本文以水培的方式研究缺氮和复氮处理对苗期菘蓝生长、生理、营养及活性成分积累的影响,同时克隆了菘蓝中色氨酸合成酶α链全长,以探讨其在菘蓝不同组织及缺氮复氮处理下的表达水平,另外,以复氮培养方式研究了不同复氮水平对苗期菘蓝生理特征与活性成分的影响。本研究均以山西栽培居群的菘蓝为试验材料。缺氮和复氮处理试验中,设置3个处理:对照组(基本营养液培养15 d)、缺氮组(缺氮营养液培养15 d)、复氮组(基本营养液培养6 d后缺氮营养液培养4 d,最后再用基本营养液培养5 d),分析不同处理对苗期菘蓝生长、氮代谢酶和抗氧化酶活性、叶绿素含量及光合参数的影响;探讨了不同处理下菘蓝叶中游离氨基酸、可溶性蛋白、矿质元素、根中可溶性糖等营养品质的响应及生物碱类成分和总黄酮含量的积累情况。通过克隆色氨酸合成酶α链,分析其序列特征,并且通过实时定量PCR技术研究了色氨酸合成酶在缺氮和复氮处理菘蓝中的表达以及在菘蓝不同组织中的表达。复氮水平试验中,在复氮培养时设置5个氮素水平:CK(ON),Tl(1/3N),T2(1/2N),T3(1N),T4(2N),研究了苗期菘蓝的光合色素、抗氧化指标、营养品质及活性成分对不同复氮水平的响应,为菘蓝实际栽培过程中提高产量与药用品质,节约氮肥的使用提供理论参考。本文研究结果如下:1、缺氮和复氮处理对苗期菘蓝生长和生理特征的影响不同。缺氮处理有利于增加苗期菘蓝的主根直径、根与叶的鲜干重,提高硝酸还原酶(NR)活性。复氮处理有利于增加主根直径、主根长、根与叶的鲜干重,提高丙二醛(MDA)含量,但降低了NR活性。缺氮和复氮处理均能提高根系活力,但降低了硝态氮含量、氮代谢相关酶(谷氨酰胺合成酶GS、谷氨酸合成酶GOGAT、谷氨酸脱氢酶GDH)的活性、抗氧化酶(过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD)的活性、叶绿素含量和光合参数(净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci、蒸腾速率Tr)。2、不同氮素处理影响苗期菘蓝中的营养成分和活性成分的积累。缺氮有利于增加菘蓝叶对矿质元素K、Ca、Mg、Mn、Fe、Na、B、Ti和Se的吸收,促进了除苯丙酸外的其余14种游离氨基酸的积累,提高了叶中总游离氨基酸和根中可溶性糖含量,却降低了根中游离氨基酸含量和可溶性蛋白含量。复氮有利于增加菘蓝叶对Al、Ba、Hg元素的吸收,促进了根中全部12种游离氨基酸和可溶性蛋白的积累,降低了叶中总游离氨基酸含量和根中可溶性糖含量。缺氮和复氮处理均能降低叶中靛蓝、靛玉红与总黄酮的含量,但均提高叶中总生物碱和根中(R,S)-告依春含量。另外,缺氮降低根中总黄酮含量,而复氮提高根中总黄酮含量。3、通过克隆色氨酸合成酶α链,对其进行生物信息学分析后发现,DNA全长2013 bp,包括8个外显子和7个内含子。IiTSA全长1074 bp,包含32 bp的5’-UTR,936 bp的CDS区和106 bp的3’-UTR。预测该序列编码的蛋白质长度为311个氨基酸,分子量为32922.1 kDa,等电点为6.76。该氨基酸序列与欧洲菘蓝、拟南芥、山嵛菜的TSA序列存在较高的同源性,同时也表明了其在进化历程中与欧洲菘蓝的亲缘关系较近。4、IiTSA在缺氮和复氮处理中的菘蓝中表达水平不同,在菘蓝不同组织中的表达水平也不同:缺氮和复氮处理均降低了 IiTSA在菘蓝叶中的表达水平,其中缺氮使IiTSA的表达量下降幅度较大,而在复氮组与对照组的表达量相差较小。靛蓝和靛玉红的含量与IiTSA的表达存在显著正相关性,其含量的变化趋势与IiTSA的表达变化相同。IiTSA在菘蓝的不同组织中均能表达,其在叶中表达量最高,其次为果实、茎、根、花,在花蕾中表达最低。5、苗期菘蓝的生理指标对不同的复氮水平的响应有较大差异。CK或T4组苗期菘蓝叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和叶绿素总量较其余处理组高,叶绿素a含量在CK组最高,叶绿素b含量在T4组最高。在T1、T2和T3处理中,各光合色素的含量均随复氮水平的提高而提高。MDA含量随着复氮水平的增加先减小后增大,SOD活性变化趋势则正好与之相反。POD活性和MDA含量在CK组最大,CAT活性在T2组最大。在T1、T2和T3处理中,POD、SOD活性随复氮水平的提高而增强,MDA含量则随之下降。6、不同的复氮水平对苗期菘蓝营养品质及药用品质的影响差异较大。菘蓝叶中游离氨基酸含量随复氮水平的提高先下降后上升再下降,可溶性蛋白含量变化趋势与之相反,T1处理可溶性蛋白含量最高,T3处理游离氨基酸含量最高。根中可溶性糖含量整体呈上升趋势,在T4处理达到最大值。随着复氮水平的提高,叶中靛蓝、靛玉红含量均先上升后下降,并在T2处理达到最大;根中(R,S)-告依春含量则先下降后上升,T4处理达到最大值;总生物碱及总黄酮含量的变化趋势一致,总生物碱含量在T4处理最大,总黄酮含量在T1达到最大值。