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氮(Nitrogen)是植物蛋白的重要组成元素,对植物叶绿素合成具有重要影响。一氧化氮(Nitric oxide,NO)是植物氮同化过程中由硝酸还原酶(Nitrate reductase,NR)产生的副产物,会影响植物叶绿素合成。但氮及NO对植物叶绿素合成的影响还不明了。本研究以野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana,Col-0)及野生型大麦(Hordeum vulgare L.,Zaoshu No.3)为材料,探究不同氮水平(1/20,1/2,2倍),不同氮形态(硝态氮,铵态氮)和NO处理对大麦和拟南芥幼苗叶绿素合成的影响机理,主要结果如下:(1)高硝态氮处理大麦幼苗的叶绿素合成速率显著低于拟南芥。高硝态氮处理大麦转绿幼苗的花青素含量相比未见光处理增加9.52倍,拟南芥幼苗仅增加2倍左右。高硝态氮处理的大麦转绿幼苗光系统Ⅱ潜在最大光合效率(F_v/F_m)和实际光合效率(ΦPSII)相比拟南芥降低11.16%、42.33%;大麦幼苗非光化学淬灭(NPQ)是拟南芥的2.63倍,说明其光保护能力也显著低于拟南芥。(2)随着N水平提高,大麦和拟南芥幼苗NR活性也随之增加。相同N水平下大麦NR活性均为拟南芥的2倍左右。其中高硝态氮处理的大麦转绿幼苗(见光96 h)NR活性最高。硝态氮对大麦幼苗内源NO的诱导比拟南芥更显著,高硝态氮处理条件下,大麦幼苗内源NO含量最高。(3)NO处理大麦幼苗与对照相比,叶绿素合成前体物质δ-氨基酮戊酸(δ-aminolevulinic acid,ALA)含量显著降低;原卟啉IX,镁原卟啉IX和原脱植基叶绿素(Protochlorophyllide,Pchlide)含量显著增加。与NO处理相比,叶绿素合成相关酶原脱植基叶绿素氧化还原酶(Protochlorophyllide oxidoreductase,POR)和ALA合成酶活性也显著低于正常对照。NO处理使大麦和拟南芥幼苗的POR复合物高度S-亚硝基化(S-nitrosylation),POR复合物解聚。这种修饰作用显著降低大麦幼苗POR活性,阻碍大麦幼苗Pchlide转化为脱植基叶绿素(Chlorophyllide,Chlide),从而使其转绿过程中叶绿素合成速率减慢,叶绿素合成受阻,拟南芥中相对较弱。(4)与对照相比,黑暗/高光交替+NO处理的大麦幼苗(特别是叶尖)产生明显的光漂白损伤,而拟南芥幼苗无显著差异。活性氧(Reactive oxygen species,ROS)染色和ROS相关基因表达检测也证实,NO+连续光照处理后,大麦幼苗超氧阴离子、过氧化氢和单线态氧含量均显著高于拟南芥。其中,大麦NO处理幼苗的超氧阴离子和单线态氧较大麦正常对照增加15.7、7倍。综上所述:高硝态氮处理大麦幼苗NO含量显著高于拟南芥。NO能使大麦和拟南芥幼苗POR复合物高度S-亚硝基化,解聚POR,由于大麦POR具有特殊5:1的PORA:PORB复合物结构,POR解聚导致大麦幼苗POR酶活性显著降低。从而阻碍大麦幼苗转绿过程中的叶绿素合成,打破其氧化还原稳态。表明大麦和拟南芥幼苗对于硝态氮的耐受性不同,大麦幼苗对高硝态氮更不耐受,进而影响大麦幼苗的初期发育。