【摘 要】
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宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）为茄科枸杞属落叶灌木,是我国传统的名贵药食同源植物。我国宁夏枸杞广泛种植于干旱半干旱区,产区干旱少雨,土壤贫瘠,生产上普遍存在着过度使用氮肥来保证产量的现象,导致了土壤板结、盐碱化加重等问题。为了实现宁夏枸杞的绿色有机生产,提高宁夏枸杞的产量与品质,AM真菌作为生物肥料在宁夏枸杞产业中具有广阔的应用前景。研究宁夏枸杞菌根途径的氮吸收机制,可以为改善宁
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:31700530）；
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宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）为茄科枸杞属落叶灌木,是我国传统的名贵药食同源植物。我国宁夏枸杞广泛种植于干旱半干旱区,产区干旱少雨,土壤贫瘠,生产上普遍存在着过度使用氮肥来保证产量的现象,导致了土壤板结、盐碱化加重等问题。为了实现宁夏枸杞的绿色有机生产,提高宁夏枸杞的产量与品质,AM真菌作为生物肥料在宁夏枸杞产业中具有广阔的应用前景。研究宁夏枸杞菌根途径的氮吸收机制,可以为改善宁夏枸杞氮吸收效率,提高氮素利用效率提供依据。本研究通过盆栽实验探究了不同氮源供应下宁夏枸杞的菌根特性和生长状况。同时,在宁夏枸杞转录组数据中鉴定到了一个丛枝菌根（AM）真菌特异性诱导表达的铵转运蛋白基因LbAMT3-1（OK335754）,提示其可能在菌根途径的氮转运中起到一定的作用。本研究通过实时荧光定量PCR、LbAMT3-1启动子驱动的GUS报告基因实验、酵母功能互补实验、烟草异源过表达实验,探究了该基因的生物学功能、表达模式和该基因对菌根共生及养分吸收的影响,主要研究结果如下:（1）AM真菌与宁夏枸杞建立了良好的共生关系,定殖强度超过50%,丛枝丰度超过30%,AM真菌定殖强度随着氮浓度的增加而增加,并且硝酸盐供应条件下AM真菌定殖强度及丛枝丰度显著高于铵盐供应的植株。（2）AM真菌定殖可以提高7.5 mM、15 mM、30 mM氮供应下宁夏枸杞的生物量,氮磷含量,净光合速率,根系活力等多个生长指标,但在剧烈的氮竞争条件下,菌根植物并未表现出显著的生长优势。（3）AM真菌特异性诱导表达的宁夏枸杞铵转运蛋白基因LbAMT3-1,CDS区全长1473 bp,编码490个氨基酸,分子量53572.42 Da,理论等电点5.75,属于稳定蛋白。LbAMT3-1具有转运NH4+的重要氨基酸功能位点,以典型的三聚体组装形式存在,每个亚基中存在由11个跨膜螺旋围绕形成的中心疏水孔道。系统发育分析显示LbAMT3-1和番茄的SlAMT3-1具有较高亲缘关系,并且与茄科的辣椒和烟草处于同一分支。启动子序列分析结果表明LbAMT3-1启动子中含多个菌根或根瘤相关的顺式调控元件,及响应菌根诱导特异性表达的,磷酸盐转运蛋白基因启动子特有的顺式作用元件。（4）LbAMT3-1有效补偿了酵母31019b的铵吸收缺陷,使缺陷型酵母恢复了NH4+吸收能力,证明LbAMT3-1基因的编码产物具有转运NH4+的能力。LbAMT3-1启动子驱动的GUS报告基因活性仅在丛枝细胞中被检测到,表明LbAMT3-1仅在含丛枝细胞中由AM真菌特异性诱导表达。（5）LbAMT3-1烟草异源过表达可以显著提高AM真菌定殖水平及丛枝丰度。在未接种AM真菌的条件下,过表达LbAMT3-1植株与野生型植株表现出相似的生长性能;在接种AM真菌以后,过表达植株相较于野生型植株表现出显著增强的营养水平及生长状况,说明过表达LbAMT3-1并未加强烟草的直接养分获取途径,而是通过菌根途径改善植物养分吸收,促进植物生长。
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