潘那利番茄渐渗系氮利用评价及高效品系的作用机制初探

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:aa377059590
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氮是植物生长所必需的大量元素之一,而目前我国设施蔬菜生产中氮肥施用过量、氮利用率低的问题,成为限制蔬菜可持续发展的主要因素。筛选和培育番茄氮高效种质,是减少氮肥施用和提高氮肥利用率的最有效的途径之一。潘那利番茄作为野生番茄资源具有较高抵御生物胁迫和非生物胁迫的能力。本研究利用潘那利番茄渐渗系,设置正常氮(5 mmol·L-1,High-N)和低氮(0.3 mmol·L-1,Low-N)两个营养液处理,对50个渐渗系材料的氮吸收与利用进行评价,初步定位氮高效品系,进而研究渐渗系氮高效品系的氮吸收利用高效机制。主要结果如下:1.正常氮和低氮处理下,调查了潘那利番茄渐渗系的50个品系及其母本栽培番茄M82 22个氮相关指标,分析潘那利番茄渐渗系的变异系数,并进行主成分分析,最终确定了潘那利番茄渐渗系氮效率的筛选指标为:低氮地下部干重以及相对地上部干重为主要筛选指标,低氮地上部氮含量和相对地上部利用效率为辅助筛选指标。根据筛选指标,最终确定IL2-3为氮高效品系。2.对筛选获得的氮高效品系IL2-3及其母本M82进行正常氮和低氮处理,研究了低氮对其生长的影响。结果表明,低氮胁迫下,氮高效品系IL2-3的总根长、根体积、根表面积等形态指标以及根系活力均显著高于母本M82,氮高效品系IL2-3具有较大的Imax值和较小的Km、Cmin值,下部叶SPAD值和相对SPAD值均显著高于母本M82,叶片初始荧光(F0)、可变荧光(Fv)、光化学淬灭系数(qP)等荧光参数显著降低,氮高效品系降幅低于母本M82,氮高效品系IL2-3及其母本M82叶片中的硝酸还原酶活性(NRA)及谷氨酰胺合成酶活性(GSA)明显高于根部,且IL2-3显著高于母本M82。说明低氮处理下IL2-3有发达的根系,有较高的氮吸收能力和氮吸收速率,对低氮有较强的适应能力;下部叶光合作用时间长,制造更多的光合物质;通过保持较高的光化学淬灭系数来增加其对光能的吸收能力,有更充足的光能进行光合作用;叶片和根部有较强的还原NO3-及同化NH4+的能力。3.通过基因数据库NCBI查询潘那利番茄及栽培番茄M82 2号染色体中与氮吸收代谢相关的基因,选出潘那利番茄2号染色体上的特异基因进行qRT-PCR分析(附表1,附表2)。本试验选择其中三个基因丝裂原活化蛋白激酶(MAPK7)、类ANTL-1氨基酸转运蛋白(ANTL-1)、类STY17丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(STY17)进行分析。低氮条件下,MAPK7、ANTL1在氮高效品系IL2-3的叶片和根中相对表达量均被诱导显著上调表达,STY17在叶片中显著上调表达。原因可能是在低氮胁迫下氮高效品系IL2-3中MAPK7、ANTL1在氮吸收代谢过程中均起作用,而STY17在氮代谢过程中起作用。
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