氮素是植物生长必需的重要元素之一,是植物体内蛋白质、核酸、磷脂和某些生长激素的重要组分,在增加作物产量、发展农业生产方面有着不可或缺的作用,对作物最终产量的贡献可达40%～50%。硝态氮是植物吸收利用的主要矿质形态氮之一,对于作物的前期生长起着至关重要的作用。质膜H+-ATPase是植物细胞膜上表达最为丰富的蛋白,它能调节植物体内许多重要的生理过程。植物对硝态氮的吸收离不开质膜H+-ATPase的参与,其活性受到14-3-3蛋白的调控。蚕豆是一种在我国大规模种植的作物,其生长周期短、叶片气孔较大、实验材料比较容易获得等特点,因而经常作为植物学领域用于气孔运动机理研究的模式植物。根据本实验室周冰硕士论文的研究结果,本论文用5%的聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫处理云南蚕豆黄壤栽培种(YV),研究干旱胁迫下蚕豆质膜H+-ATPase调控硝态氮吸收的分子机理,主要取得以下研究结果：水培条件下用5%的PEG6000模拟干旱胁迫处理水培YV植株的根系2、5、12小时,分析YV植株生理生化特性的变化,结果表明随着处理时间的增加,YV植株的失水率不断升高；对硝态氮吸收能力显著下降；根中渗透调节物质包括可溶性蛋白、可溶性糖以及脯氨酸的含量均显著升高；一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2)含量呈现上升的趋势。PEG处理组植株质膜H+-ATPase磷酸化水平以及与14-3-3蛋白互作相关性减弱,质膜H+-ATPase活性和H+-泵活性降低。这些结果说明干旱胁迫增加YV根系中H2O2的积累,抑制了蚕豆质膜H+-ATPase磷酸化水平以及与14-3-3蛋白的互作,从而降低了质膜H+-ATPase的活性及其泵氢能力,减小根系对硝态氮的吸收。为了验证质膜H+-ATPase对干旱胁迫下蚕豆硝态氮吸收的调控,考察外源应用质膜H+-ATPase的激活剂和抑制剂对干旱胁迫下它们对蚕豆硝态氮吸收的影响。结果表明,在PEG模拟干旱胁迫下外源施加质膜H+-ATPase的激活剂后,蚕豆根质膜H+-ATPase的磷酸化水平及其与14-3-3蛋白的结合能力显著增强,对硝态氮吸收的能力显著提高；叶片气孔传导率和蒸腾速率升高,YV植株的失水率也随之升高；外源施加质膜H+-ATPase抑制剂后,表现出与施加激活剂完全相反的结果：YV根质膜H+-ATPase活性受到抑制,同时对硝态氮的吸收能力减弱,叶片气孔传导率和蒸腾速率降低,YV植株的失水率降低。这些结果证实质膜H+-ATPase参与干旱胁迫下YV植株硝态氮吸收的调控,干旱胁迫下质膜H+-ATPase激活剂的应用有利于蚕豆对硝态氮的吸收,但不利于蚕豆在干旱环境下的生存；相反质膜H+-ATPase抑制剂的应用有利于蚕豆在干旱环境下的生存,但不利于蚕豆对硝态氮的吸收。为了了解干旱胁迫下根系积累的H202是否参与调节蚕豆根中质膜H+-ATPase的活性从而影响YV植株对硝态氮的吸收。通过外源施加H202及其清除剂来考察H202对YV蚕豆质膜h+-ATPase的活性和硝态氮吸收能力的影响,结果表明在PEG模拟干旱胁迫下外源施加H202后,YV根系中H202的含量显著上升,同时质膜H+-ATPase的磷酸化水平及其与14-3-3蛋白的结合能力降低,质膜H+-ATPase活性与泵H+ 能力降低,硝态氮的吸收能力减小；叶片的气孔传导率和蒸腾速率下降,YV植株的失水率减小。H2O2清除剂的应用则出现相反的结果：YV植物失水率上升的同时对硝态氮吸收能力升高,根中H202的积累减少,质膜H+-ATPase的活性显著上升,叶片的气孔传导率和蒸腾速率随着清除剂处理浓度的升高而上升。这些结果证实干旱胁迫下H202参与YV蚕豆根质膜H+-ATPase活性的调控,从而影响了蚕豆植株对硝态氮的吸收能力。