【摘要】：菠菜是重要的世界性葉用蔬菜,然而菠菜極易積累硝酸鹽。硝酸鹽的大量積累會降低菠菜的衛(wèi)生品質(zhì),增加人體罹患高鐵血紅蛋白癥和消化道癌的風(fēng)險。為揭示菠菜硝酸鹽積累規(guī)律,控制菠菜硝酸鹽積累水平,本研究以前期篩選的硝酸鹽含量差異顯著的4份菠菜材料為研究對象,在兩種硝態(tài)氮(NO_3~--N)濃度水平下,比較菠菜硝酸鹽積累差異的生理特征,揭示影響基因型間硝酸鹽積累差異的可能生理原因,并根據(jù)硝酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白(nitrate transporters,NRTs)及同化酶基因的表達模式,從轉(zhuǎn)錄水平上分析和篩選與菠菜硝酸鹽積累性狀密切相關(guān)的候選基因。同時,分析不同環(huán)境處理(噴施谷氨酰胺、高溫、弱光)對菠菜硝酸鹽積累及相關(guān)基因表達模式的影響,揭示環(huán)境因素影響菠菜硝酸鹽積累的可能分子機制。最后,克隆了4個可能與菠菜硝酸鹽積累有關(guān)的SoNRT1s基因CDS全長,并進行生物信息學(xué)分析。具體結(jié)果如下:1.采用高、低硝態(tài)氮濃度(0.5mM、15mM)水培試驗,比較了4個菠菜基因型(S10、S13、S18、S57)硝酸鹽含量、NO_3~--N吸收能力、同化酶活性及其它氮素利用指標(biāo)的差異,結(jié)果表明,低氮處理下S18硝酸鹽含量與S13差異不顯著,兩者硝酸鹽含量均顯著高于S57,S10硝酸鹽含量最低。高氮處理下S13硝酸鹽含量最高,其次是S18,S10與S57硝酸鹽含量最低。S13的15NO_3~--N吸收效率在高、低硝態(tài)氮濃度水平下均高于其它基因型,而其氮素生理利用效率(NutE)、氮素利用效率指數(shù)(NUR)顯著低于S18和S57;S18和S57的地上部分干質(zhì)量、硝酸還原酶活性、NutE、NUR顯著高于S13和S10,而15NO_3~--N吸收速率低于S13;S10地上部分干質(zhì)量、硝酸還原酶活性、NutE、NUR顯著低于S18和S57,15NO_3~--N吸收速率及氮素吸收效率顯著低于S13。供試材料中S57在高、低氮濃度下均具有較高的NutE和較低的硝酸鹽含量,可用于菠菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種選育。2.不同硝態(tài)氮濃度水培條件下,2個菠菜材料(S10、S18)硝酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白和氮素同化酶基因的表達模式分析表明,SoNRT1.1a/b、SoNRT1.5a/b/c、SoNRT2、SoNIA、SoGS1基因主要在菠菜根中表達,SoNRT1.4、SoNRT1.6、SoNRT1.9a/b、SoGS2基因主要在菠菜地上部位表達,SoNRT1.2、SoNRT1.3基因無明顯的組織表達特異性。供試基因在菠菜S18中的表達水平普遍高于S10。與低氮處理相比,高氮下供試基因的表達在處理的個別時間點出現(xiàn)上調(diào),多數(shù)基因表達上調(diào)的幅度達到幾倍至幾十倍,S18葉片中SoNRT1.1b、SoNRT1.5a、SoNRT1.5c基因及S10根中SoNRT1.3基因上調(diào)達一千倍以上,S18葉片中SoNRT1.4基因的表達上調(diào)幅度接近一萬倍。菠菜葉片硝酸鹽含量與SoNRT1.1b、SoNRT1.2、SoNRT1.5c、SoNRT1.9b的表達水平呈中度相關(guān);葉柄硝酸鹽含量與SoNIA、SoGS1基因的表達中度相關(guān)。3.比較噴施谷氨酰胺(Gln)(70 mg/L)、高溫(36℃)、弱光(10μmol/m~2/s)處理1 h和24 h對菠菜硝酸鹽含量及SoNRT1.1a/b、SoNRT1.2、SoNRT1.3、SoNRT1.4、SoNRT1.6、SoNRT1.5c、SoNRT2、SoAS、SoNIA、SoNIR、SoGS1/2、SoNADH-GOGAT、SoFd-GOGAT基因表達的影響,結(jié)果顯示:噴施谷氨酰胺和高溫處理短暫降低了菠菜的硝酸鹽含量,處理24 h時硝酸鹽含量又恢復(fù)至對照水平;弱光則顯著提高了菠菜地上部位硝酸鹽的積累。各處理下菠菜根部多數(shù)SoNRTs基因的表達受到持續(xù)抑制,而SoNRT1.2、SoNRT1.3在弱光處理下表達水平先降低后小幅度升高,SoNRT1.3、SoNRT1.4、SoNRT2在Gln處理24 h時表達量顯著升高,SoNRT1.2、SoNRT1.6、SoNRT1.5c在高溫處理24 h時不同程度上調(diào)。弱光和Gln處理降低了菠菜地上部位大部分SoNRT基因的表達水平,而高溫處理下菠菜地上部位大部分SoNRTs基因表達豐度升高,此外SoNRT1.1a和SoNRT1.2表達量分別在Gln處理1 h時和弱光處理24 h時顯著上調(diào)。除1 h熱處理外,其它處理下菠菜地上部位大部分氮同化酶基因的表達下調(diào),外施Gln對SoFd-GOGAT、SoGS1、SoNIA的表達影響不大。4.對不同處理下篩選到的11個候選基因進行克隆,成功克隆到4個SoNRTs序列(SoNRT1.1a、SoNRT1.3、SoNRT1.5c、SoNRT1.9b)的CDS全長,生物信息學(xué)分析表明這些基因編碼的SoNRTs蛋白均為疏水性蛋白,疏水區(qū)分布基本一致,與擬南芥NRT蛋白具有相似的保守基序。亞細胞定位預(yù)測表明大部分SoNRTs蛋白分布于細胞膜上。將菠菜SoNRTs與多個物種的NRTs蛋白進行直系同源關(guān)系分析發(fā)現(xiàn),菠菜SoNRT1.1a、SoNRT1.5c蛋白與甜菜BvNRT1.1、BvNRT1.5蛋白序列相似性最高,印證了兩者較近的親緣關(guān)系。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S636.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;蔬菜不可亂施肥[J];中國供銷商情;2003年09期

