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氮硫互作对菘蓝氮硫代谢酶活性及相关基因定量表达的影响【字数:7923】

2024-02-24 17:39编辑: www.jxszl.com景先生毕设
为探讨氮硫互作对苗期菘蓝叶片生长及氮硫代谢酶活性和基因定量表达的影响,采用裂区试验设计,研究不同氮素水平(N 5,15,25 mmol·L-1)与硫素水平(S 0.00,1.25,2.50,5.00,7.50 mmol·L-1)对盆栽砂培菘蓝叶片氮代谢酶、硫代谢酶活性及基因定量表达的影响。试验结果表明,菘蓝叶片鲜重在N2水平下(15mmol·L-1)大幅增长。在相同氮素浓度下,叶片鲜重随着硫素浓度升高呈先升高后下降的趋势,且于S2(2.5mmol·L-1)处理最有助于菘蓝叶片生物量的积累。随氮、硫素浓度变化,苗期菘蓝叶片的生理生化特征均有显著变化。硝酸还原酶(NR)活性随氮素浓度的增加而升高,而谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)受氮素浓度影响不大。对于硫素处理,在0.00-7.50mmol·L-1浓度下,氮硫代谢酶活性均呈现先上升后下降趋势,于氮素处理下硫代谢酶活性无明显规律。在各硫素处理下,随氮浓度增加,ATP-硫酸化酶(ATPS)活性、APS磺基转移酶(APR)均呈现上升趋势。在N1和N2水平下,半胱氨酸合成酶(OAS-TL)活性随硫浓度变化无明显规律。氮、硫素对于氮、硫代谢相关基因酶的定量表达影响趋势与生理指标有一定的差异。硝酸还原酶(NR)基因的表达量随氮浓度变化呈显著差异,ATP-硫酸化酶(ATPS)基因表达量随着氮素浓度的改变未表现出明显规律性。APS磺基转移酶(APR)基因的表达量随着氮素浓度的增加显著下降。N2水平下的氮素能显著提高半胱氨酸合成酶(OAS-TL)基因表达量。本研究旨在研究不同浓度氮硫配施对菘蓝体内氮硫代谢的影响,为菘蓝栽培过程中科学施肥提供理论依据。
目录
摘要4
关键词4
Abstract4
Key words5
引言5
1材料与方法5
1.1材料培养 5
1.2叶鲜重 6
1.3酶活性测定 6
1.4 RNA提取及qRTPCR分析 6
1.5统计分析 6
2 结果分析6
2.1植物生长6
2.2 氮代谢相关酶活性7
2.2.1 硝酸还原酶活性7
2.2.2 谷氨 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: *351916072
酰胺合成酶活性7
2.2.3 谷氨酸脱氢酶活性7
2.2.4 谷氨酸合成酶活性7
2.3硫代谢相关酶活性8
2.3.1 ATP硫酰化酶活性酶活性8
2.3.2 APS还原酶酶活性8
2.3.3半胱氨酸合成酶活性8
2.4氮代谢相关酶基因的qRTPCR结果9
2.4.1硝酸还原酶基因9
2.4.2谷氨酰胺合成酶基因9
2.4.3谷氨酸脱氢酶基因9
2.4.4谷氨酸合成酶基因9
2.5硫代谢相关酶基因的qRTPCR结果10
2.5.1 ATP硫酰化酶基因10
2.5.2 APS还原酶基因10
2.5.3半胱氨酸合成酶基因10
3 讨论 11
3.1氮硫配施对菘蓝叶片氮代谢酶活性及表达的影响11
3.2氮硫配施对菘蓝叶片氮代谢酶活性及表达的影响 11
4 结论 12
4.1氮硫配施对菘蓝叶片中氮代谢酶活性及相关基因表达的影响 12
4.2氮硫配施对菘蓝叶片中硫代谢酶活性及相关基因表达的影响 12
致谢13
