论文部分内容阅读
氮素是植物吸收利用最重要的营养元素。土壤中可供植物有效吸收利用的氮素主要是铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO3-)等无机态氮素。由于铵态氮和硝态氮所带电荷不同,以及植物对两者吸收同化等过程都存在差异,因此植物在不同氮素形态条件下的生长发育过程会受到影响。目前关于氮素形态对烤烟的产量和质量相关研究较多,而不同铵硝配比下根系形态是如何响应的研究较少,生长素如何参与调控烟草侧根生长发育的机制也并不清楚。本文在筛选出适宜烟草生长最佳铵硝比例为50/50的基础上,以硝响应度强烟草品种NC89和硝响应度弱烟草品种中烟100为试材,采用控制条件水培处理,设置总氮浓度均为3.75 mM的3个不同铵硝配比:全硝处理NO3-浓度为3.75 mM(NH4+/NO3-=0/100)、最佳铵硝比NO3-浓度为1.875 m M(NH4+/NO3-=50/50)和低硝处理NO3-浓度为0.05 mM(NH4+/NO3-=97/3),首先研究了不同铵硝配比条件下两个品种生物量、氮含量和根系形态的响应,以及烟株体内糖类和氮素同化过程中相关酶活的变化,在此基础上研究了生长素在烟草植株体内的分布及生长素极性运输相关PIN家族基因的表达,然后通过施用外源生长素NAA和生长素运输抑制剂NPA来进一步明确生长素在参与不同铵硝配比条件下调控烟草根系生长中的作用。主要结果如下:1.与其他处理相比,铵硝比50/50处理显著促进中烟100和NC89的干物质积累和氮素积累;铵硝比50/50处理显著促进中烟100和NC89根系总长,硝响应度弱烟草品种中烟100全硝和低硝处理间差异不显著,而硝响应度强烟草品种NC89各处理间均达到显著差异,具体表现在一级侧根发生和伸长,以及二级侧根的发生,而二级侧根的平均长度没有发生显著差异。2.硝响应度强烟草品种NC89地上部低硝处理NR活性显著高于铵硝比50/50处理,而根系则以铵硝比50/50处理显著高于低硝处理,而硝响应度弱烟草品种中烟100不同处理下NR活性无显著差异;中烟100和NC89烟株体内GS活性随铵态氮比例增加而提高;中烟100和NC89根系中均以全硝处理GDH活性最低,硝响应度弱烟草品种中烟100具有更高的GDH活性来缓解高浓度NH4+;硝响应度强烟草品种中烟100可溶性糖含量随NH4+比例提高显著增加,而硝响应度强烟草品种NC89低硝处理可溶性糖出现下降,这可能与低硝处理对NC89光合作用抑制更强有关。3.中烟100和NC89叶片和根系生长素含量均是铵硝比50/50处理>全硝处理>低硝处理。中烟100全硝处理和低硝处理根系中含量与地上部含量降幅基本一致。而硝响应度强烟草品种NC89全硝处理和低硝处理根系中生长素降幅远大于其地上部;定量PCR的结果表明,与全硝处理相比,铵硝比50/50处理部分PIN基因表达上调,而低硝处理部分PIN基因表达下调。相比于中烟100,硝响应度强烟草品种NC89有更多的PIN基因参与到在不同铵硝营养条件下生长素的极性运输过程中。综上所述,不同铵硝配比影响了生长素的合成与极性运输,NC89在不同铵硝配比中根系响应更加强烈的原因,是有更多的PIN基因在调节不同铵硝营养条件下生长素的极性运输中起到重要作用。4.施加NAA能够显著促进根系发育,不同部位的DR5::GUS表达量也显著增加。与中烟100相比,低硝处理下NC89需要施加更多NAA使其根系达到铵硝比50/50处理水平。与其对应的是,对铵硝比50/50处理施用NPA能抑制根系发育,使其回落到与低硝处理相似水平。因此,烟草侧根响应不同铵硝配比的过程与根系中生长素浓度变化有关。