【摘 要】
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氮素是植物生长发育所必需的主要元素之一,它是构成蛋白质、酶和叶绿素的重要组成成分,也是构成作物产量的重要元素。农业生产中主要通过施用氮肥来保证作物对氮素的需求,而随着氮肥的过量使用也带来了环境的富营养化。因此,合理施用氮肥、提高氮素利用效率对我国农业可持续发展有极其重要的意义。栽培黑麦（Secale cereal L.）是禾本科黑麦属植物是一种重要的粮饲兼用型作物,具有耐低氮、分蘖能力高、生长速度
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氮素是植物生长发育所必需的主要元素之一,它是构成蛋白质、酶和叶绿素的重要组成成分,也是构成作物产量的重要元素。农业生产中主要通过施用氮肥来保证作物对氮素的需求,而随着氮肥的过量使用也带来了环境的富营养化。因此,合理施用氮肥、提高氮素利用效率对我国农业可持续发展有极其重要的意义。栽培黑麦（Secale cereal L.）是禾本科黑麦属植物是一种重要的粮饲兼用型作物,具有耐低氮、分蘖能力高、生长速度快、抗逆性强和适应能力强等特点。在拟南芥和水稻中NRT1.1基因被证明是根部硝酸盐传感器,负责吸收转运硝酸盐。但是黑麦NRT1.1基因相关的研究未见报道。通过探究黑麦NRT1.1基因的功能对于改良黑麦氮素吸收与转运,提高黑麦氮素利用效率具有极其重要的意义。因此,本文以本实验室测序的威宁黑麦为材料,探究氮胁迫对其生长的影响。通过q RT-PCR、亚细胞定位以及转基因技术探究ScNRT1.1的功能,主要结果如下:氮素胁迫显著抑制了黑麦地上部的生长,表现为叶片变小、黄化程度高,地上部鲜重显著降低。然而,氮胁迫在一定范围内刺激了根部的生长,根冠比与根长显著升高。在氮素胁迫下,叶绿素显著下降,地上部与根部硝态氮与全氮含量均显著下降。转录组分析发现氮胁迫显著影响了黑麦根部对氮素的吸收与代谢。黑麦根部响应氮胁迫的NRT1.1基因共有5个,本实验选择2个表达量升高的NRT1.1基因（ScNRT1.1-1和ScNRT1.1-3）进行探究。ScNRT1.1-1和ScNRT1.1-3均含有NPF家族蛋白保守结构域PTR2。ScNRT1.1-1蛋白与水稻Os NRT1.1a蛋白同源性较高,而ScNRT1.1-3与小麦Ta NRT1.1蛋白同源性更高,推测它们可能具有相似的功能。通过q RT-PCR检测发现ScNRT1.1-1和ScNRT1.1-3均在根中表达量较高。在氮胁迫的整个过程,黑麦根中ScNRT1.1-1表达量均显著上升,而ScNRT1.1-3的表达在氮胁迫的多个时间点显著升高。可见,黑麦在氮胁迫下通过诱导不同基因在不同时间点的表达来响应氮胁迫,而ScNRT1.1-1在此过程中可能发挥着重要的作用。构建亚细胞定位重组载体并通过烟草瞬时表达显示ScNRT1.1-1和ScNRT1.1-3均定位于细胞质膜上,推测其可能具有转运离子的功能。将ScNRT1.1-1异源转化拟南芥Col-0及At NRT1.1突变体（chl1-5）中,ScNRT1.1-1转基因株系在低氮条件下根长、鲜重、叶绿素含量、硝态氮含量和NR活性均较野生型Col-0显著提高。因此,初步推断ScNRT1.1-1可促进拟南芥对硝酸盐的吸收与转运。本研究通过对黑麦2个NRT1.1基因的表达模式分析与ScNRT1.1-1的功能探究,为研究黑麦对硝酸盐的吸收与转运机制提供参考,同时也为黑麦氮素高效利用的遗传改良提供理论依据。
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