参考文献13
图1氮硫互作对菘蓝氮代谢酶的影响8
图2 氮硫互作对菘蓝硫代谢酶的影响9
图3 氮硫互作对菘蓝氮代谢酶基因表达的影响10
图4 氮硫互作对菘蓝硫代谢酶基因表达的影响11
表1 目的基因的引物序列6
表2 氮硫互作对菘蓝鲜重的影响 7
氮硫互作对菘蓝叶片中氮、硫代谢酶活性 及相关基因定量表达的影响
学 生 徐菁
引言
氮素是高等植物体内组成生命物质的重要元素,主要包括有机氮和无机氮。硫素是所有生物体必需的营养元素,在植物体内各种过程中起着重要作用[1]。N和S是作用于氨基酸,蛋白质,核苷酸并因此作用于核酸,维生素(N和S)和光营养物,叶绿素和藻红蛋白发色团(N)的主要代谢催化剂和中间体的必需组分[2],所以这两种宏量营养素的流动必须在植物组织中严格协调和平衡。在高等植物[35]和培养的细胞[67]中,已有研究发现氮同化与硫代谢之间有相互调控作用。现已证实硫素和氮素吸收的协调调节[89]:土壤中低浓度的无机氮会减少硫酸盐的吸收和同化作用,并且烟草植物根部缺乏硝酸盐进行还原时,其对硫酸盐吸收显著降低。无机氮代谢主要与以下几个酶有关:硝酸还原酶硫(NR),硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷氨酸合成酶(GOGAT)。此外,也有研究报道硫胁迫会导致O乙酰丝氨酸硫化氢解酶(OASS)和GDH的增加,同时降低NR和GS的活性。此外,酶的激活与特定基因的表达有关。烟草研究表明GS1和GS2的过度表达会提高GS活性[10]。
十字花科植物菘蓝( Isatis indigotica Fort.) 的干燥根入药为板蓝根,叶入药为大青叶。板蓝根具有清热解毒、凉血利咽的功效[11]大青叶具有凉血消斑、清肝泻火、定惊的功效[11]。在其栽培生产中需要提高其产量与质量,合理有效地利用氮素对于提高药材板蓝根与大青叶的质量具有重要意义。目前氮肥的大量使用,使植物对于硫素的吸收受到影响,使得氮硫在植物体内的不平衡,不利于植物正常生长。本研究旨在评估不同浓度氮硫配施对菘蓝体内氮和硫代谢酶活性及相关基因表达的影响,为菘蓝栽培过程中科学施肥等提供理论依据。
1 试验材料与方法
1.1 材料培养
试验材料为来自内蒙古的菘蓝居群,经大学王康才教授鉴定为十字花科植物菘蓝 (Isatis indigotica Fort.) 的果实(生产上称种子),实验于 2017 年在大学园艺学院阳光温室内进行。具体于2017 年 4 月 13 日播种育苗,具 6 片真叶时移栽至高 19.7 cm,外口直径 29.6 cm,内口直径 25.4 cm 的塑料盆中,移栽前在盆内装相同质量的石英砂(石英砂使用前用1 %的盐酸浸泡 24 h 后冲洗干净),每盆移栽菘蓝幼苗 10 株,浇灌营养液培养。
试验共设置15个处理,分别为3个氮素浓度和5个硫素浓度:5mmolL1(N1),15mmolL1(N2),25mmolL1(N3)和0.00mmolL1(S0),1.25mmolL1(S1),2.50mmolL1(S2 ),5.00mmolL1(S3),7.50mmolL1(S4)。试验处理前,用双蒸水(DD H2O)浇灌5天,以防止前期营养对试验的影响。试验以改良版霍格兰营养液处理,定期浇灌。为避免盐胁迫,每十天用DD H2O 浇灌消除盐分对于试验的影响。处理45天后,取新鲜叶片冻于80℃冰箱内保存,每个处理三次生物学重复。
1.2生物量测定

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