2 張小娥;;怎樣降低蔬菜中硝酸鹽積累[J];鄉(xiāng)鎮(zhèn)論壇;2007年19期

3 秦玉芝,陳建榮,陳軍;吉首市常見蔬菜的硝酸鹽積累和重金屬含量[J];吉首大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年02期

4 耿建梅,丁淑英;降低蔬菜中硝酸鹽含量的途徑及其機制[J];四川環(huán)境;2001年02期

5 徐文軍,王希平;硝酸鹽對蔬菜的污染與防治[J];北方園藝;2003年06期

6 汪李平,向長萍,王運華;小白菜硝酸鹽含量基因型差異的遺傳行為研究[J];植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報;2003年04期

7 董曉英,李式軍;采前營養(yǎng)液處理對水培小白菜硝酸鹽積累的影響[J];植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報;2003年04期

8 薛照文;蔬菜硝酸鹽積累的控制措施[J];中國果菜;2003年05期

9 唐偉斌,王力川,胡章記;降低蔬菜中硝酸鹽積累的生產(chǎn)技術(shù)[J];北方園藝;2004年01期

10 張秀平;減少蔬菜硝酸鹽積累的措施[J];安徽農(nóng)業(yè);2004年05期

相關(guān)會議論文 前9條

1 汪李平;向長萍;王運華;;蔬菜硝酸鹽積累基因型差異的機制及利用研究進展[A];中國園藝學(xué)會第四屆青年學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2000年

2 張兵;潘大豐;黃昭瑜;鐘嬌娥;李群;金肇熙;;蔬菜中硝酸鹽積累的影響因子研究[A];第二屆全國農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

3 張馳;;玉林市蔬菜硝酸鹽積累狀況及施肥影響[A];廣西生態(tài)建設(shè)與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2001年

4 徐加林;別之龍;張盛林;;蔬菜無土栽培中硝酸鹽積累與營養(yǎng)液調(diào)控[A];2004年中國設(shè)施園藝學(xué)會學(xué)術(shù)年會文集[C];2004年

