1.5相对表达受抑制会使NO3-在叶片韧皮部的运输减少,导致更多NO3-累积在衰老叶片中而不能得以高效再利用,最终造成NUE显著降低的结论。选用拟南芥AtNRT1.5突变体nrt1.5和对照col.0两个材料进行砂培试验。主要研究结果如下:(1)乙烯能显著提高6号油菜品种在角果发育初期、收获期,茎和籽粒的全氮,提高6号油菜品种茎的总氮量。在收获期,乙烯使6号品种油菜生物量、籽粒产量显著下降,导致基于生物量的氮效率(NUE)和基于产量的NUE均显著下降。(2)乙烯处理导致两个油菜品种老叶和新叶的SPAD(Soil and Plant Analyzer Development)值在花期、角果期显著提高。乙烯导致6号品种油菜韧皮部汁液NO3-再转运量减少,引起新叶NO3-含量显著下降,更多NO3-累积在衰老叶片中而不能得以高效的再利用。同时,乙烯显著提高了下部老叶NO3-在全部叶片中所占的比例。(3)油菜的氮素相关酶:谷氨酰胺合成酶(GS)、蛋白水解酶(PE)、谷氨酸合成酶(GOGAT)均受到乙烯一定的影响。花期时,6号品种油菜老叶GS、PE活性均受到乙烯的显著抑制,而在角果期,6号和27号新叶的GS酶活均受到显著抑制作用。27号油菜叶片的PE酶活在两个时期均不受乙烯处理的影响。6号油菜角果的GOGAT活性高于27号,乙烯能显著抑制6号油菜角果的GOGAT活性,但却提高了27号油菜角果的GOGAT活性。(4)拟南芥NRT1.5基因突变会导致拟南芥植株的生物量和籽粒产量下降显著,同时显著降低突变体nrt1.5的NUE。(5)拟南芥NRT1.5基因在一定程度上提高了花期根、茎和老叶的全氮,提高了收获期籽粒和角果皮的全氮,但是由于突变体植株各器官生物量减少,所以花期突变体植株茎和新叶以及收获期籽粒总氮量反而显著低于野生型。角果期突变体nrt1.5老叶的全氮依旧显著高于野生型,并且随着叶片增长,老叶的总氮量也显著高于野生型。(6)拟南芥NRT1.5基因突变,会使拟南芥突变体nrt1.5老叶的NO3-含量、SPAD值和NO3-含量比例(老叶/新叶)显著提高。造成拟南芥突变体nrt1.5的新叶和老叶韧皮部汁液NO3-含量均显著低于col.0。拟南芥NRT1.5基因突变后,老叶更低比例的NO3-通过韧皮部转运到新叶,所以更多的NO3-累积在老叶中,最后导致nrt1.5老叶/新叶NO3-含量比例显著上升,老叶SPAD值显著增加。(7)拟南芥NRT1.5基因突变,还会导致拟南芥nrt1.5突变体在角果初期的氮素相关酶GS、PE、GOGAT活性下降。拟南芥nrt1.5突变体的老叶和新叶PE活性显著下降,突变体nrt1.5的新叶GS活性显著下降。同时角果的GOGAT活性显著降低。综上所述,油菜生长后期氮素的再利用能力受到乙烯的显著调控,油菜BnNRT1.5基因表达量受到抑制或者拟南芥AtNRT1.5基因突变,会导致植株韧皮部汁液NO3-再转运量减少,更多NO3-累积在衰老叶片中而不能得以高效的再利用。因此,通过调控油菜生长后期NRT1.5的基因表达来提高油菜生长后期氮素再利用的方式是提高NUE的有效手段。