5 于紅梅;;水氮管理對蔬菜中硝酸鹽含量的影響及其研究展望[A];食品安全的理論與實踐——安徽食品安全博士科技論壇論文集[C];2005年

6 朱祝軍;J.Gerendas;B．Sattelmacher;;營養(yǎng)液中尿素Cl~-替代部分NO_3~-對白菜植株生長和硝酸鹽積累的影響[A];中國科協(xié)第3屆青年學(xué)術(shù)年會園藝學(xué)衛(wèi)星會議暨中國園藝學(xué)會第2屆青年學(xué)術(shù)討論會論文集[C];1998年

7 蔡梅艷;陶樂仁;張婷玉;范國華;;不同相對濕度對單顆菠菜低溫保鮮的影響[A];第八屆全國食品冷藏鏈大會論文集[C];2012年

8 周忠新;張楚富;;菠菜葉中存在兩種谷氨酰胺合成酶同工酶[A];湖北省暨武漢市生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)會第七屆第十四次學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2003年

9 李瓊?cè)A;施楊梅;劉毅;沈瑞芳;李俊杰;王家強;;菠菜葉-葉綠體-葉綠素為模板制TiO_2材料太陽光下降解苯酚[A];第十三屆全國太陽能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 方澤;控制蔬菜硝酸鹽積累 提高蔬菜食用安全性[N];瓜果蔬菜報.農(nóng)業(yè)信息周刊;2005年

2 吉平;蔬菜亂施肥品質(zhì)會惡化[N];中華合作時報;2002年

3 薛勇;控制蔬菜中硝酸鹽含量施肥技術(shù)[N];云南科技報;2003年

4 薛勇;合理施肥 減控硝酸鹽[N];山西科技報;2003年

5 蔡文江;無公害蔬菜如何施肥[N];農(nóng)民日報;2002年

6 山農(nóng);無公害蔬菜施肥技術(shù)[N];山西科技報;2002年

7 容小翔;菠菜利害談[N];大眾科技報;2003年

8 山東省夏津縣蔬菜局 王德明;秋菠菜栽培要點[N];河北科技報;2012年

9 周榮忠;菠菜栽培“三部曲”[N];農(nóng)民日報;2014年

10 通訊員 韓偉　秋松 記者 焦同帥;散兵游勇整編正規(guī)軍 西閻莊菠菜抱團闖關(guān)[N];菏澤日報;2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 都韶婷;蔬菜硝酸鹽積累機理及其農(nóng)藝調(diào)控措施研究[D];浙江大學(xué);2008年

2 汪李平;小白菜硝酸鹽含量基因型差異及其遺傳行為的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年

3 湯亞芳;小白菜低硝酸鹽積累品種篩選及其生理特征研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

4 王華靜;礦質(zhì)、有機氮營養(yǎng)對小白菜生長和品質(zhì)的影響及機理研究[D];浙江大學(xué);2006年

5 汪建飛;營養(yǎng)液不同銨硝比對菠菜產(chǎn)量和品質(zhì)影響的機理研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

6 張英鵬;氮素營養(yǎng)對菠菜（Spinacia oleracea L.）累積草酸的調(diào)控作用及機理研究[D];浙江大學(xué);2005年

7 陳巍;增銨對小白菜部分生理生化指標(biāo)的影響及其機理研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

8 孟淑春;菠菜果實和種子形態(tài)比較及遺傳多樣性研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周建建;菠菜硝酸鹽積累差異的生理特征與關(guān)鍵基因篩選[D];上海師范大學(xué);2017年

2 楊蕓;不同小白菜品種硝酸鹽積累差異及及光照、溫度和濕度調(diào)控機理研究[D];西南大學(xué);2015年

3 武悅;蘿卜硝酸鹽的代謝生理與相關(guān)基因分離鑒定[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

4 杜曉娜;反硝化過程中亞硝酸鹽積累影響因素與穩(wěn)定運行[D];天津大學(xué);2016年

5 田園;小白菜硝酸鹽積累的基因型差異及生理基礎(chǔ)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

6 郭佩秋;設(shè)施土壤和蔬菜硝酸鹽積累規(guī)律的研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

7 黃星發(fā);化學(xué)物質(zhì)對調(diào)控蔬菜硝酸鹽積累的效應(yīng)研究[D];廣西大學(xué);2004年

8 梁亮;硝酸還原酶活性對小白菜硝酸鹽積累及相關(guān)代謝調(diào)節(jié)的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

9 余剛;菠菜側(cè)根對硝酸鹽的吸收和還原能力對地上部分硝酸鹽含量的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2009年

10 劉永正;基于生物過濾的亞硝酸鹽積累與維持對策研究[D];濟南大學(xué);2010年

，

本文編號：2429078